生活垃圾塑料分選與資源化技術分析

朱得城，林燕璇，陳紀文(廣東產品質量監督檢驗研究院，廣東 佛山 528300)

0 引言

廢舊塑料對生態環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廢舊塑料的物理特性和化學特性通過整機設備直接從生活垃圾中分選出來。之后再根據市場的需求進行資源化處理，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狀

塑料是一種通過石油裂解所產生的乙烯、丙烯等產物而聚合成的高分子材料，在生活和工業中被廣泛使用，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]。后者在生活中應用最為廣泛，具有可回收性，可反復加熱成型。生活常見塑料垃圾有聚乙烯、聚丙烯。根據調查顯示，在垃圾填埋處理中，因為薄膜塑料可回收價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]。

當前，歐美發達國家的塑料回收率已經超過60%以上。我國作為塑料生產第二大國，廢舊塑料的回收已經有了很大的提高，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，當前平均回收不到40%，據不完全統計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。在實踐中往往需要幾種工藝串聯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]。當前，我國的生活垃圾塑料分選通非常采用風選工藝，工藝流程如圖1所示。從工藝流程中可以看出關鍵的環節在于破袋、風選和變重分選，接下來文章就這3個環節進行重點介紹。

圖1 生活垃圾塑料分選工藝流程

2.1 破袋

如果我們從生活實際出發不難發現，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回收點。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，可以根據需求將垃圾碎片化，破碎成為需要的碎狀大小。

2.2 風選

破袋和破碎完成之后，便進入到一個風選工序。處于對經濟性的考慮，通過風選的方式分選垃圾是當前我國乃至世界上應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過兩級風選。從工藝流程圖我們可以看出一級風選就是將破碎的垃圾分選成為三種質重類型的垃圾，即輕質組選(大多數包含塑料、紙制品等)、重質組選(一般包含廚余垃圾、無機物等)、混合區[5]。分選出來的廚余垃圾等重質垃圾通?？芍苯舆M行填埋，而混合區由于輕、重物料分離不清可重新進行破碎再次進行風選。輕質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選無法完全將塑料分選出來，需要進行二次分選—變重分選。根據塑料的物理和化學特性將混合有紙制品的塑料垃圾進行變重處理之后再次進行風選可將塑料從輕質組選中完全分選出來。分離出來的塑料可進行資源化處理，非塑料制品可直接進行填埋。

2.3 變重處理

變重處理是精確分選垃圾塑料的最為關鍵工藝環節，是生活垃圾塑料分選工藝的一個創新技術。生活垃圾經過了破袋和一級風選之后，分選出了塑料、紙制品等輕質垃圾，由于他們的密度比較相近，很難通過傳統風選方式分離開來。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，經濟性低。而變重處理所采用的技術原理就是根據不同物質的親水性不同，對具有同量級密度的垃圾進行浸水處理，從而改變這些物質的容重和形狀特性，再經過二次風選分選出塑料。這種工藝技術可大大節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，分選準確等特點，符合我國當前的實際情況。

3 廢舊塑料資源化技術

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也各不相同。例如廢聚乙烯、廢聚丙烯采用直接再生技術最佳。但是不論采用哪種資源化技術我們必須要平衡好環境、市場與經濟的問題：(1)廢舊塑料的現實市場定位。(2)可持續發展性。(3)對環境造成的二次污染。(4)資源化技術的是否成熟。(5)成本投入。(6)資源化產品的競爭性等。要想達到以上要求，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到后期資源化對原料質量的要求。

3.1 直接再生技術

廢舊塑料的直接再生技術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行破碎處理之后進行干燥和除雜加入熔融裝置，在廢聚丙烯的熔點之內進行融化處理，在經過特定的擠壓切粒，從而得到二次母粒。廢舊塑料直接再生工藝流程中會釋放出大量可燃氣體、CO2以及煙霧等，所以采用本工藝時必須要充分考慮以上幾種對環境的污染情況，對其進行重點控制[6]。

3.2 裂解技術

廢舊塑料的裂解技術其實一種化學技術，化學回收是塑料資源化的一個重要方向，其中將廢舊塑料轉化成為工業用油是目前廢舊塑料資源化的一個重要途徑，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，廢舊塑料經過裂解之后所產生的炭黑、土和催化劑等重質組分進入到再生器中。所產生的裂解氣等輕質組分進入到催化改質塔進行催化改質，得到各種類的工業用油。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爐內，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。裂解技術對工藝參數、反應條件等要求較高，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

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。當前，廢舊塑料的共焦化資源化技術是應用最為普遍的一種。共焦化就是分選出來的廢舊塑料與煤炭進行混合，在煉焦爐內進行煉焦與煤炭轉化成為工業產物。共焦化可以所覆蓋的規模較大，工藝流程簡單，成本低，可實現90%以上的資源化，是目前應用最為廣泛的資源化技術。RDF焚燒技術是將分選出的廢舊塑料與木屑、紙制品等輕質垃圾一同投入到焚燒爐內，從而稀釋因焚燒產生的HCl，同時也處理了其他生活垃圾，該技術可與發電技術共同作用，為發電提供高效的燃料。

4 思考

我們常說“垃圾是放錯地方的資源”，而廢舊塑料的資源化作為全世界的“靜脈產業”將困擾全世界的兩大難題“垃圾過?！焙汀百Y源短缺”有機地結合起來，將垃圾塑料變廢為寶，塑料資源化進程可從以下4個方面去推動：

(1)完善相關法律法規。雖然目前我國已經推出了一系列關于廢舊塑料回收與再生的相關規范性文件，但是在實際中我們不難發現廢舊塑料的回收和再處理依然存在很多亟待解決的問題。當前，我們應該從法律、經濟、社會、環境層面深入考慮健全廢舊塑料資源化的監管機制，從而實現長遠的發展。

(2)形成產業化規模。當前，我國的廢舊塑料資源化并未形成產業化，僅少部分企業具備廢舊塑料再生資源化的資質。國家應該加快推動廢舊塑料資源化產業的發展，提高廢舊塑料的資源化程度和效率，預防一些不具備技術資質的小作坊違規處理，造成環境污染。

(3)加強技術創新。當前的廢舊塑料資源化的技術不論何種都給環境造成一定程度的影響，所以我們必須要繼續加強技術創新和工藝創新，盡可能減少對環境的污染，提高轉化效率。

(4)加強輿論宣傳。人們的環保意識是降低環境污染最基本前提，也是提高廢舊塑料資源化的前提。當前像是上海、北京等一線城市相繼推出垃圾分類規定，并取得顯著成效，但是這樣遠遠不夠。對于其他城市，輿論應該加強引導，切實提升公眾的環保意識，積極主動進行垃圾分類，為垃圾資源化奠定基礎。