塑料造粒在生活垃圾综合处理工程中的应用

2015-03-18方燕

环境卫生工程 2015年4期

方燕

（天津市环境卫生工程设计院，天津 300201）

1 塑料回收利用现状及主要利用途径

1.1 国内外现状

我国为塑料生产第一大国，2013年生产塑料7.415×107t，占世界总产量24.8%；实际塑料消费量为5.879×107t，产生废塑料3.292×107t，回收量为1.366×107t，回收率仅为23%；2012年实际塑料消费量为5.467×107t，产生废塑料3.414×107t，回收量为1.600×107t，回收率为29%；2011年实际塑料消费量为5.230×107t，产生废塑料2.871×107t，回收量为 1.350×107t，回收率为 26%［1］。趋势是塑料消费量和废塑料产生量在不断升高，而废塑料回收率略有下降。

2013年欧盟塑料总产量为5.70×107t，占世界总产量20%，排名第二；产生废塑料2.52×107t，其中26%回收利用，36%进行热能回收，其余填埋处理，回收率达 62%［2］，与 2012 年基本相同［3］。2011年欧盟塑料总产量约5.8×107t，产生废塑料2.51×107t，回收率为59%［4］。欧盟的塑料总产量略有下降，但废塑料回收率在提高。在塑料回收利用方面，中国远落后于发达国家。

1.2 塑料回收利用主要途径

1）直接再生利用。将废塑料直接重新熔融，再生塑化成新的产品，分为直接再生和改性再生。直接再生制造工艺简单、成本低，但再生后力学性能下降，不宜制作高档次的塑料制品。改性再生法，则是通过物理及化学对塑料制品进行改性，改善再生塑料制品的力学性能，满足专用制品的质量要求。

2）热能再生。塑料热值较高，可直接燃烧，产生热能，但焚烧时产生的废气如不妥善处理则会产生严重的污染问题。

3）裂解制油。通过热解方法，把固体塑料转化成液体油品，但是需要解决二次污染等问题。而我国目前规定禁止将废塑料炼油。

4）综合利用。主要包括生产建筑材料、多功能树脂胶、防渗防漏剂及防锈剂等。

2 塑料造粒系统工程案例分析

生活垃圾的袋装化和其他塑料制品的广泛使用，使生活垃圾中的塑料含量日益增加；北京、上海、天津、广州、深圳等城市生活垃圾中塑料含量均达到了12%以上［5-7］。塑料的存在严重影响着如焚烧、填埋等终端处置的正常运行；按HJ/T 364—2007废塑料回收与再生利用污染控制技术规范（试行），我国生活垃圾中的废塑料应按照直接再生、改性再生、能量回收的优先顺序进行再生利用。综合考虑处理规模、技术可行性及环境经济效益，在生活垃圾综合处理工程中采用塑料造粒工艺直接再生利用废塑料较适宜，再生得到的产品可外卖作为包装、建筑、农用及工业器具的原料。

2.1 工程概况及工艺流程

某生活垃圾综合处理工程处理规模为280 t/d，包括垃圾接收及预处理系统、堆肥系统、塑料造粒系统、RDF制备系统、除臭系统、污水处理系统。该工程经过前期分选可得到4 t/d的塑料造粒原料（主要为聚丙烯、聚乙烯塑料），采用塑料造粒工艺对废塑料进行回收利用，最后可得到3.5 t/d的塑料粒产品。

从生活垃圾中分选出的塑料造粒原料，首先进入单轴撕碎机进行破碎以便后续清洗能顺利进行。破碎后的塑料进入摩擦清洗机，经搓洗后，塑料因其密度小，漂浮在水面；塑料夹带的有机物杂质等因吸湿，密度发生变化，沉降到中部或底部，经泥浆泵连同污水一起流向漂洗沉降池，经沉降后，上层清水循环使用，沉淀物送往生活垃圾综合处理厂的堆肥系统。摩擦清洗机转动带动水流向前流动时，塑料也随着往前移动而进入漂洗沉淀池。在漂洗沉淀池补充清水，与塑料逆向而行，彻底保证了塑料的清洁。塑料经充分清洁后，进入脱水机脱水干燥，干燥的塑料进入料仓暂时储存后进入塑料造粒机造粒。塑料造粒系统工艺流程见图1。

图1 塑料造粒系统工艺流程

2.2 主要设备

1）单轴撕碎机。为便于后续塑料的清洗及造粒，塑料首先需经过单轴撕碎机破碎。单轴撕碎机采用剪切破碎原理，动刀可拆卸，以便清洁、维护、保养。

2）摩擦清洗机。摩擦清洗机利用转子高速转动带动水流旋转，在水与塑料之间的摩擦力以及水流的离心力作用下，塑料夹带的杂质与塑料分离从而达到塑料清洁的目的。

3）漂洗沉淀池。经摩擦清洗后的塑料与水流一起进入漂洗沉淀池，经静置后有机物泥沙等杂质沉入池底，塑料被捞出后，上层清水溢流后回流至摩擦清洗机，下层浆液由泵送入生活垃圾综合处理厂堆肥系统进行处理。根据实际情况补充新水以满足漂洗要求。

4）脱水机。塑料破碎清洗后，水分含量较大，带水造粒对机器加热系统要求比较高，电机负荷大，产量低，以至不能正常生产，因此需对清洗后的塑料进行脱水。脱水机采用挤压脱水原理，脱水效率快、效果好；操作简易，挤干脱水效果可达到95%以上。

5）塑料造粒机。塑料造粒机是塑料造粒系统最重要的设备，其作用是把经破碎、清洗、干燥的碎塑料经挤出机重新混炼、加热至熔融后挤出，经水槽冷却定型，然后再切粒；塑料造粒机包括挤塑机、冷却水槽、切粒机，它的主机是挤塑机，由挤压系统、传动系统和加热冷却系统组成；挤压系统包括螺杆、机筒、料斗、机头和模具。塑料通过挤压系统而塑化成均匀的熔体，并被螺杆连续地挤出机头；传动系统的作用是驱动螺杆，供给螺杆在挤出过程中所需要的力矩和转速，通常由电动机、减速器和轴承等组成；加热与冷却是塑料挤出过程能够进行的必要条件。加热装置由外部加热筒内的塑料，使之升温，以达到工艺操作所需要的温度。冷却装置是为了保证塑料处于工艺要求的温度范围，排除螺杆旋转的剪切摩擦产生的多余热量，以避免温度过高使塑料分解、焦烧或定型困难。