再生塑料行業(yè)廢水處理現(xiàn)狀綜述

吳澤兵 熊維 朱寬

摘 要：本文通過對(duì)再生塑料行業(yè)廢水處理技術(shù)的總結(jié)，綜述了再生塑料行業(yè)中廢水的處理現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)其存在的問題，并提出一種合理的處理方案和建議。對(duì)規(guī)范再生塑料行業(yè)具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：再生塑料，廢水，污染控制

塑料工業(yè)在當(dāng)今世界發(fā)展迅速，塑料的應(yīng)用范圍也非常廣泛，在建筑，電子，汽車，日化，日用，服飾，包裝等領(lǐng)域都被廣泛應(yīng)用。據(jù)歐洲最大的塑料工業(yè)咨詢公司 AMI 的行業(yè)報(bào)告數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)[1]，2019年全球塑料的使用量是2.75億噸，預(yù)計(jì)在2030年將達(dá)到3.86億噸，其中中國(guó)將占到33%。同時(shí)在該報(bào)告中顯示，中國(guó)的塑料回收率為18.1%，是全球最高的。而中國(guó)每年需要進(jìn)行塑料回收再生的塑料約為6000萬噸。按照回收清洗一噸廢塑料需要用水10噸來計(jì)算，將產(chǎn)生6億噸廢水，如此巨大的廢水量如果不進(jìn)行合理的處置和處理，將造成嚴(yán)重的環(huán)境污染[2]。在水處理行業(yè)中，水處理技術(shù)可算是非常成熟了，但再生塑料行業(yè)的清洗廢水，一直因?yàn)樯a(chǎn)的簡(jiǎn)陋和傳統(tǒng)，廢水治理都存在問題或不做處理。因此，再生塑料行業(yè)中的廢水處理技術(shù)一直沒有很大的提升。隨著環(huán)保力度的不斷加強(qiáng)，再生塑料生產(chǎn)過程逐漸趨于正規(guī)化，其廢水處理的需求也在不斷加強(qiáng)。因此，尋找合適的廢水處理工藝成為再生塑料行業(yè)亟待解決的問題。

1.? 再生塑料行業(yè)廢水的來源

塑料再生過程中，由于其使用場(chǎng)景的不同，其廢棄后，都需要經(jīng)過破碎，清洗，分選，造粒的過程來實(shí)現(xiàn)其再生利用的目的。廢塑料回收產(chǎn)生的廢水的主要來源是廢塑料清洗、分離和濕法破碎工序。廢水中污染物濃度與其生產(chǎn)所采用的廢塑料性質(zhì)有密切關(guān)系。如果是含有很多雜物的粗料，里面含有許多紙張、土粒等雜物，且為多種類型塑料，其廢水產(chǎn)生量也比較大，可達(dá)到10t/t 廢塑料，其清洗和破碎工序產(chǎn)生的廢水，有機(jī)物、懸浮物含量高，其中 COD 可達(dá)2000mg/L，而 SS 可達(dá)500mg/L。通過廢水的生化實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，使用不同原料產(chǎn)生的廢水，其生化差異較大，但其可生化性一般不是很好。若不經(jīng)過處理直接排放將會(huì)給周圍環(huán)境造成一定程度的影響。塑料在清洗過程中主要的清洗介質(zhì)為水，同時(shí)也會(huì)根據(jù)需要采用一些特殊的洗滌劑。常用的洗滌劑主要包括1）溶劑類，以如汽油、柴油、煤油等來去除塑料中的油污，油脂等;2）水基類表面活性劑，乳化劑和滲透劑等;3）酸、堿、鹽類無機(jī)溶劑等[3];4）以及各種混合溶劑等。但有時(shí)塑料本身比較干凈，可不進(jìn)行清洗，或簡(jiǎn)單清洗，用水量也較小，一般為1.5-3t/t 廢塑料， 其有機(jī)物，懸浮物含量較低。

因此，再生塑料的清洗廢水有一下幾個(gè)特征[4]：

1）??? 廢水中的有機(jī)氨、CODcr、BOD5等有機(jī)污染物含量高，是廢舊塑料表面殘留的一些物質(zhì)，污水中污染物成分比較復(fù)雜，處理難度較大;

2）??? 可生化性較好：廢水中的污染物的 B：C 比值為0.30，廢水的 B：C 比值基本符合生物降解處理?xiàng)l件，廢水經(jīng)調(diào)節(jié) PH 值水溫、水質(zhì)、水量后才能進(jìn)行生物氧化處理;

3）??? 廢水中含有大量固體雜質(zhì)和懸浮物，須對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理;

4）??? 廢水中含有多種化合物，廢水的毒性系數(shù)對(duì)微生物生長(zhǎng)有抑制;

