生活垃圾塑料分选与资源化技术分析

朱得城，林燕璇，陈纪文(广东产品质量监督检验研究院，广东 佛山 528300)

0 引言

废旧塑料对生态环境的造成影响是不可逆的，国家对塑料制品的管控从前端的消费端的“限塑令”到处理端“资源化”做出了巨大的努力。目前，生活垃圾塑料的分选工艺多种多样，工艺原理一般是根据废旧塑料的物理特性和化学特性通过整机设备直接从生活垃圾中分选出来。之后再根据市场的需求进行资源化处理，例如：再生、改性、深埋、焚烧、裂解等。

1 生活垃圾中塑料占比与资源化的现状

塑料是一种通过石油裂解所产生的乙烯、丙烯等产物而聚合成的高分子材料，在生活和工业中被广泛使用，文章以生活垃圾塑料作为主要研究对象。塑料通常分为两大类，一种是热固塑性另一种是热塑性。前者受热固化成型，不可逆、不溶解，无法利用热塑性回收[1]。后者在生活中应用最为广泛，具有可回收性，可反复加热成型。生活常见塑料垃圾有聚乙烯、聚丙烯。根据调查显示，在垃圾填埋处理中，因为薄膜塑料可回收价值低通常被选择填埋，一般瓶式塑料被回收利用。垃圾填埋中塑料垃圾站10%左右，薄膜塑料占废旧塑料的70%以上，其中白色塑料薄膜占25%，彩色塑料薄膜占40%[2]。

当前，欧美发达国家的塑料回收率已经超过60%以上。我国作为塑料生产第二大国，废旧塑料的回收已经有了很大的提高，但是废旧回收利用和再生工艺与欧美国家相比依然有很大的差距，当前平均回收不到40%，据不完全统计每年有千万吨以前的废旧塑料并未得到合理的再生利用[3]。

2 生活垃圾塑料分选工艺

从整体来看废旧塑料的分选工艺有很多种，但是由于生活垃圾中往往掺杂很多其他的非塑性垃圾，这对于塑料垃圾的分选带来一定的难度。在实践中往往需要几种工艺串联起来共同使用才能够最大程度提高垃圾塑料的分选效率[4]。当前，我国的生活垃圾塑料分选通非常采用风选工艺，工艺流程如图1所示。从工艺流程中可以看出关键的环节在于破袋、风选和变重分选，接下来文章就这3个环节进行重点介绍。

图1 生活垃圾塑料分选工艺流程

2.1 破袋

如果我们从生活实际出发不难发现，人们生活垃圾的倾倒多以塑料袋装的方式投放至指定垃圾点回收点。原始生活垃圾的存储基本是袋装化，因此在生活垃圾的分选工艺中破袋是进行垃圾分选的第一步，也是垃圾塑料分选首先要解决的问题。在破袋的同时，可以根据需求将垃圾碎片化，破碎成为需要的碎状大小。

2.2 风选

破袋和破碎完成之后，便进入到一个风选工序。处于对经济性的考虑，通过风选的方式分选垃圾是当前我国乃至世界上应用最为广泛的垃圾分选方式。在垃圾分选过程中要想提高垃圾塑料的分选效率要经过两级风选。从工艺流程图我们可以看出一级风选就是将破碎的垃圾分选成为三种质重类型的垃圾，即轻质组选(大多数包含塑料、纸制品等)、重质组选(一般包含厨余垃圾、无机物等)、混合区[5]。分选出来的厨余垃圾等重质垃圾通常可直接进行填埋，而混合区由于轻、重物料分离不清可重新进行破碎再次进行风选。轻质组选中的塑料和纸制品等由于物理比较接近，所以如果紧靠一级风选无法完全将塑料分选出来，需要进行二次分选—变重分选。根据塑料的物理和化学特性将混合有纸制品的塑料垃圾进行变重处理之后再次进行风选可将塑料从轻质组选中完全分选出来。分离出来的塑料可进行资源化处理，非塑料制品可直接进行填埋。

2.3 变重处理

变重处理是精确分选垃圾塑料的最为关键工艺环节，是生活垃圾塑料分选工艺的一个创新技术。生活垃圾经过了破袋和一级风选之后，分选出了塑料、纸制品等轻质垃圾，由于他们的密度比较相近，很难通过传统风选方式分离开来。过去塑料分选方法主要采用静电分离、加热法等，这些方法投入成本高，能耗大，经济性低。而变重处理所采用的技术原理就是根据不同物质的亲水性不同，对具有同量级密度的垃圾进行浸水处理，从而改变这些物质的容重和形状特性，再经过二次风选分选出塑料。这种工艺技术可大大节省塑料分选成本的投入、易操作、投入小、分选效率高。

