基于工藝過程分析的廢舊塑料再生利用污染源研究

謝芳 肖靖 饒丹

（1. 湖北孝環(huán)環(huán)境技術(shù)有限公司，湖北孝感 432100；2. 孝感市環(huán)境監(jiān)測站，湖北孝感 432100；3. 漢川市環(huán)境監(jiān)測站，湖北漢川 431600）

1 引言

塑料是一種人工合成的高分子化合物，具備許多優(yōu)越性能，它不僅與人們的日常生活關(guān)系密切，而且已成為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)不可缺少的重要材料。隨著我國塑料產(chǎn)品產(chǎn)量和消耗量的不斷增加，每年產(chǎn)生的廢舊塑料也越來越多［1-2］。目前，為了節(jié)約資源保護(hù)環(huán)境，越來越多的廢舊塑料采用再生利用的方式處理［3］。但是，就目前的技術(shù)來說，廢舊塑料再生利用污染的治理無法實(shí)現(xiàn)零污染的效果，但要盡量做到環(huán)境友好［4］。同時，國家相關(guān)法規(guī)規(guī)定，廢塑料加工利用必須符合國家相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策規(guī)定及《廢塑料回收與再生利用污染控制技術(shù)規(guī)范》，防止二次污染，廢塑料加工利用單位應(yīng)當(dāng)以環(huán)境無害化方式處理廢塑料。廢塑料再生利用單位應(yīng)當(dāng)在詳細(xì)分析再生利用工藝過程的基礎(chǔ)上，仔細(xì)研究再生利用污染來源，以此作為廢舊塑料再生利用環(huán)境污染防治的依據(jù)，這對保護(hù)環(huán)境、資源利用都具有重要意義。

本文以某廢舊塑料再生利用公司年處理5 萬t的廢塑料綜合利用項(xiàng)目為例，分析回收再生處理工藝過程，研究該項(xiàng)目的污染來源，為該項(xiàng)目的環(huán)境保護(hù)措施提供重要依據(jù)，以實(shí)現(xiàn)保護(hù)環(huán)境和資源的合理再生利用。

2 工藝流程及產(chǎn)污環(huán)節(jié)

2.1 工藝流程

2.1.1 廢塑料進(jìn)廠

該項(xiàng)目處理的廢塑料中的PE，PS，PET 等主要來源于廢棄的生活日用塑料制品及廢舊家電上的塑料配件等；PA，PC，PBT，POM，PPO 等主要來源于廢舊汽車的塑料件及工業(yè)設(shè)備上的廢舊塑料件等。

2.1.2 濕式粉碎

將清洗后的廢塑料投入濕式粉碎機(jī)，在其腔體內(nèi)通過葉輪高速旋轉(zhuǎn)，在物料與葉片、齒盤、物料與物料之間的相互反復(fù)沖擊、碰撞、剪切、摩擦等綜合作用下，將廢塑料粉碎成碎粒。

2.1.3 滾動清洗

濕式破碎后的廢塑料按照分選的種類，分別投入清洗池，經(jīng)過絞龍滾動清洗到滿意程度時，再由液壓撈袋機(jī)撈出置于平臺晾干。廢塑料于清洗池內(nèi)在水流的作用下被沖刷、搓揉，從而去除其中的細(xì)顆粒泥沙、雜質(zhì)等，最終伴隨廢水從溢水口和地漏排出。

2.1.4 甩干提升

清洗后的廢塑料由甩干提料機(jī)從清洗池中分離出來。物料在甩干提料機(jī)腔體內(nèi)通過高速旋轉(zhuǎn)，使物料與水分分離，與水分分離后的物料提升進(jìn)入下一步工序。

2.1.5 熔融擠出

將塑料碎片進(jìn)料送入熱熔機(jī)中，通過電加熱控制熱熔機(jī)內(nèi)膛溫度（根據(jù)不同產(chǎn)品控制不同的溫度），使塑料碎片熔化。熱熔機(jī)溫度控制一般分為輸送段、熔融段、均化段，其中輸送段溫度控制在接近塑料熔點(diǎn)溫度，熔融段溫度控制在略高于塑料熔點(diǎn)溫度，均化段溫度控制在略高于熔融段溫度，熱熔機(jī)機(jī)筒各段溫度均大大低于塑料分解溫度，確保塑料原料不分解、不碳化、不改變特性［5］。

2.1.6 拉絲

熱熔后的塑料在壓力作用下通過?？?，并由拉絲機(jī)牽引，拉絲成條狀，并進(jìn)入冷卻水中冷卻。由于熱熔溫度較高，熔化的塑料在出熱熔機(jī)模口之后與進(jìn)入冷卻水中之前會揮發(fā)出有機(jī)廢氣，經(jīng)集氣罩收集“UV 光催化氧化＋活性炭吸附”裝置處理后高空排放，未收集廢氣無組織排放。

2.1.7 冷卻

熔融設(shè)備自帶集中式小型循環(huán)冷卻水裝置，擠出成條狀的塑料浸入不銹鋼冷卻水槽內(nèi)冷卻定型，冷卻水定期補(bǔ)充，每條再生造粒生產(chǎn)線補(bǔ)充水量約2 m3/d，水循環(huán)利用，無廢水外排。