5）??? 廢水的水質(zhì)、水量時(shí)有變化：要求廢水處理系統(tǒng)具有較高的調(diào)節(jié)適應(yīng)水量、水質(zhì)符合變化的能力。

2.? 再生塑料行業(yè)廢水的處理技術(shù)

2.1???? 物理處理工藝

物理法污水處理就是利用物理作用，分離污水中主要呈懸浮狀態(tài)的污染物，在處理過程中不改變水的化學(xué)性質(zhì)。

2.1.1? 沉淀（重力分離）

主要進(jìn)行泥沙以及固體顆粒物與水的分離。常用沉砂池和沉淀池。沉砂池主要去除污水中密度較大的固體顆粒物，沉淀池則主要用于去除污水中大量的呈顆粒狀的懸浮固體。

2.1.2? 篩選（截流）

利用篩濾介質(zhì)截流污水中的懸浮物。屬于砂濾處理的設(shè)備有格柵、微濾機(jī)、砂濾池、振動(dòng)篩、真空濾機(jī)、壓濾機(jī)（后兩種主要用于污泥脫水）等。

2.1.3? 氣?。ㄉ细。?/p>

對(duì)一些相對(duì)密度接近于水的細(xì)微顆粒，因其自重難于在水中下沉或上浮，可采用氣浮裝置。此法將空氣打入污水中，并使其以微小氣泡的形勢(shì)由水中析出，污水中密度近于水的微小顆粒狀污染雜質(zhì)（如乳化油）黏附到氣泡上，并隨氣泡升至水面，形成泡沫浮渣而去除。根據(jù)空氣打入方式的不同，氣浮設(shè)備有加壓溶汽氣浮法、葉輪氣浮法和射流氣浮法等。為提高氣浮效果，有時(shí)需要向污水中投加混凝劑。

2.2???? 化學(xué)處理工藝[5]

利用化學(xué)反應(yīng)來分離回收污水中的污染物，或是其轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。屬于化學(xué)處理法的有以下幾種。

2.2.1? 混凝法

混凝法是向污水中投加一定量的藥劑，經(jīng)過脫穩(wěn)、架橋等反應(yīng)過程，使污水中的污染物凝聚并沉降。水中呈膠體狀態(tài)的污染物質(zhì)通常帶有負(fù)電荷，膠體顆粒之間互相排斥形成穩(wěn)定的混合液，若水中帶有相反電荷的電解質(zhì)（混凝劑）可使污水中的膠體顆粒改變?yōu)槌孰娭行?，并在分子引力作用下，凝聚成大顆粒下沉。

2.2.2? 中和法

用化學(xué)方法消除污水中過量的酸和堿，使其 pH 值達(dá)到中性左右的過程稱為中和法。處理含酸污水以堿作為中和劑，處理含堿污水以酸作為中和劑，也可以吹入含 CO2的煙道氣進(jìn)行中和。酸和堿均指無機(jī)酸和無機(jī)堿，一般依照“以廢制廢”的原則，亦可采用藥劑中和處理，可以連續(xù)進(jìn)行， 也可間歇進(jìn)行。

2.2.3? 氧化還原法

污水中呈溶解狀態(tài)的有機(jī)物和無機(jī)物，在投加氧化劑和還原劑后，由于電子的遷移而發(fā)生氧化和還原作用形成無害的物質(zhì)。常用的氧化劑有空氣中的氧、純氧、漂白粉、臭氧、氯氣等，氧化法多用于處理含氰含酚廢水。常用的還原劑則有鐵屑、硫酸亞鐵、亞硫酸氫鈉等，還原法多用于處理含鉻、含汞廢水。

2.2.4? 吸附法

污水吸附處理主要是利用固體物質(zhì)表面對(duì)污水中污染物質(zhì)的吸附，吸附可分為物理吸附和生物吸附等。 物理吸附是吸附劑和吸附質(zhì)之間在分子力作用下產(chǎn)生的，不產(chǎn)生 化學(xué)變化，而化學(xué)吸附法則使吸附劑和吸附質(zhì)在化學(xué)鍵力作用下起吸附作用的，因此化學(xué)吸附選擇性較強(qiáng)。此外，在生物作用下也可產(chǎn)生生物吸附。在污水處理中常用的吸附劑有活性炭、磺化煤、硅藻土、焦炭等。

2.2.5? 化學(xué)沉淀法

向污水中投加某種化學(xué)藥劑，使它和某些溶解物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)，生成難溶鹽沉淀下來。多用于處理含重金屬離子的工業(yè)廢水。