以上生活垃圾塑料分选的工艺流程具有工艺简单，成本低，分选效率高，分选准确等特点，符合我国当前的实际情况。

3 废旧塑料资源化技术

生活垃圾塑料种类有多种，不同种类的理化性不同，所采用的资源化技术也各不相同。例如废聚乙烯、废聚丙烯采用直接再生技术最佳。但是不论采用哪种资源化技术我们必须要平衡好环境、市场与经济的问题：(1)废旧塑料的现实市场定位。(2)可持续发展性。(3)对环境造成的二次污染。(4)资源化技术的是否成熟。(5)成本投入。(6)资源化产品的竞争性等。要想达到以上要求，我们首先做好垃圾塑料的分选，所分选出的废旧塑料能够达到后期资源化对原料质量的要求。

3.1 直接再生技术

废旧塑料的直接再生技术一般比较适用于废聚丙烯塑料，其原理是将废聚丙烯塑料进行破碎处理之后进行干燥和除杂加入熔融装置，在废聚丙烯的熔点之内进行融化处理，在经过特定的挤压切粒，从而得到二次母粒。废旧塑料直接再生工艺流程中会释放出大量可燃气体、CO2以及烟雾等，所以采用本工艺时必须要充分考虑以上几种对环境的污染情况，对其进行重点控制[6]。

3.2 裂解技术

废旧塑料的裂解技术其实一种化学技术，化学回收是塑料资源化的一个重要方向，其中将废旧塑料转化成为工业用油是目前废旧塑料资源化的一个重要途径，塑料裂解主要采用催化裂解和氢化裂解的方式。催化裂解工艺原理就是将分选出来的废旧塑料送入流化床中并加入固定比例的催化剂与之充分混合，废旧塑料经过裂解之后所产生的炭黑、土和催化剂等重质组分进入到再生器中。所产生的裂解气等轻质组分进入到催化改质塔进行催化改质，得到各种类的工业用油。工艺流程如图2所示。废旧塑料的氢化裂解工艺流程就是将分选出来的废旧塑料与催化剂充分混合之后投入到氢反应炉内，并在特定温度和压力下使得废旧塑料裂解成为小分子化合物。裂解技术对工艺参数、反应条件等要求较高，且成本高回收慢，有很大的难度。

图2 废旧塑料催化裂解工艺流程图

3.3 热能回收技术

从能源角度看，废旧塑料热能回收就是将废旧塑料与燃料混合(如煤炭)，一般包括共焦化和RDF焚烧。当前，废旧塑料的共焦化资源化技术是应用最为普遍的一种。共焦化就是分选出来的废旧塑料与煤炭进行混合，在炼焦炉内进行炼焦与煤炭转化成为工业产物。共焦化可以所覆盖的规模较大，工艺流程简单，成本低，可实现90%以上的资源化，是目前应用最为广泛的资源化技术。RDF焚烧技术是将分选出的废旧塑料与木屑、纸制品等轻质垃圾一同投入到焚烧炉内，从而稀释因焚烧产生的HCl，同时也处理了其他生活垃圾，该技术可与发电技术共同作用，为发电提供高效的燃料。

4 思考

我们常说“垃圾是放错地方的资源”，而废旧塑料的资源化作为全世界的“静脉产业”将困扰全世界的两大难题“垃圾过剩”和“资源短缺”有机地结合起来，将垃圾塑料变废为宝，塑料资源化进程可从以下4个方面去推动：

(1)完善相关法律法规。虽然目前我国已经推出了一系列关于废旧塑料回收与再生的相关规范性文件，但是在实际中我们不难发现废旧塑料的回收和再处理依然存在很多亟待解决的问题。当前，我们应该从法律、经济、社会、环境层面深入考虑健全废旧塑料资源化的监管机制，从而实现长远的发展。

(2)形成产业化规模。当前，我国的废旧塑料资源化并未形成产业化，仅少部分企业具备废旧塑料再生资源化的资质。国家应该加快推动废旧塑料资源化产业的发展，提高废旧塑料的资源化程度和效率，预防一些不具备技术资质的小作坊违规处理，造成环境污染。

(3)加强技术创新。当前的废旧塑料资源化的技术不论何种都给环境造成一定程度的影响，所以我们必须要继续加强技术创新和工艺创新，尽可能减少对环境的污染，提高转化效率。

(4)加强舆论宣传。人们的环保意识是降低环境污染最基本前提，也是提高废旧塑料资源化的前提。当前像是上海、北京等一线城市相继推出垃圾分类规定，并取得显著成效，但是这样远远不够。对于其他城市，舆论应该加强引导，切实提升公众的环保意识，积极主动进行垃圾分类，为垃圾资源化奠定基础。