城市生活垃圾中廢塑料的資源化利用

史小慧，況 前，陳嚴華，陳洪亮

（重慶市環衛集團有限公司，重慶 404100）

隨著人民生活水平日益提高，城市生活垃圾產量逐年增加，其中可回收物主要有廢塑料、玻璃制品、廢金屬和廢紙等。近年來，快遞、快餐等行業繁榮發展，城市生活垃圾中塑料包裝制品增長迅速，人們對塑料制品的使用需求也不斷增加，塑料消耗數量呈現勢不可擋的上升趨勢。因此，城市生活垃圾中廢塑料的回收利用問題日益凸顯。

1 生活垃圾中廢塑料的特性

城市生活垃圾中的廢塑料數量逐年遞增，再生利用困難，對生態環境造成了不可忽視的影響，因此越來越受到人們的關注。表1為我國典型城市生活垃圾中廢塑料含量[1]。城市生活垃圾中的廢塑料大多為一次性包裝材料，主要是聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）等，其中聚烯烴類占比最大[2]。從生活垃圾中收集和分選出的廢塑料具有塑料質輕、耐腐蝕、易加工等特點，仍是一種可循環利用的資源。回收的廢塑料可通過特定的再生方法制造日常用品、建筑材料、燃料油氣以及化工原料等，實現廢塑料的資源化利用[3]。

表1 中國典型城市生活垃圾中廢塑料的比例

2 廢塑料的資源化利用方法

廢棄的塑料一般有四種去向：焚燒、填埋、回收和棄之環境。Roland Geyer等在2017年的一項研究報告中指出，截至2015年，人類在過去70年中生產的83億t塑料制品中僅有20億t得到合理利用，而低回收率正是廢塑料被人們認為“十惡不赦”的主要原因[4]。廢塑料再生利用的方法主要有物理回收、化學回收和能量回收三種[5]。

2.1 物理回收

物理回收簡單可行，一般分為熔融再生和改性再生。簡單再生主要用于回收成分單一、相對干凈、易于清洗的廢塑料，復合再生適用于品種多樣化、雜質多的廢塑料，該類廢塑料在回收再生前需對其進行分離和篩選，工藝復雜，且所得再生塑料穩定性較差，不適用于制造高檔次產品。改性再生是通過物理或化學改性提高廢塑料的抗沖擊性、耐熱性、抗老化性等，拓寬廢塑料的應用渠道，提高其應用價值。城市生活垃圾中的廢塑料分選困難，分選出的廢塑料多為一次性薄膜，利用價值較低，且表面粘有較多油脂等有機質，清洗過程會產生大量污水且難以清洗干凈，因此該類廢塑料一般不直接用來造粒，而是通過與無機填料（如木粉等）復合制備木塑復合材料。圖2為廢塑料生產木塑產品的工藝流程。

圖2 廢塑料生產木塑產品的工藝流程

2.2 化學回收

化學回收法是指通過化學法使廢塑料轉化為單體、燃料油或化工原料的方法，可分為熱分解回收法和化學分解回收法。目前應用較多的廢塑料化學回收法是高溫熱裂解或催化裂解，工藝流程如圖3所示。一般將廢塑料加熱并保持在300～500℃使其分解，產生的高溫油氣冷卻后得到液態油的質量、性質、產率均與廢塑料的種類、反應溫度、反應時間以及是否用催化劑和催化劑的種類有較大關系。廢塑料裂解制油是以石油為原料的化學工業制造塑料制品的逆過程，在20世紀70年代石油危機時已試驗確認廢塑料裂解制油的可行性[6]。在熱分解過程中使用合適的催化劑，即可得到高附加值的輕油和重油。城市生活垃圾中分選出的廢塑料以PE、PP和PS為主，且這三類塑料具有較高的得油率，因此該方法可有效處理生活垃圾中的廢塑料[7]。