2.2.6? 離子交換法

離子交換法在污水處理中應(yīng)用較廣。使用的離子交換劑分為無機(jī)離子交換法（天然沸石和合成沸石）、有機(jī)離子交換樹脂（強(qiáng)酸性陽離子樹脂、弱酸性陽離子樹脂、強(qiáng)堿性陰離子樹脂、弱堿性陰離子樹脂、鰲和樹脂等）。采用離子交換法處理污水時(shí)，必須考慮樹脂的選擇性。樹脂對(duì)各種離子的交換能力是不同的，這主要取決于各種離子對(duì)該種樹脂親和力的大小，又稱選擇性的大小，另外還要考慮到樹脂的再生方法等。

2.2.7? 膜分離法

滲析、電滲析、超濾、微濾、反滲透等通過一種特殊的半滲透膜分離水中的離子和分子的技術(shù)，統(tǒng)稱為膜分離法。電滲析法主要用于水的脫鹽， 回收某些金屬離子等。反滲透作用主要是膜表面化學(xué)本性所起的作用，他分離的溶質(zhì)粒徑小，除鹽率高，所需的工作壓力大;超濾所用的材質(zhì)和反滲透相同，但超濾是篩濾作用，分離溶質(zhì) 粒徑大，透水率高，除鹽率低，工作壓力小。

2.3???? 生物處理工藝

污水的生物法處理工藝就是采取一定的人工措施，創(chuàng)造有利于微生物生長(zhǎng)、繁殖的環(huán)境，使微生物大量增殖，以提高微生物氧化、分解有機(jī)污染物被降解并轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，使污水得以凈化。生物處理法可分為好氧處理法和厭氧處理法兩類。前者處理效率高，效果好，使用廣泛，是生物處理的主要方法。屬于生物處理法的工藝有以下幾種。

2.3.1? 活性污泥法

是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的一種生物處理技術(shù)。將空氣連續(xù)鼓入含有大量溶解有機(jī)污染物的污水中，經(jīng)過一段時(shí)間，水中既形成繁殖有大量好氧型微生物的絮凝體—活性污泥，活性污泥能夠吸附水中的有機(jī)物，生活污水在活性污泥上的微生物以有機(jī)物為食料，獲得能量，并不斷省長(zhǎng)增殖，有機(jī)物被分解、去除，使污水得以凈化。 一般經(jīng)曝氣池處理的出水是含有大量活性污泥的污水混合液，經(jīng)沉淀分離，水被凈化排放，沉淀分離后的污泥作為種泥，部分回流到曝氣池?；钚晕勰喾ㄗ猿霈F(xiàn)以來，經(jīng)過80多年的演變，出現(xiàn)了各種活性污泥法的變法，但其原理和工藝過程沒有根本性的改變。

2.3.2? 普通活性污泥法

這種方法已被廣泛使用，是許多污水處理廠的常用工藝。傳統(tǒng)活性污泥法是將污水和回流污泥從曝氣池首段引入，呈推流式至曝氣池末端流出，此法適用于處理要求高、水質(zhì)較穩(wěn)定的污水，但對(duì)負(fù)荷的變動(dòng)適應(yīng)性較弱，后來在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生了一些改良形式。

2.3.3? 厭氧- 缺氧

- 好氧活性污泥法 在常規(guī)活性污泥法去除有機(jī)污染物的同時(shí)，為了能有效的去除氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，人們把厭氧、缺氧、好氧狀況組合到活性污泥法中，使厭氧 - 缺氧 - 好氧狀況在反應(yīng)曝氣池內(nèi)同時(shí)存在或反復(fù)周期實(shí)現(xiàn)，形成了厭氧 - 缺氧 - 好氧活性污泥法。也有的工藝流程采用厭氧- 好氧活性污泥法。

2.4???? 生物膜法

使污水連續(xù)流經(jīng)固體填料，在填料上就能夠形成污泥垢狀的生物膜， 生物膜上繁殖大量的微生物，吸附和降解水中的有機(jī)污染物，能起到與活性污泥同樣的凈化污水作用。從填料上脫落下來死亡的生物膜隨污水流入沉淀池，經(jīng)沉淀池澄清凈化。生物膜有多種處理構(gòu)筑物，如生物濾料、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化和生物流化床等。

2.4.1? 生物濾池

生物濾池是以土壤自凈原理為依據(jù)發(fā)展起來的，濾池內(nèi)有固定填料， 污水流過時(shí)與濾料相接觸，微生物在濾料表面形成生物膜。

凈化污水裝置由提供微生物生長(zhǎng)息棲的 濾床、布水系統(tǒng)以及排水系統(tǒng)組成。生物濾池操作簡(jiǎn)單，費(fèi)用低，適用于中小城鎮(zhèn)和邊遠(yuǎn)地區(qū)。生物濾池分為普通生物濾池、高負(fù)荷生物濾池和塔式生物濾池以及曝 氣生物濾池等。

