塑料造粒在生活垃圾綜合處理工程中的應(yīng)用

方 燕

（天津市環(huán)境衛(wèi)生工程設(shè)計(jì)院，天津 300201）

1 塑料回收利用現(xiàn)狀及主要利用途徑

1.1 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀

我國(guó)為塑料生產(chǎn)第一大國(guó)，2013年生產(chǎn)塑料7.415×107t，占世界總產(chǎn)量24.8%；實(shí)際塑料消費(fèi)量為5.879×107t，產(chǎn)生廢塑料3.292×107t，回收量為1.366×107t，回收率僅為23%；2012年實(shí)際塑料消費(fèi)量為5.467×107t，產(chǎn)生廢塑料3.414×107t，回收量為1.600×107t，回收率為29%；2011年實(shí)際塑料消費(fèi)量為5.230×107t，產(chǎn)生廢塑料2.871×107t，回收量為 1.350×107t，回收率為 26%［1］。趨勢(shì)是塑料消費(fèi)量和廢塑料產(chǎn)生量在不斷升高，而廢塑料回收率略有下降。

2013年歐盟塑料總產(chǎn)量為5.70×107t，占世界總產(chǎn)量20%，排名第二；產(chǎn)生廢塑料2.52×107t，其中26%回收利用，36%進(jìn)行熱能回收，其余填埋處理，回收率達(dá) 62%［2］，與 2012 年基本相同［3］。2011年歐盟塑料總產(chǎn)量約5.8×107t，產(chǎn)生廢塑料2.51×107t，回收率為59%［4］。歐盟的塑料總產(chǎn)量略有下降，但廢塑料回收率在提高。在塑料回收利用方面，中國(guó)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。

1.2 塑料回收利用主要途徑

1） 直接再生利用。將廢塑料直接重新熔融，再生塑化成新的產(chǎn)品，分為直接再生和改性再生。直接再生制造工藝簡(jiǎn)單、成本低，但再生后力學(xué)性能下降，不宜制作高檔次的塑料制品。改性再生法，則是通過(guò)物理及化學(xué)對(duì)塑料制品進(jìn)行改性，改善再生塑料制品的力學(xué)性能，滿足專用制品的質(zhì)量要求。

2） 熱能再生。塑料熱值較高，可直接燃燒，產(chǎn)生熱能，但焚燒時(shí)產(chǎn)生的廢氣如不妥善處理則會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的污染問(wèn)題。

3）裂解制油。通過(guò)熱解方法，把固體塑料轉(zhuǎn)化成液體油品，但是需要解決二次污染等問(wèn)題。而我國(guó)目前規(guī)定禁止將廢塑料煉油。

4）綜合利用。主要包括生產(chǎn)建筑材料、多功能樹(shù)脂膠、防滲防漏劑及防銹劑等。

2 塑料造粒系統(tǒng)工程案例分析

生活垃圾的袋裝化和其他塑料制品的廣泛使用，使生活垃圾中的塑料含量日益增加；北京、上海、天津、廣州、深圳等城市生活垃圾中塑料含量均達(dá)到了12%以上［5-7］。塑料的存在嚴(yán)重影響著如焚燒、填埋等終端處置的正常運(yùn)行；按HJ/T 364—2007廢塑料回收與再生利用污染控制技術(shù)規(guī)范（試行），我國(guó)生活垃圾中的廢塑料應(yīng)按照直接再生、改性再生、能量回收的優(yōu)先順序進(jìn)行再生利用。綜合考慮處理規(guī)模、技術(shù)可行性及環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益，在生活垃圾綜合處理工程中采用塑料造粒工藝直接再生利用廢塑料較適宜，再生得到的產(chǎn)品可外賣作為包裝、建筑、農(nóng)用及工業(yè)器具的原料。

2.1 工程概況及工藝流程

某生活垃圾綜合處理工程處理規(guī)模為280 t/d，包括垃圾接收及預(yù)處理系統(tǒng)、堆肥系統(tǒng)、塑料造粒系統(tǒng)、RDF制備系統(tǒng)、除臭系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)。該工程經(jīng)過(guò)前期分選可得到4 t/d的塑料造粒原料（主要為聚丙烯、聚乙烯塑料），采用塑料造粒工藝對(duì)廢塑料進(jìn)行回收利用，最后可得到3.5 t/d的塑料粒產(chǎn)品。

從生活垃圾中分選出的塑料造粒原料，首先進(jìn)入單軸撕碎機(jī)進(jìn)行破碎以便后續(xù)清洗能順利進(jìn)行。破碎后的塑料進(jìn)入摩擦清洗機(jī)，經(jīng)搓洗后，塑料因其密度小，漂浮在水面；塑料夾帶的有機(jī)物雜質(zhì)等因吸濕，密度發(fā)生變化，沉降到中部或底部，經(jīng)泥漿泵連同污水一起流向漂洗沉降池，經(jīng)沉降后，上層清水循環(huán)使用，沉淀物送往生活垃圾綜合處理廠的堆肥系統(tǒng)。摩擦清洗機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)水流向前流動(dòng)時(shí)，塑料也隨著往前移動(dòng)而進(jìn)入漂洗沉淀池。在漂洗沉淀池補(bǔ)充清水，與塑料逆向而行，徹底保證了塑料的清潔。塑料經(jīng)充分清潔后，進(jìn)入脫水機(jī)脫水干燥，干燥的塑料進(jìn)入料倉(cāng)暫時(shí)儲(chǔ)存后進(jìn)入塑料造粒機(jī)造粒。塑料造粒系統(tǒng)工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 塑料造粒系統(tǒng)工藝流程