圖3 廢塑料裂解制油工藝流程

2.3 能量回收

能量回收是通過有效回收廢塑料在焚燒爐中焚燒時釋放的能量，采用熱交換器將其轉化為熱水或通過鍋爐將其轉化為蒸汽再利用。焚燒可大幅減少塑料的堆積量，可使廢塑料減容90%～95%，且廢塑料具有較高的燃燒熱如聚乙烯和聚丙烯的燃燒熱分別高達46.63 GJ/kg和43.95 GJ/kg，均高于木材的燃燒熱14.65 GJ/kg[8]。生活垃圾中含有較多的難分選、難清洗、無法回收的混雜廢塑料，利用能量回收法可實現生活垃圾的減量化、資源化處理。但生活垃圾中的廢塑料還含有少量聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚氨酯等，這些塑料在燃燒時會產生有害物質，例如，PVC在燃燒時產生氯化氫氣體，聚丙烯腈和聚氨酯燃燒時產生氰化氫，因此如何做到抑制污染物排放，不產生二次污染至關重要。

3 生活垃圾中廢塑料資源化利用存在的問題

城市生活垃圾成分復雜、性質多變、產量逐年遞增，分選出的廢塑料品質波動較大。現國內外已有多種廢塑料的處置技術，但其資源化利用并未在國內全面實施，主要原因如下。

3.1 垃圾分類體系不成熟

垃圾分類收集是實現資源化利用的瓶頸，我國垃圾分類體系尚不成熟，要實現垃圾資源化利用需從推行生活垃圾分類收集開始，提高生活垃圾中可回收廢品的質量，變廢為寶，減少垃圾處置費用，促進廢品的資源化利用。

3.2 廢塑料分選回收技術的制約

廢塑料分選對廢塑料的資源化利用至關重要，因此需加強各種分選技術和相應設備的研發，開發出適合我國國情的生活垃圾中廢塑料的分選回收工藝和設備，提高廢塑料資源化利用程度。

3.3 廢塑料回收行業體系不完善

垃圾的資源化利用是一個系統工程，需要全民參與、企業加盟以及政府決策等各方面合力完成。目前，從垃圾投放到運輸、分類，再到垃圾資源化利用及其產品的輸出，各個環節獨立存在和運行，未實現全產業鏈化，鏈條上各環節未形成體系，削弱了垃圾回收程度和回收效果。

3.4 配套法律法規不足

隨著我國經濟的發展，生活垃圾分類體系已初步建立，但有關循環經濟的立法體系不夠健全且缺乏系統性。垃圾分類不能以鼓勵為主，應當設置相應的懲罰措施和約束機制；不能只依靠市場機制，必須有法律強制介入，構建并完善我國城市生活垃圾分類的法律體系，促進我國垃圾的資源化利用。

4 生活垃圾中廢塑料資源化利用的發展方向

生活垃圾中廢塑料的資源化利用是一個綜合性社會問題，要實現廢塑料的綠色循環發展，只有在國家有關部門的干預、協調和支持下，才能在全社會形成廢棄物回收利用共識，促進廢塑料的資源化利用。

4.1 加強領導，制定政策

廢塑料的資源化利用需要政府牽頭，發揮政策引導和制度上的優勢，加快垃圾分類收集的實施，從源頭上解決廢塑料的污染問題。廢塑料行業需要得到政府的鼓勵和相關法律法規的支持與規范，在保護環境的同時引導企業走綠色發展道路是重中之重。

4.2 廢塑料行業的標準化

我國廢塑料的資源化利用主要是由中小型廠家負責，急需建立廢塑料資源化產品質量控制關鍵技術及標準化體系，依托行業規范條件，推進行業規范化建設，結合我國廢塑料回收技術及其產品，制定相關的國家技術標準或技術規范。

4.3 分選回收技術自動化、精細化

開發廢塑料分選、分離自動化技術裝備，實行廢塑料的高速高效自動化分離，解決傳統靠人工和化學分離的低效率和高污染問題，開發廢塑料再生利用技術和資源環境污染控制關鍵技術，拓寬廢塑料的資源化利用方式，確保廢塑料的合理資源化利用，抑制二次污染的發生。