2.4.2? 生物轉(zhuǎn)盤

通過傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)生物轉(zhuǎn)盤以一定的速度在接觸反應(yīng)池內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，交替的與空氣和污水接觸，每一周期完成吸附 - 吸氧 - 氧化分解的過程，通過不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，使污水中的污染物不斷分解氧化。生物轉(zhuǎn)盤流程中除了生物轉(zhuǎn)盤外，還有初次 和二次沉淀池。生物轉(zhuǎn)盤的適應(yīng)范圍廣泛，對(duì)生活污水和各種工業(yè)廢水都能適用，同時(shí)生物轉(zhuǎn)盤的動(dòng)力消耗低，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，管理維護(hù)簡(jiǎn)便。

2.4.3? 生物接觸氧化

在池內(nèi)設(shè)填料，使已經(jīng)充氧的污水浸沒全部填料，填料上長(zhǎng)滿生物膜，污水與生物膜接觸，水中的有機(jī)物被微生物吸附，氧化分解和轉(zhuǎn)化成新的生物膜。從填料上脫落的生物膜隨水流到二沉池后被去除，污水得到凈化。生物接觸氧化法對(duì)沖擊負(fù)荷有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，污泥產(chǎn)量少，可保證出水水質(zhì)。

2.4.4? 生物流化床

采用相對(duì)密度大于1的細(xì)小惰性顆粒，如砂、焦炭、活性炭、陶粒等作為載體，微生物在載體表面附著生長(zhǎng)，形成生物膜，充氧污水自上而下流動(dòng)使載體處于流化狀體，生物膜與污水充分接觸。生物流化床處理效率高，能適應(yīng)較大沖擊負(fù)荷，占地小。

3.? 實(shí)際應(yīng)用案例

廢水處理技術(shù)已經(jīng)較為完善和成熟，更多是的多種廢水處理技術(shù)的組合應(yīng)用在再生塑料行業(yè)中。如廣東某廢舊塑料綜合利用基地[5]，主要進(jìn)行廢舊塑料的加工貿(mào)易和清洗生產(chǎn)，原水水質(zhì)有機(jī)物濃度高，SS 含量高，石油含量大，水質(zhì)變化大。采用處理工藝：隔渣 + 混凝沉淀 + 水解酸化 + 接觸氧化+ 生化處理 ，具體如圖1所示。

其出水水質(zhì)可達(dá)《綜合污水排放標(biāo)準(zhǔn)》[6]。

4.? 結(jié)論與建議

再生塑料行業(yè)作為一個(gè)既是傳統(tǒng)又是新新的行業(yè)，其本質(zhì)的資源化屬性對(duì)環(huán)境和社會(huì)是有利的。如何從傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式走向新新的生產(chǎn)處理模式成為再生塑料生產(chǎn)的關(guān)鍵?，F(xiàn)在成功應(yīng)用在塑料再生過程中的廢水處理技術(shù)主要為單純物理法或物理加微生物法的集成工藝為主。同時(shí)更多高效和工藝也不斷增多，塑料再生的環(huán)境屬性必然會(huì)不斷提升，真正可實(shí)現(xiàn)從生產(chǎn)型行業(yè)轉(zhuǎn)向環(huán)保型行業(yè)。針對(duì)再生塑料廢水處理，提出以下建議：

（1） 塑料再生企業(yè)能夠從多品類共線生產(chǎn)轉(zhuǎn)向單品類單線生產(chǎn)，降低廢水的復(fù)雜程度;

（2） 廢水處理工藝整合過程中，需要切實(shí)針對(duì)再生塑料生產(chǎn)過程的特點(diǎn)，并非簡(jiǎn)單地廢水處理工藝的組合;

（3） 不斷優(yōu)化再生塑料清洗工藝，提高清洗用水效率，減少?gòu)U水的產(chǎn)生。

參考文獻(xiàn)：

[1] AMI Consulting.The global mechanic recycling industry2020[R]. ExxonMobil Chemical，2020.

[2] 許建林， 龔益飛， 周友泉. 入境廢塑料加工處理對(duì)水環(huán)境的影響研究[J]. 浙江萬里學(xué)院學(xué)報(bào)，2008（02）：100-103.

[3] 王永華. 塑料回收清洗線廢水的處理回用 [J]. 凈水技術(shù)，2018，037（01）：124-126.

[4] 左文武. 廢舊塑料綜合利用廢水處理工程實(shí)踐 [J]. 廣東化工，2011，038（009）：127-128.

[5] 中國(guó)化工防治污染技術(shù)協(xié)會(huì)組織編寫. 化工廢水處理技術(shù)[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社，2000.

[6] GB8978-1996，污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)[S].