2.2 主要設(shè)備

1）單軸撕碎機(jī)。為便于后續(xù)塑料的清洗及造粒，塑料首先需經(jīng)過(guò)單軸撕碎機(jī)破碎。單軸撕碎機(jī)采用剪切破碎原理，動(dòng)刀可拆卸，以便清潔、維護(hù)、保養(yǎng)。

2）摩擦清洗機(jī)。摩擦清洗機(jī)利用轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)水流旋轉(zhuǎn)，在水與塑料之間的摩擦力以及水流的離心力作用下，塑料夾帶的雜質(zhì)與塑料分離從而達(dá)到塑料清潔的目的。

3）漂洗沉淀池。經(jīng)摩擦清洗后的塑料與水流一起進(jìn)入漂洗沉淀池，經(jīng)靜置后有機(jī)物泥沙等雜質(zhì)沉入池底，塑料被撈出后，上層清水溢流后回流至摩擦清洗機(jī)，下層漿液由泵送入生活垃圾綜合處理廠堆肥系統(tǒng)進(jìn)行處理。根據(jù)實(shí)際情況補(bǔ)充新水以滿足漂洗要求。

4）脫水機(jī)。塑料破碎清洗后，水分含量較大，帶水造粒對(duì)機(jī)器加熱系統(tǒng)要求比較高，電機(jī)負(fù)荷大，產(chǎn)量低，以至不能正常生產(chǎn)，因此需對(duì)清洗后的塑料進(jìn)行脫水。脫水機(jī)采用擠壓脫水原理，脫水效率快、效果好；操作簡(jiǎn)易，擠干脫水效果可達(dá)到95%以上。

5）塑料造粒機(jī)。塑料造粒機(jī)是塑料造粒系統(tǒng)最重要的設(shè)備，其作用是把經(jīng)破碎、清洗、干燥的碎塑料經(jīng)擠出機(jī)重新混煉、加熱至熔融后擠出，經(jīng)水槽冷卻定型，然后再切粒；塑料造粒機(jī)包括擠塑機(jī)、冷卻水槽、切粒機(jī)，它的主機(jī)是擠塑機(jī)，由擠壓系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)和加熱冷卻系統(tǒng)組成；擠壓系統(tǒng)包括螺桿、機(jī)筒、料斗、機(jī)頭和模具。塑料通過(guò)擠壓系統(tǒng)而塑化成均勻的熔體，并被螺桿連續(xù)地?cái)D出機(jī)頭；傳動(dòng)系統(tǒng)的作用是驅(qū)動(dòng)螺桿，供給螺桿在擠出過(guò)程中所需要的力矩和轉(zhuǎn)速，通常由電動(dòng)機(jī)、減速器和軸承等組成；加熱與冷卻是塑料擠出過(guò)程能夠進(jìn)行的必要條件。加熱裝置由外部加熱筒內(nèi)的塑料，使之升溫，以達(dá)到工藝操作所需要的溫度。冷卻裝置是為了保證塑料處于工藝要求的溫度范圍，排除螺桿旋轉(zhuǎn)的剪切摩擦產(chǎn)生的多余熱量，以避免溫度過(guò)高使塑料分解、焦燒或定型困難。

2.3 三廢控制

本工程塑料造粒系統(tǒng)三廢產(chǎn)生量見(jiàn)表1。

表1 塑料造粒系統(tǒng)三廢產(chǎn)生量

塑料造粒過(guò)程中的廢氣主要來(lái)自塑料熔融過(guò)程中少量有機(jī)氣體的釋放，通過(guò)設(shè)備上方的集氣罩收集后，通入生活垃圾綜合處理廠除臭系統(tǒng)采用生化方法吸附凈化。廢水主要產(chǎn)生于塑料清洗階段，可排入污水處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。由于廢水中的雜質(zhì)主要為有機(jī)物，因此，在漂洗沉淀池沉淀后，下層漿液可送至堆肥系統(tǒng)進(jìn)行堆肥處理。

2.4 成本分析

本工程中，生活垃圾綜合處理廠的單位運(yùn)行費(fèi)用為199.48元/t，垃圾塑料粒的收益為22.5元/t，同時(shí)本工程非造粒塑料產(chǎn)量為24 t/d，進(jìn)行打包回收，收益為17.1元/t。塑料造粒系統(tǒng)收益可補(bǔ)貼運(yùn)行成本的11.3%，所有塑料回收收益可補(bǔ)貼運(yùn)行成本的19.8%。

3 結(jié)論

在我國(guó)塑料消費(fèi)量不斷增長(zhǎng)、生活垃圾中塑料含量不斷上升的情況下，回收利用生活垃圾中的廢塑料具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。在生活垃圾綜合處理工程中，采用塑料造粒系統(tǒng)，不僅可以回收塑料降低垃圾處理運(yùn)行成本，同時(shí)利用綜合處理工程的其他系統(tǒng)可以解決三廢污染問(wèn)題，具有良好的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。

［1］國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì).中國(guó)資源綜合利用年度報(bào)告［R］.2014.

［2］Plasics Europe.Plastics-the facts 2014/2015［M］.Brussels，Belgium,2015.

［3］Plasics Europe.Plastics-the facts 2013［M］.Brussels，Belgium，2013.

［4］Plasics Europe.Plastics-the facts 2012［M］.Brussels，Belgium，2012.

［5］聶永豐.固體廢物處理工程技術(shù)手冊(cè)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012.

［6］榮波，衛(wèi)潘明，李彥富，等.北京市生活垃圾成分分析及對(duì)應(yīng)處理方式對(duì)策研究［J］.環(huán)境保護(hù)，2004（10）：30-33.

［7］孫曉杰，徐迪民，李雄，等.上海城市生活垃圾的組成及熱值分析［J］.同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，36（3）：356-360，378.