變廢為寶：利用活性污泥生產(chǎn)生物可降解塑料聚-3-羥基丁酸酯

陳佳妮

清華大學附屬中學，北京 100084

水資源已經(jīng)變得越來越稀有，而人類大量地使用水資源又產(chǎn)生了大量的廢水。比如 2013年某市廢水排放量為15.5317億m3，日廢水排放量為426萬t[1]，每天需要對大量的廢水進行處理。

污泥是污水處理的產(chǎn)物。我國污水處理廠在逐年增加，相應的污泥產(chǎn)量也越來越多。一般來說，如果一座污水處理廠日污水處理量為10萬t，則會產(chǎn)生 100 t的濕污泥[1]。北京市日廢水排放量為426萬t[1]，則日產(chǎn)生污泥4260 t。國外研究經(jīng)驗顯示，活性污泥處理常占污水處理總成本的一半以上，目前國內(nèi)外主要通過焚燒、填埋、厭氧消化處理，在需高投入處理的同時還不可避免地對環(huán)境產(chǎn)生危害。如何把污泥變廢為寶是保護環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的重要課題。

污泥主要由微生物組成，可以通過高溫加熱裂解微生物細胞釋放出許多營養(yǎng)物質(zhì)，包括氨基酸、核苷酸、單糖和維生素等以及它們的聚合物，比如蛋白質(zhì)、DNA、RNA及其多糖等。這些營養(yǎng)物可以被微生物 (細菌) 再利用用于生長。微生物如果能用這些污泥熱裂解營養(yǎng)物來發(fā)酵生長，實現(xiàn)微生物制造，將為日益增加的污泥提供一個資源化的解決方案[2-3]。

目前，已有的處理污泥的研究主要是利用這些污泥熱裂解營養(yǎng)物來發(fā)酵生產(chǎn)沼氣[4]。但是由于經(jīng)濟性不好，并沒有得到很好的普及。是否還有其他的微生物發(fā)酵產(chǎn)品可以利用這些污泥熱裂解的營養(yǎng)物來制造？

圖 1 細菌大量積累 PHA生物塑料成為細胞內(nèi)含體(左圖)，其分子結(jié)……