生活垃圾塑料分選與資源化技術(shù)分析

朱得城，林燕璇，陳紀(jì)文(廣東產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，廣東 佛山 528300)

0 引言

廢舊塑料對生態(tài)環(huán)境的造成影響是不可逆的，國家對塑料制品的管控從前端的消費(fèi)端的“限塑令”到處理端“資源化”做出了巨大的努力。目前，生活垃圾塑料的分選工藝多種多樣，工藝原理一般是根據(jù)廢舊塑料的物理特性和化學(xué)特性通過整機(jī)設(shè)備直接從生活垃圾中分選出來。之后再根據(jù)市場的需求進(jìn)行資源化處理，例如：再生、改性、深埋、焚燒、裂解等。

1 生活垃圾中塑料占比與資源化的現(xiàn)狀

塑料是一種通過石油裂解所產(chǎn)生的乙烯、丙烯等產(chǎn)物而聚合成的高分子材料，在生活和工業(yè)中被廣泛使用，文章以生活垃圾塑料作為主要研究對象。塑料通常分為兩大類，一種是熱固塑性另一種是熱塑性。前者受熱固化成型，不可逆、不溶解，無法利用熱塑性回收[1]。后者在生活中應(yīng)用最為廣泛，具有可回收性，可反復(fù)加熱成型。生活常見塑料垃圾有聚乙烯、聚丙烯。根據(jù)調(diào)查顯示，在垃圾填埋處理中，因?yàn)楸∧に芰峡苫厥諆r(jià)值低通常被選擇填埋，一般瓶式塑料被回收利用。垃圾填埋中塑料垃圾站10%左右，薄膜塑料占廢舊塑料的70%以上，其中白色塑料薄膜占25%，彩色塑料薄膜占40%[2]。

當(dāng)前，歐美發(fā)達(dá)國家的塑料回收率已經(jīng)超過60%以上。我國作為塑料生產(chǎn)第二大國，廢舊塑料的回收已經(jīng)有了很大的提高，但是廢舊回收利用和再生工藝與歐美國家相比依然有很大的差距，當(dāng)前平均回收不到40%，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)每年有千萬噸以前的廢舊塑料并未得到合理的再生利用[3]。

2 生活垃圾塑料分選工藝

從整體來看廢舊塑料的分選工藝有很多種，但是由于生活垃圾中往往摻雜很多其他的非塑性垃圾，這對于塑料垃圾的分選帶來一定的難度。在實(shí)踐中往往需要幾種工藝串聯(lián)起來共同使用才能夠最大程度提高垃圾塑料的分選效率[4]。當(dāng)前，我國的生活垃圾塑料分選通非常采用風(fēng)選工藝，工藝流程如圖1所示。從工藝流程中可以看出關(guān)鍵的環(huán)節(jié)在于破袋、風(fēng)選和變重分選，接下來文章就這3個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行重點(diǎn)介紹。

圖1 生活垃圾塑料分選工藝流程

2.1 破袋

如果我們從生活實(shí)際出發(fā)不難發(fā)現(xiàn)，人們生活垃圾的傾倒多以塑料袋裝的方式投放至指定垃圾點(diǎn)回收點(diǎn)。原始生活垃圾的存儲基本是袋裝化，因此在生活垃圾的分選工藝中破袋是進(jìn)行垃圾分選的第一步，也是垃圾塑料分選首先要解決的問題。在破袋的同時(shí)，可以根據(jù)需求將垃圾碎片化，破碎成為需要的碎狀大小。

