塑料造粒在生活垃圾綜合處理工程中的應用

方 燕

（天津市環境衛生工程設計院，天津 300201）

1 塑料回收利用現狀及主要利用途徑

1.1 國內外現狀

我國為塑料生產第一大國，2013年生產塑料7.415×107t，占世界總產量24.8%；實際塑料消費量為5.879×107t，產生廢塑料3.292×107t，回收量為1.366×107t，回收率僅為23%；2012年實際塑料消費量為5.467×107t，產生廢塑料3.414×107t，回收量為1.600×107t，回收率為29%；2011年實際塑料消費量為5.230×107t，產生廢塑料2.871×107t，回收量為 1.350×107t，回收率為 26%［1］。趨勢是塑料消費量和廢塑料產生量在不斷升高，而廢塑料回收率略有下降。

2013年歐盟塑料總產量為5.70×107t，占世界總產量20%，排名第二；產生廢塑料2.52×107t，其中26%回收利用，36%進行熱能回收，其余填埋處理，回收率達 62%［2］，與 2012 年基本相同［3］。2011年歐盟塑料總產量約5.8×107t，產生廢塑料2.51×107t，回收率為59%［4］。歐盟的塑料總產量略有下降，但廢塑料回收率在提高。在塑料回收利用方面，中國遠落后于發達國家。

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，再生塑化成新的產品，分為直接再生和改性再生。直接再生制造工藝簡單、成本低，但再生后力學性能下降，不宜制作高檔次的塑料制品。改性再生法，則是通過物理及化學對塑料制品進行改性，改善再生塑料制品的力學性能，滿足專用制品的質量要求。

2） 熱能再生。塑料熱值較高，可直接燃燒，產生熱能，但焚燒時產生的廢氣如不妥善處理則會產生嚴重的污染問題。

3）裂解制油。通過熱解方法，把固體塑料轉化成液體油品，但是需要解決二次污染等問題。而我國目前規定禁止將廢塑料煉油。

4）綜合利用。主要包括生產建筑材料、多功能樹脂膠、防滲防漏劑及防銹劑等。

2 塑料造粒系統工程案例分析

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到了12%以上［5-7］。塑料的存在嚴重影響著如焚燒、填埋等終端處置的正常運行；按HJ/T 364—2007廢塑料回收與再生利用污染控制技術規范（試行），我國生活垃圾中的廢塑料應按照直接再生、改性再生、能量回收的優先順序進行再生利用。綜合考慮處理規模、技術可行性及環境經濟效益，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，再生得到的產品可外賣作為包裝、建筑、農用及工業器具的原料。

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模為280 t/d，包括垃圾接收及預處理系統、堆肥系統、塑料造粒系統、RDF制備系統、除臭系統、污水處理系統。該工程經過前期分選可得到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廢塑料進行回收利用，最后可得到3.5 t/d的塑料粒產品。

從生活垃圾中分選出的塑料造粒原料，首先進入單軸撕碎機進行破碎以便后續清洗能順利進行。破碎后的塑料進入摩擦清洗機，經搓洗后，塑料因其密度小，漂浮在水面；塑料夾帶的有機物雜質等因吸濕，密度發生變化，沉降到中部或底部，經泥漿泵連同污水一起流向漂洗沉降池，經沉降后，上層清水循環使用，沉淀物送往生活垃圾綜合處理廠的堆肥系統。摩擦清洗機轉動帶動水流向前流動時，塑料也隨著往前移動而進入漂洗沉淀池。在漂洗沉淀池補充清水，與塑料逆向而行，徹底保證了塑料的清潔。塑料經充分清潔后，進入脫水機脫水干燥，干燥的塑料進入料倉暫時儲存后進入塑料造粒機造粒。塑料造粒系統工藝流程見圖1。

圖1 塑料造粒系統工藝流程

2.2 主要設備

1）單軸撕碎機。為便于后續塑料的清洗及造粒，塑料首先需經過單軸撕碎機破碎。單軸撕碎機采用剪切破碎原理，動刀可拆卸，以便清潔、維護、保養。

2）摩擦清洗機。摩擦清洗機利用轉子高速轉動帶動水流旋轉，在水與塑料之間的摩擦力以及水流的離心力作用下，塑料夾帶的雜質與塑料分離從而達到塑料清潔的目的。

3）漂洗沉淀池。經摩擦清洗后的塑料與水流一起進入漂洗沉淀池，經靜置后有機物泥沙等雜質沉入池底，塑料被撈出后，上層清水溢流后回流至摩擦清洗機，下層漿液由泵送入生活垃圾綜合處理廠堆肥系統進行處理。根據實際情況補充新水以滿足漂洗要求。

4）脫水機。塑料破碎清洗后，水分含量較大，帶水造粒對機器加熱系統要求比較高，電機負荷大，產量低，以至不能正常生產，因此需對清洗后的塑料進行脫水。脫水機采用擠壓脫水原理，脫水效率快、效果好；操作簡易，擠干脫水效果可達到95%以上。

5）塑料造粒機。塑料造粒機是塑料造粒系統最重要的設備，其作用是把經破碎、清洗、干燥的碎塑料經擠出機重新混煉、加熱至熔融后擠出，經水槽冷卻定型，然后再切粒；塑料造粒機包括擠塑機、冷卻水槽、切粒機，它的主機是擠塑機，由擠壓系統、傳動系統和加熱冷卻系統組成；擠壓系統包括螺桿、機筒、料斗、機頭和模具。塑料通過擠壓系統而塑化成均勻的熔體，并被螺桿連續地擠出機頭；傳動系統的作用是驅動螺桿，供給螺桿在擠出過程中所需要的力矩和轉速，通常由電動機、減速器和軸承等組成；加熱與冷卻是塑料擠出過程能夠進行的必要條件。加熱裝置由外部加熱筒內的塑料，使之升溫，以達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，排除螺桿旋轉的剪切摩擦產生的多余熱量，以避免溫度過高使塑料分解、焦燒或定型困難。

2.3 三廢控制

本工程塑料造粒系統三廢產生量見表1。

表1 塑料造粒系統三廢產生量

塑料造粒過程中的廢氣主要來自塑料熔融過程中少量有機氣體的釋放，通過設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采用生化方法吸附凈化。廢水主要產生于塑料清洗階段，可排入污水處理系統進行處理。由于廢水中的雜質主要為有機物，因此，在漂洗沉淀池沉淀后，下層漿液可送至堆肥系統進行堆肥處理。

2.4 成本分析

本工程中，生活垃圾綜合處理廠的單位運行費用為199.48元/t，垃圾塑料粒的收益為22.5元/t，同時本工程非造粒塑料產量為24 t/d，進行打包回收，收益為17.1元/t。塑料造粒系統收益可補貼運行成本的11.3%，所有塑料回收收益可補貼運行成本的19.8%。

3 結論

在我國塑料消費量不斷增長、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實意義。在生活垃圾綜合處理工程中，采用塑料造粒系統，不僅可以回收塑料降低垃圾處理運行成本，同時利用綜合處理工程的其他系統可以解決三廢污染問題，具有良好的環境和經濟效益。

［1］國家發展和改革委員會.中國資源綜合利用年度報告［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手冊［M］.北京：化學工業出版社，2012.

［6］榮波，衛潘明，李彥富，等.北京市生活垃圾成分分析及對應處理方式對策研究［J］.環境保護，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］.同濟大學學報，2008，36（3）：356-360，378.