基于工藝過程分析的廢舊塑料再生利用污染源研究

謝芳 肖靖 饒丹

（1. 湖北孝環(huán)環(huán)境技術(shù)有限公司，湖北孝感 432100；2. 孝感市環(huán)境監(jiān)測站，湖北孝感 432100；3. 漢川市環(huán)境監(jiān)測站，湖北漢川 431600）

1 引言

塑料是一種人工合成的高分子化合物，具備許多優(yōu)越性能，它不僅與人們的日常生活關(guān)系密切，而且已成為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學技術(shù)不可缺少的重要材料。隨著我國塑料產(chǎn)品產(chǎn)量和消耗量的不斷增加，每年產(chǎn)生的廢舊塑料也越來越多［1-2］。目前，為了節(jié)約資源保護環(huán)境，越來越多的廢舊塑料采用再生利用的方式處理［3］。但是，就目前的技術(shù)來說，廢舊塑料再生利用污染的治理無法實現(xiàn)零污染的效果，但要盡量做到環(huán)境友好［4］。同時，國家相關(guān)法規(guī)規(guī)定，廢塑料加工利用必須符合國家相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策規(guī)定及《廢塑料回收與再生利用污染控制技術(shù)規(guī)范》，防止二次污染，廢塑料加工利用單位應當以環(huán)境無害化方式處理廢塑料。廢塑料再生利用單位應當在詳細分析再生利用工藝過程的基礎上，仔細研究再生利用污染來源，以此作為廢舊塑料再生利用環(huán)境污染防治的依據(jù)，這對保護環(huán)境、資源利用都具有重要意義。

本文以某廢舊塑料再生利用公司年處理5 萬t的廢塑料綜合利用項目為例，分析回收再生處理工藝過程，研究該項目的污染來源，為該項目的環(huán)境保護措施提供重要依據(jù)，以實現(xiàn)保護環(huán)境和資源的合理再生利用。

2 工藝流程及產(chǎn)污環(huán)節(jié)

2.1 工藝流程

2.1.1 廢塑料進廠

該項目處理的廢塑料中的PE，PS，PET 等主要來源于廢棄的生活日用塑料制品及廢舊家電上的塑料配件等；PA，PC，PBT，POM，PPO 等主要來源于廢舊汽車的塑料件及工業(yè)設備上的廢舊塑料件等。

2.1.2 濕式粉碎

將清洗后的廢塑料投入濕式粉碎機，在其腔體內(nèi)通過葉輪高速旋轉(zhuǎn)，在物料與葉片、齒盤、物料與物料之間的相互反復沖擊、碰撞、剪切、摩擦等綜合作用下，將廢塑料粉碎成碎粒。

2.1.3 滾動清洗

濕式破碎后的廢塑料按照分選的種類，分別投入清洗池，經(jīng)過絞龍滾動清洗到滿意程度時，再由液壓撈袋機撈出置于平臺晾干。廢塑料于清洗池內(nèi)在水流的作用下被沖刷、搓揉，從而去除其中的細顆粒泥沙、雜質(zhì)等，最終伴隨廢水從溢水口和地漏排出。

2.1.4 甩干提升

清洗后的廢塑料由甩干提料機從清洗池中分離出來。物料在甩干提料機腔體內(nèi)通過高速旋轉(zhuǎn)，使物料與水分分離，與水分分離后的物料提升進入下一步工序。

2.1.5 熔融擠出

將塑料碎片進料送入熱熔機中，通過電加熱控制熱熔機內(nèi)膛溫度（根據(jù)不同產(chǎn)品控制不同的溫度），使塑料碎片熔化。熱熔機溫度控制一般分為輸送段、熔融段、均化段，其中輸送段溫度控制在接近塑料熔點溫度，熔融段溫度控制在略高于塑料熔點溫度，均化段溫度控制在略高于熔融段溫度，熱熔機機筒各段溫度均大大低于塑料分解溫度，確保塑料原料不分解、不碳化、不改變特性［5］。

2.1.6 拉絲

熱熔后的塑料在壓力作用下通過模口，并由拉絲機牽引，拉絲成條狀，并進入冷卻水中冷卻。由于熱熔溫度較高，熔化的塑料在出熱熔機模口之后與進入冷卻水中之前會揮發(fā)出有機廢氣，經(jīng)集氣罩收集“UV 光催化氧化＋活性炭吸附”裝置處理后高空排放，未收集廢氣無組織排放。

2.1.7 冷卻

熔融設備自帶集中式小型循環(huán)冷卻水裝置，擠出成條狀的塑料浸入不銹鋼冷卻水槽內(nèi)冷卻定型，冷卻水定期補充，每條再生造粒生產(chǎn)線補充水量約2 m3/d，水循環(huán)利用，無廢水外排。