2.2 風(fēng)選

破袋和破碎完成之后，便進(jìn)入到一個(gè)風(fēng)選工序。處于對經(jīng)濟(jì)性的考慮，通過風(fēng)選的方式分選垃圾是當(dāng)前我國乃至世界上應(yīng)用最為廣泛的垃圾分選方式。在垃圾分選過程中要想提高垃圾塑料的分選效率要經(jīng)過兩級風(fēng)選。從工藝流程圖我們可以看出一級風(fēng)選就是將破碎的垃圾分選成為三種質(zhì)重類型的垃圾，即輕質(zhì)組選(大多數(shù)包含塑料、紙制品等)、重質(zhì)組選(一般包含廚余垃圾、無機(jī)物等)、混合區(qū)[5]。分選出來的廚余垃圾等重質(zhì)垃圾通?？芍苯舆M(jìn)行填埋，而混合區(qū)由于輕、重物料分離不清可重新進(jìn)行破碎再次進(jìn)行風(fēng)選。輕質(zhì)組選中的塑料和紙制品等由于物理比較接近，所以如果緊靠一級風(fēng)選無法完全將塑料分選出來，需要進(jìn)行二次分選—變重分選。根據(jù)塑料的物理和化學(xué)特性將混合有紙制品的塑料垃圾進(jìn)行變重處理之后再次進(jìn)行風(fēng)選可將塑料從輕質(zhì)組選中完全分選出來。分離出來的塑料可進(jìn)行資源化處理，非塑料制品可直接進(jìn)行填埋。

2.3 變重處理

變重處理是精確分選垃圾塑料的最為關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)，是生活垃圾塑料分選工藝的一個(gè)創(chuàng)新技術(shù)。生活垃圾經(jīng)過了破袋和一級風(fēng)選之后，分選出了塑料、紙制品等輕質(zhì)垃圾，由于他們的密度比較相近，很難通過傳統(tǒng)風(fēng)選方式分離開來。過去塑料分選方法主要采用靜電分離、加熱法等，這些方法投入成本高，能耗大，經(jīng)濟(jì)性低。而變重處理所采用的技術(shù)原理就是根據(jù)不同物質(zhì)的親水性不同，對具有同量級密度的垃圾進(jìn)行浸水處理，從而改變這些物質(zhì)的容重和形狀特性，再經(jīng)過二次風(fēng)選分選出塑料。這種工藝技術(shù)可大大節(jié)省塑料分選成本的投入、易操作、投入小、分選效率高。

以上生活垃圾塑料分選的工藝流程具有工藝簡單，成本低，分選效率高，分選準(zhǔn)確等特點(diǎn)，符合我國當(dāng)前的實(shí)際情況。

3 廢舊塑料資源化技術(shù)

生活垃圾塑料種類有多種，不同種類的理化性不同，所采用的資源化技術(shù)也各不相同。例如廢聚乙烯、廢聚丙烯采用直接再生技術(shù)最佳。但是不論采用哪種資源化技術(shù)我們必須要平衡好環(huán)境、市場與經(jīng)濟(jì)的問題：(1)廢舊塑料的現(xiàn)實(shí)市場定位。(2)可持續(xù)發(fā)展性。(3)對環(huán)境造成的二次污染。(4)資源化技術(shù)的是否成熟。(5)成本投入。(6)資源化產(chǎn)品的競爭性等。要想達(dá)到以上要求，我們首先做好垃圾塑料的分選，所分選出的廢舊塑料能夠達(dá)到后期資源化對原料質(zhì)量的要求。

3.1 直接再生技術(shù)

廢舊塑料的直接再生技術(shù)一般比較適用于廢聚丙烯塑料，其原理是將廢聚丙烯塑料進(jìn)行破碎處理之后進(jìn)行干燥和除雜加入熔融裝置，在廢聚丙烯的熔點(diǎn)之內(nèi)進(jìn)行融化處理，在經(jīng)過特定的擠壓切粒，從而得到二次母粒。廢舊塑料直接再生工藝流程中會(huì)釋放出大量可燃?xì)怏w、CO2以及煙霧等，所以采用本工藝時(shí)必須要充分考慮以上幾種對環(huán)境的污染情況，對其進(jìn)行重點(diǎn)控制[6]。

3.2 裂解技術(shù)

