生活污泥-废弃塑料混聚物修复岩石坡面技术 本发明属于生态环境、农业领域。
生活污泥利用现状和问题
生活污泥是指城镇生活污水处理后的固形物，包括人粪便和厨房污水的残渣，近年来其范围有所扩大，还包括啤酒厂、酒精厂(用粮食为原料)、味精厂等污水处理后的固形物。据2001年统计结果，我国县级市以上城市每年污泥总量大约2500万吨左右，还不包括县以下城镇污泥量，北京市至2008年污水处理厂每年将产生80万吨污泥。生活污泥具有两重性，一方面在污泥中含有大量的有机质、氮磷钾和中、微量营养元素，是较好的肥料；另一方面，由于污泥中含有病原微生物和重金属，不能不引起人们的重视。因此，对于污泥的处理利用，各国根据自身的地理环境、经济水平、交通状况等因素，因地制宜选择处置方法。主要采用以下四种方式：填埋、焚烧、投海和农业利用，其中农业利用的比例很小。例如美国，传统的污泥处理方式为投海、填地和焚烧，农业利用生产或用于复垦造地的比例很小，作为有机肥料销售的比例更低。英国40％的污泥用于农田，36％投海，13％填地，7％焚烧。据报道，按照欧共体城市污水处理条例规定，1998年开始，将不再采用投海的方式处置污泥，污泥应尽可能再利用。我国在上世纪七、八十年代曾将生活污泥农用，限于当时的科技水平，对农田和作物均产生过不同程度的污染。九十年代之后，随着改革开放的深入发展，种植业逐渐转向省工、省力、高效、清洁的栽培方式，农民很少进城拉粪。污水处理厂的污泥基本上无出路，大量堆积，占用土地；有条件的城市利用山沟或坑塘填埋，植树种草，但渗滤液污染地下水源。因此，生活污泥处理利用，成为国内外关注的焦点之一。
创伤岩石边坡和采石场立面生物修复现状和问题
发展陆地交通和空中交通(建设机场)是以破坏地表生态为代价的现代化建设项目。公路、铁路及采石场所形成的岩石边坡的生态重建，是当今最大的一个技术难题，也是当前国内外资源与环境生态学的一个研究热点。由于岩石边坡缺乏植物生长所必需的土壤及养分条件，坡陡壁峭，水土冲蚀严重，直接种草植树难以成活。因此，在岩石边坡的生态防护处理上，常采用覆盖生态法，即下栽攀缘植物，上栽垂吊植物，靠爬藤覆盖，绿化时间短，景观效果差。日本采用绿化网植草技术对弱风化岩石边坡生态防护有良好地效果，在植被型混凝土植草方面也做了大量的研究，但成本过高，不适合在我国推广。韩国用植生袋植草治理石质边坡也获得成功。近几年国内在引进日本、美国等岩石边坡植草技术的同时，开始研究水泥生态种植基料植草、有机基料植草、喷混植草等生态治理岩石边坡新技术，并取得了初步进展。但主要存在以下问题：
(1)胶结剂(或称粘合剂)的问题
国内外均选择用水泥作为与岩石结合的胶结(粘合)剂，加入土壤或有机物料后大大地降低了水泥的强度。
(2)基料选择的问题
国内外采用客土或客土加有机物料作为基料，由于土壤与有机物料未融合在一起，呈松散状，下暴雨时易流失。
(3)喷混植物关键技术还不成熟，有待深入研究。
本发明的目的是为寻找解决岩石坡面生物修复的基料及与之相适应的一套完整的岩石坡面修复施工技术，同时也达到解决了生活污泥的出路问题。
本发明是通过采用微乳化、高剪切和非均相混聚技术，以生活污泥和废弃塑料为原料制备而成的纳米、亚微米级污泥-塑料混聚物作为修复基料，并使用与之相适应的一套完整的岩石坡面修复施工技术来实现岩石坡面的生物修复。
本发明的详细描述
本发明的工艺流程见附图1。
1纳米、亚微米级生活污泥-废弃废料混聚物生产工艺
1.1纳米、亚微米级生活污泥的制备
污水处理厂处理后的污泥均已经过生物发酵腐熟，已脱1次水，含水量70％左右。加入5％～10％的分散剂十二烷基苯磺酸纳，搅拌均匀溶解后放入高剪切设备(见本发明人2002年7月2日提出的02123522.8发明专利申请)，3万r/min高剪切15～20min，即生成纳米至亚微米级污泥(见附图2：纳米、亚微米级生活污泥电镜照片)。
2纳米级废弃塑料胶团水溶液的制备
(按发明人2002年7月26日提交的02125678.0发明专利申请书提供的技术)
(1)废弃塑料分选、洗净、干燥、粉碎
(2)溶剂溶解
A.聚苯乙烯泡沫塑料溶液
用乙酸乙酯溶解。
B.用甲苯(或二甲苯)与乙酸乙酯混合溶液(比例为1∶1)溶解混合废塑料，放置12～24小时。二者均加入苯乙烯或200号汽油调至塑料含量30％～35％，放置12～24小时。
(3)乳化
A.聚苯乙烯塑料的乙酸乙酯溶液加吐温-80表面活性剂乳化，边加边搅拌，至溶液颜色发白为止，加入量1％-5％。