2.1.8 切粒、拌料

經(jīng)冷卻的條狀塑料傳送至切粒機(jī)，在切刀的作用下被切割成小段塑料，外觀形似粒狀，切粒后的塑料顆粒經(jīng)攪拌均勻后即為成品。該項(xiàng)目產(chǎn)品顆粒較大（粒徑5 mm），切粒過程含塵廢氣產(chǎn)生量較小，無組織排放。

2.2 產(chǎn)污節(jié)點(diǎn)分析

該項(xiàng)目建設(shè)36 條再生塑料生產(chǎn)線，共生產(chǎn)8種不同的再生塑料，生產(chǎn)工藝控制措施均相同，僅在熔融擠出的溫度控制不相同，產(chǎn)污節(jié)點(diǎn)等均相同。在濕式粉碎、滾動清洗和甩干提升工藝過程中，會產(chǎn)生清洗廢水、廢舊塑料邊角料。熔融擠出和拉絲工藝過程中，會產(chǎn)生有機(jī)廢氣，同時在熔融擠出時會有少量被過濾網(wǎng)攔截的廢塑料中的雜質(zhì)。在切粒、拌料工藝過程中，會產(chǎn)生少量含塵廢氣。

3 污染源分析

該項(xiàng)目污染來源主要有廢氣、廢水、噪聲和固體廢物。

3.1 廢氣

濕式破碎作業(yè)過程中無粉塵發(fā)生。項(xiàng)目廢氣主要為熔融造粒產(chǎn)生的粉塵、VOCs 廢氣。主要污染因子包括粉塵、VOCs 等［6］。

3.2 廢水

項(xiàng)目廢水主要包括破碎清洗廢水［7］、地面沖洗水及生活污水等，各類廢水產(chǎn)生量及產(chǎn)排污特點(diǎn)具體分析如下。

3.2.1 破碎清洗、甩干廢水

根據(jù)水平衡，項(xiàng)目塑料清洗水量約為71 000 m3/a（237 m3/d），其中5%蒸發(fā)損耗，清洗廢水產(chǎn)生量為67 450 m3/a（225 m3/d）。類比同類企業(yè)和工信部對廢塑料加工行業(yè)的用水要求，該項(xiàng)目清洗廢水重新利用周期為3 個生產(chǎn)日，該項(xiàng)目生產(chǎn)的廢水經(jīng)廠區(qū)內(nèi)的污水處理站處理完畢后部分回用，其他廢水經(jīng)管網(wǎng)進(jìn)入就近的污水處理廠。破碎清洗廢水水質(zhì)為CODCr800 mg/L，BOD5450 mg/L，SS 300 mg/L，NH3－N 30 mg/L。

3.2.2 生活污水

該項(xiàng)目員工人數(shù)共有80 人，廠內(nèi)不安排食宿，員工生活用水量按50 L/人·d 核算，則用水量為40 m3/d（1 200 m3/a）；排放量按照生活用水的85%計(jì)，則該項(xiàng)目生活污水排放量為32 m3/d（1 020 m3/a，全年工作日按300 d 計(jì)）。生活污水污染程度較輕，可生化性好，主要污染物CODCr，BOD5，SS，NH3－N及動植物油的產(chǎn)生濃度分別為250，150，200，25，30 mg/L。

3.3 噪聲

項(xiàng)目噪聲主要來源于各類機(jī)械設(shè)備，包括提升機(jī)、清洗機(jī)、粉碎機(jī)、熔融擠出機(jī)、切粒機(jī)、冷卻塔風(fēng)機(jī)及水泵等。項(xiàng)目噪聲源數(shù)量較多，聲源的聲功率較高［8］，但大多數(shù)聲源都安置在工廠廠房內(nèi)或相應(yīng)設(shè)備的室內(nèi)。

3.4 固體廢物

項(xiàng)目產(chǎn)生的固體廢物主要包括廢塑料夾雜物、不可利用的廢塑料、廢水沉淀渣、廢活性炭、廢包裝材料以及生活垃圾等。

3.5 污染物產(chǎn)排匯總與建議

通過對該項(xiàng)目中的物料平衡和水平衡進(jìn)行計(jì)算，可以得出該項(xiàng)目的主要污染物排放量為COD 0.41 t/a、NH3-N 0.35 t/a、VOCs 3.325 t/a、顆粒物0.4 t/a。

塑料清洗廢水經(jīng)廠區(qū)污水處理設(shè)施初步處理后，90%回用，剩余清洗廢水與生活污水進(jìn)入污水處理站進(jìn)行處理后排入就近的污水處理廠。部分熱熔、拉絲廢氣可經(jīng)3 套“UV 光催化氧化＋活性炭吸附”處理后經(jīng)3 個排氣筒排放。固體廢物根據(jù)廢物類別分別交廢品回收公司、環(huán)衛(wèi)部門、有資質(zhì)單位處置。

4 結(jié)論

通過對廢舊塑料再生利用工藝過程分析，可清楚地掌握該項(xiàng)目的產(chǎn)污節(jié)點(diǎn)。對各個產(chǎn)污節(jié)點(diǎn)工藝中的物料平衡、水平衡進(jìn)行計(jì)算后可以準(zhǔn)確地獲得該項(xiàng)目的污染來源以及產(chǎn)排污量，從而可對該項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)措施提供準(zhǔn)確的依據(jù)，實(shí)現(xiàn)保護(hù)環(huán)境和資源的合理再生利用。