2.1.8 切粒、拌料

經(jīng)冷卻的條狀塑料傳送至切粒機，在切刀的作用下被切割成小段塑料，外觀形似粒狀，切粒后的塑料顆粒經(jīng)攪拌均勻后即為成品。該項目產(chǎn)品顆粒較大（粒徑5 mm），切粒過程含塵廢氣產(chǎn)生量較小，無組織排放。

2.2 產(chǎn)污節(jié)點分析

該項目建設36 條再生塑料生產(chǎn)線，共生產(chǎn)8種不同的再生塑料，生產(chǎn)工藝控制措施均相同，僅在熔融擠出的溫度控制不相同，產(chǎn)污節(jié)點等均相同。在濕式粉碎、滾動清洗和甩干提升工藝過程中，會產(chǎn)生清洗廢水、廢舊塑料邊角料。熔融擠出和拉絲工藝過程中，會產(chǎn)生有機廢氣，同時在熔融擠出時會有少量被過濾網(wǎng)攔截的廢塑料中的雜質(zhì)。在切粒、拌料工藝過程中，會產(chǎn)生少量含塵廢氣。

3 污染源分析

該項目污染來源主要有廢氣、廢水、噪聲和固體廢物。

3.1 廢氣

濕式破碎作業(yè)過程中無粉塵發(fā)生。項目廢氣主要為熔融造粒產(chǎn)生的粉塵、VOCs 廢氣。主要污染因子包括粉塵、VOCs 等［6］。

3.2 廢水

項目廢水主要包括破碎清洗廢水［7］、地面沖洗水及生活污水等，各類廢水產(chǎn)生量及產(chǎn)排污特點具體分析如下。

3.2.1 破碎清洗、甩干廢水

根據(jù)水平衡，項目塑料清洗水量約為71 000 m3/a（237 m3/d），其中5%蒸發(fā)損耗，清洗廢水產(chǎn)生量為67 450 m3/a（225 m3/d）。類比同類企業(yè)和工信部對廢塑料加工行業(yè)的用水要求，該項目清洗廢水重新利用周期為3 個生產(chǎn)日，該項目生產(chǎn)的廢水經(jīng)廠區(qū)內(nèi)的污水處理站處理完畢后部分回用，其他廢水經(jīng)管網(wǎng)進入就近的污水處理廠。破碎清洗廢水水質(zhì)為CODCr800 mg/L，BOD5450 mg/L，SS 300 mg/L，NH3－N 30 mg/L。

3.2.2 生活污水

該項目員工人數(shù)共有80 人，廠內(nèi)不安排食宿，員工生活用水量按50 L/人·d 核算，則用水量為40 m3/d（1 200 m3/a）；排放量按照生活用水的85%計，則該項目生活污水排放量為32 m3/d（1 020 m3/a，全年工作日按300 d 計）。生活污水污染程度較輕，可生化性好，主要污染物CODCr，BOD5，SS，NH3－N及動植物油的產(chǎn)生濃度分別為250，150，200，25，30 mg/L。

3.3 噪聲

項目噪聲主要來源于各類機械設備，包括提升機、清洗機、粉碎機、熔融擠出機、切粒機、冷卻塔風機及水泵等。項目噪聲源數(shù)量較多，聲源的聲功率較高［8］，但大多數(shù)聲源都安置在工廠廠房內(nèi)或相應設備的室內(nèi)。

3.4 固體廢物

項目產(chǎn)生的固體廢物主要包括廢塑料夾雜物、不可利用的廢塑料、廢水沉淀渣、廢活性炭、廢包裝材料以及生活垃圾等。

3.5 污染物產(chǎn)排匯總與建議

通過對該項目中的物料平衡和水平衡進行計算，可以得出該項目的主要污染物排放量為COD 0.41 t/a、NH3-N 0.35 t/a、VOCs 3.325 t/a、顆粒物0.4 t/a。

塑料清洗廢水經(jīng)廠區(qū)污水處理設施初步處理后，90%回用，剩余清洗廢水與生活污水進入污水處理站進行處理后排入就近的污水處理廠。部分熱熔、拉絲廢氣可經(jīng)3 套“UV 光催化氧化＋活性炭吸附”處理后經(jīng)3 個排氣筒排放。固體廢物根據(jù)廢物類別分別交廢品回收公司、環(huán)衛(wèi)部門、有資質(zhì)單位處置。

4 結(jié)論

通過對廢舊塑料再生利用工藝過程分析，可清楚地掌握該項目的產(chǎn)污節(jié)點。對各個產(chǎn)污節(jié)點工藝中的物料平衡、水平衡進行計算后可以準確地獲得該項目的污染來源以及產(chǎn)排污量，從而可對該項目環(huán)境保護措施提供準確的依據(jù)，實現(xiàn)保護環(huán)境和資源的合理再生利用。