日本废物循环利用技术简介

郭廷杰

（国家发改委老干部局，北京 100077）

日本学习德国循环利用废物的经验，从1997年起，颁布“容器包装再生法”等废物循环利用的一系列法律法规，2000年颁布了“促进建设循环社会基本法”系列法律，把21世纪作为循环经济世纪，全面发展循环经济，确保可持续发展。在一系列法规的推动和优惠财政政策的支持下，日本废物循环利用的研发水平在世界上遥遥领先。

1 超重质油气化的基础研究

日本经济长期疲软，电力工业处于停产和限制新建的状态。从长期发展出发，日本对电力的需求仍将增长，关停考朽电厂和新建高效电厂乃必然趋势。利用迄今未利用的残渣油（即我国的地沟油）进行超重质油气化复合发电符合低碳经济的大方向。日本电力中央研究所以特定的气化炉开发为目标，以支持各种气化方式的设计和运行技术开发为目的，开展了相关课题研究。

1.1 新液体气化炉的试验研究

设备概要：本设备系统的大致流程为：气化炉为下降流式的加压喷流床型，燃料处理量为2.4 t/d，内径ø300 mm，高3 m，炉内压力1.9 MPa。气化炉内设有对炉壁热流束分布检测的测头及对反应中高温气和粒子取样的导线管等特殊机器。

试验结果：计测出沿气化炉纵向的煤气温度和热流束分布，得出炉的境界条件和煤气成分，甲烷向炉出口分解，水和CO2作为气化剂而被利用，H2和CO在炉出口经换位反应趋向平衡状态。

1.2 查明个别现象的研究

水乳浊液燃料特有的沸腾微粒子现象如下，乳浊液燃料投入后，受水的突沸作用而被微粒化，由于数值解析时投入燃料的初期粒径很重要，将和炉内同水平热流束冲向燃料的单一液滴时，再现沸腾微粒化现象，过程可视化，经画像处理并对粒径分布解析，得到的初期粒径和燃料中的沥青径大体相同。

1.3 确定煤气化数值解析技术

利用已开发煤气化数值解析工具为基础，对液体燃料的热分解概念和研究数据成功开发超重质油的解析工具，其解析结果和试验结果相同。

2 废塑料气化的烘焙电池发电

利用废物的保有热量，在低环境负荷下对能源循环利用的高效废物发电受到各方重视。丰田汽车公司进行了此项技术开发。

2.1 废塑料气化的燃料电池发电工艺

废物发电规模在300 t/d以下时送发电效率仅10％，在经济上不合算；为抵制NOx和二恶英的污染需24 h连续运行，但跨区收集废物不仅需互相协作，且增加运费，故大规模发电的难度亦大。从而受人们重视的新技术为小规模下亦可高效回收能源、且建设费低，并在高温还原气氛下有利抑制二恶英等废物高温气化燃料电池发电工艺（300 t/d的送发电效率为20％）。

首先，气化炉为1室3段气化方式，废塑料不经分解为焦油和碳化氢的过程，即直接产出CO，H2，CO2和H2O为主成分的可燃气。炉的上段气化改质、中段热分解析、下段燃烧和熔灰，从而实现废塑料的高效气化。

具体流程为：将废塑料粉碎后，用N2气输送到炉中部热分解，其后分解气和碳的混合物到上部分解为CO和H2，不燃物和未分解碳则落到下部，吹入O2，高温燃烧1 200℃，所产熔渣由下部排出。

将生成煤气在600℃下送入燃料电池。由于废物含有氯、硫等对燃料电池的有害成分，必要时中间可增设精制装置脱除，一般应用小型的干式吸附精制技术。另由于煤气中除H2外还含有大量CO，应选用可利用CO发电的燃料电池（MCFC.SOFC）。燃料电池在高温下运作，其余热通过锅炉回收利用，以达到高热能利用率，其发电效率比煤气发动机和燃气轮机高，可抑制NOx等污染物，振动噪音小，环保性好。该工艺可扩大到其他生物质废物气化发电及供发电以外的氨和乙醇的化学原料利用。

3 PET废物的循环利用

3.1 日本的PET瓶消费和回收利用现状

日本的PET瓶消费量由1997年的25.2万t快速增长到2001年的42.6万t，近年虽放缓，但仍在增长中。资源贫乏和重视环保的日本，加强了对废PET瓶的再生利用并优先提高作为原料的循环利用率，2001年，利用率已达到40％的水平，为欧洲同期水平的2倍，并逐步提高。

3.2 废PET瓶循环利用

日本艾言斯公司开发化学再生技术，以实现由废PET到PET原料的循环利用。

1998年3月，艾言斯有限股份公司在大阪市成立。在社会强烈要求开发废PET再生利用的推动下，经过3年半较短时间即开发成功基本技术。2001年8月，为实现规模化，成立了废PET逆返有限股份公司，将按艾言斯工艺产出的PET原料供食品容器生产厂利用，并从美国FDA取得独家应用的专利。完全循环型PET瓶的再生课题由于该工厂的投产得以解决，其中于2000年7月在日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）委托下工试，对顺利投产起了很大作用。

由于在生产工序中可将PET以外的瓶盖、标牌等其他塑料分离，并产出合格的PET瓶用原料。

对染色的废PET瓶，由于在处理工序中可将颜料、染料除去，故可和无色PET瓶同样处理。

将废PET瓶破碎、洗净后进行化学分解时的加热温度为200～220℃的低温，故耗能较少。

处理工序不产出其他的废物。

艾言斯法处理方法对PET瓶以外的聚酯产品（如膜、纤维等）亦可同样处理。由此可知，PET瓶以外的高精尖聚脂产品可实现同样的循环型利用。

PET瓶的塑料再生利用率接近100％。

经分解重合并精制产生的PHET，可供溶融重合设备应用，故原有的重合设备仍可利用，另在分解重合工序作为溶媒使用的乙二醇，亦可在精制后再度循环利用。

生产的PHET，可代替由化工厂提供的PET原料（PTAQEG），采取PTA法的原有生产工序，致不需改革而节约投资。

其生产流程大致如下：回收的废PET瓶→湿式粉碎→经粗分离除去瓶盖、标牌等异物→粗分解重合（加入乙二醇）→除去残留杂质→除去染色、金属离子→BHET结果析出（液体乙二醇分出经精制后可供再利用）→BHET精制→溶融重合→固相重合→向PET瓶生产厂出售。

由上所述，由艾言斯法形成的废PET瓶到PET瓶原料的良好循环利用系统，不仅技术先进，利用率高，且处理费用仅为用石油原料生产的1/2。由于经济效益好，它的推广不仅使日本废PET瓶的再生利用率逐年提高，甚至使废PET瓶处理业者从过去收委托处理费逆转为向对方付费收购，这亦成为废塑料处理业的特例。