B.混合废塑料溶液加入吐温-60乳化，加入量1％～5％。
(4)纳米级塑料水溶液的制备
在高剪切设备中，一边高速剪切(1万转/分)，一边加入十二烷基苯磺酸钠水溶液(浓度5％-10％)，加入量与塑料乳化溶液的体积基本相当(1∶1)。继续高剪切(3万r/min)10～15分钟，即成为纳米级废塑料胶团水溶液。
3污泥-塑料混聚物的制备
用高速乳化分散器将纳米至亚微米级污泥与纳米级废弃塑料胶团水溶液(比例：1∶0.3～0.5)通过高速搅拌(2万r/min)5～10min混合，用5％稀H2SO4或石灰水(根据各地区污泥本身的酸碱度和降雨量而定)调节pH值至7～8，即生成非均相污泥-塑料胶团混聚物。
4污泥-塑料胶团混聚物质量指标
(1)外观：深灰色粘液；
(2)固形物含量：20％～25％；
(3)水溶性：悬浮液；
(4)粘度(涂-4杯，pa.s)：20～25；
(5)pH：7～8；
(6)颗粒度(nm)：20～500；
(7)保存期(月，20℃)：6个月。
2、岩石坡面生物修复技术
2.1基料的制备
用搅拌机将污泥-塑料混聚物、土壤和缓释肥料搅拌均匀，污泥-塑料混聚物与土壤比例为0.3～0.6：1(质量比)。养分含量(干基)：N 0.5％，P2O5 0.25％，K2O 0.25％。如果基料含水量不够，在混料时适当加水，至高压喷料机可喷出为宜。
2.2生活污泥-塑料混聚物-土壤基料喷射植草技术
2.2.1施工工序包括：
清理坡面(片石、碎石和杂物)、风钻钻锚杆孔(1.9～1.95m深)、灌水泥浆固定锚杆、挂铁丝网(12#或14#铁丝双扭挂网)、高压机械喷射污泥-塑料混聚物基料(厚度5～6cm)、第二次喷射混聚物基料(2～3cm)、混聚物基料与草籽混合、高压机械喷播(1～2cm)、盖无纺布、管理养护。
2.2.2污泥-塑料混聚物基料喷射种草要点
(1)坡面清理
岩石坡面凹凸不平，无土层，石壁开采立面基底部有碎石堆积。首先将碎石运走。然后将石壁上松动的片石、碎石、污淤泥和杂物清理，刷清坡面，为铺挂铁丝格网打好基础。如石壁上有大的裂缝或有大的石头松动而又不便于搬运，可采用水泥沙浆填缝加固。
(2)挂铁丝格网
A、风钻钻锚杆孔：石壁硬度大，需采用风钻钻孔，孔洞深1.9～1.95cm，φ25mm，孔与石壁坡面基本垂直。锚孔穴布设，以网左右边缘每隔2～3m，穴对应打孔。
B、水泥沙浆固定锚杆：锚杆采用φ18mm螺纹钢，每杆长2.0m，打入锚孔内，用水泥沙浆灌注穴孔，将锚杆固牢。
C、铺挂铁丝网：铁丝网采用12#或14#(φ2.6或3.0mm)制成的双扭挂网，每张网规格为20m(长)×2.0m(宽)＝40m2或30×3.0＝90m2，网与网之间采用平行对接方法，不重叠搭接。
D、锚杆固网：铁丝网边缘网眼左右挂入锚杆，用铁丝扎紧，如两网之间有缝隙，也用铁丝扎牢。
(3)草种选择：草本植物种类可根据不同地区气候特点而定，原则上是匍伏型与直立型相结合，禾本科与豆科草混播。
(4)基料准备：污泥-塑料混聚物基料中的塑料胶结剂胶团直径在200nm以内，污泥胶团直径20nm～500nm。
(5)高压机械喷浆播种；分三次喷浆于岩石表面，厚度10～12cm。第一次喷射基料5～6cm，胶结(粘合)剂含量较高；第二次喷射2～3cm，胶结剂含量减少；第三次1～2cm，胶合剂含量再减少，草籽混合在基料中。
(6)盖无纺布；方法同挂铁丝网。
(7)管理养护：纳米、亚微米级污泥-废弃塑料混聚物本身有保水功能，前期不需要浇水，以后的管理主要是逢旱喷水，湿润即可。一年后需施肥，喷洒氮磷钾肥料水溶液，同时，要注意病虫害的防治。
【附图说明】
图1：本发明工艺流程图
图2：纳米、亚微米级生活污泥-废弃塑料混聚物电镜照片(黑色为污泥胶团)
图3：纳米、亚微米级生活污泥-废弃塑料混聚物电镜照片(白色为塑料胶团)
本发明的优点
(1)胶结(粘合)剂的先进性基料与岩石表面结合需要胶结(粘合)剂，国内外采用水泥作为胶结剂，无疑与岩石表面可牢固结合，但是，与有机物料和土结合，就必须“搭桥”，这是世界上还未解决的难题，因此，带来了结合强度低、与有机物和土形成“二层皮”、雨季易脱落等问题。本技术采用纳米级废弃塑料胶团水溶性胶结剂，解决了与岩石表面结合及与有机物料和土胶结的难题。
(2)有机基料的先进性本技术采用城镇生活污泥资源化利用与岩石坡面生物修复基料相结合的技术路线，解决了生活污泥的出路问题，这是其一；其二仅就生活污泥本身而言，由于经过充分发酵腐熟，成为胶体，比国内外惯用的“土+有机物”基料技术优越得多。