廢舊塑料的裂解技術(shù)其實(shí)一種化學(xué)技術(shù)，化學(xué)回收是塑料資源化的一個(gè)重要方向，其中將廢舊塑料轉(zhuǎn)化成為工業(yè)用油是目前廢舊塑料資源化的一個(gè)重要途徑，塑料裂解主要采用催化裂解和氫化裂解的方式。催化裂解工藝原理就是將分選出來的廢舊塑料送入流化床中并加入固定比例的催化劑與之充分混合，廢舊塑料經(jīng)過裂解之后所產(chǎn)生的炭黑、土和催化劑等重質(zhì)組分進(jìn)入到再生器中。所產(chǎn)生的裂解氣等輕質(zhì)組分進(jìn)入到催化改質(zhì)塔進(jìn)行催化改質(zhì)，得到各種類的工業(yè)用油。工藝流程如圖2所示。廢舊塑料的氫化裂解工藝流程就是將分選出來的廢舊塑料與催化劑充分混合之后投入到氫反應(yīng)爐內(nèi)，并在特定溫度和壓力下使得廢舊塑料裂解成為小分子化合物。裂解技術(shù)對工藝參數(shù)、反應(yīng)條件等要求較高，且成本高回收慢，有很大的難度。

圖2 廢舊塑料催化裂解工藝流程圖

3.3 熱能回收技術(shù)

從能源角度看，廢舊塑料熱能回收就是將廢舊塑料與燃料混合(如煤炭)，一般包括共焦化和RDF焚燒。當(dāng)前，廢舊塑料的共焦化資源化技術(shù)是應(yīng)用最為普遍的一種。共焦化就是分選出來的廢舊塑料與煤炭進(jìn)行混合，在煉焦?fàn)t內(nèi)進(jìn)行煉焦與煤炭轉(zhuǎn)化成為工業(yè)產(chǎn)物。共焦化可以所覆蓋的規(guī)模較大，工藝流程簡單，成本低，可實(shí)現(xiàn)90%以上的資源化，是目前應(yīng)用最為廣泛的資源化技術(shù)。RDF焚燒技術(shù)是將分選出的廢舊塑料與木屑、紙制品等輕質(zhì)垃圾一同投入到焚燒爐內(nèi)，從而稀釋因焚燒產(chǎn)生的HCl，同時(shí)也處理了其他生活垃圾，該技術(shù)可與發(fā)電技術(shù)共同作用，為發(fā)電提供高效的燃料。

4 思考

我們常說“垃圾是放錯(cuò)地方的資源”，而廢舊塑料的資源化作為全世界的“靜脈產(chǎn)業(yè)”將困擾全世界的兩大難題“垃圾過?！焙汀百Y源短缺”有機(jī)地結(jié)合起來，將垃圾塑料變廢為寶，塑料資源化進(jìn)程可從以下4個(gè)方面去推動(dòng)：

(1)完善相關(guān)法律法規(guī)。雖然目前我國已經(jīng)推出了一系列關(guān)于廢舊塑料回收與再生的相關(guān)規(guī)范性文件，但是在實(shí)際中我們不難發(fā)現(xiàn)廢舊塑料的回收和再處理依然存在很多亟待解決的問題。當(dāng)前，我們應(yīng)該從法律、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境層面深入考慮健全廢舊塑料資源化的監(jiān)管機(jī)制，從而實(shí)現(xiàn)長遠(yuǎn)的發(fā)展。

(2)形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模。當(dāng)前，我國的廢舊塑料資源化并未形成產(chǎn)業(yè)化，僅少部分企業(yè)具備廢舊塑料再生資源化的資質(zhì)。國家應(yīng)該加快推動(dòng)廢舊塑料資源化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提高廢舊塑料的資源化程度和效率，預(yù)防一些不具備技術(shù)資質(zhì)的小作坊違規(guī)處理，造成環(huán)境污染。

(3)加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新。當(dāng)前的廢舊塑料資源化的技術(shù)不論何種都給環(huán)境造成一定程度的影響，所以我們必須要繼續(xù)加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新和工藝創(chuàng)新，盡可能減少對環(huán)境的污染，提高轉(zhuǎn)化效率。

(4)加強(qiáng)輿論宣傳。人們的環(huán)保意識是降低環(huán)境污染最基本前提，也是提高廢舊塑料資源化的前提。當(dāng)前像是上海、北京等一線城市相繼推出垃圾分類規(guī)定，并取得顯著成效，但是這樣遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。對于其他城市，輿論應(yīng)該加強(qiáng)引導(dǎo)，切實(shí)提升公眾的環(huán)保意識，積極主動(dòng)進(jìn)行垃圾分類，為垃圾資源化奠定基礎(chǔ)。