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城市塑料垃圾現行處理技術分類

更新時(shi)間(jian):2009-12-14 16:07 來源: 作者(zhe): 閱讀:2145 網友評論0

由于(yu)技術(shu)真(zhen)空,世界上還沒有針對(dui)城(cheng)市塑(su)料(liao)垃圾(ji)(ji)進行工業實踐的(de)成熟技術(shu)和(he)項目。城(cheng)市塑(su)料(liao)垃圾(ji)(ji)的(de)出(chu)路(lu)目前主(zhu)要(yao)依靠焚(fen)燒(shao)和(he)填(tian)埋,即(ji)使是(shi)一個(ge)先進的(de)焚(fen)燒(shao)發電技術(shu),也(ye)通過焚(fen)燒(shao)塑(su)料(liao)垃圾(ji)(ji)獲得電能。但是(shi)其能源的(de)耗費,由于(yu)溫度(du)、壓力(li)、環(huan)保(bao)等(deng)的(de)要(yao)求(qiu),遠遠超(chao)出(chu)塑(su)料(liao)本身的(de)能源價值(zhi)。焚(fen)燒(shao)爐的(de)出(chu)口煙氣(qi)溫度(du)必須達(da)到1000度(du)左右,同時確保(bao)在1300度(du)以上的(de)條件下物料(liao)保(bao)持2秒以上。流(liu)行的(de)各類焚(fen)燒(shao)和(he)涉及焚(fen)燒(shao)的(de)裂解技術(shu)、汽化技術(shu)主(zhu)流(liu),都(dou)需要(yao)極(ji)高溫度(du)和(he)壓力(li)。

大量的國際(ji)會議、學術報告、專業(ye)刊物、網站介紹瀏覽(lan)不難發現:對(dui)已經(jing)分類的城市塑料垃圾(ji)進行能(neng)源化的工(gong)業(ye)實踐很少(shao)見。而把城市塑料垃圾(ji)作為一(yi)個混(hun)合(he)的對(dui)象(xiang)進行工(gong)業(ye)實踐的幾乎(hu)是零。

全(quan)世(shi)界將(jiang)近90%的(de)城(cheng)市(shi)塑(su)料垃(la)圾(ji)(ji)(ji)都(dou)被無可(ke)奈何的(de)傾倒(dao)進(jin)填(tian)埋(mai)廠(chang)和焚燒(shao)(發(fa)(fa)電)廠(chang)。投入到填(tian)埋(mai)和焚燒(shao)(發(fa)(fa)電)的(de)能(neng)源(yuan)代價,遠大(da)于人們(men)所應(ying)得的(de)能(neng)源(yuan)回(hui)報。因(yin)此(ci),填(tian)埋(mai)和焚燒(shao)發(fa)(fa)電不能(neng)作(zuo)為一種新興(xing)的(de)技術方(fang)向,只能(neng)是(shi)未來城(cheng)市(shi)塑(su)料垃(la)圾(ji)(ji)(ji)能(neng)源(yuan)化(hua)處理技術的(de)一種過渡。它(ta)們(men)所進(jin)行的(de)能(neng)源(yuan)化(hua)努力雖然(ran)值得贊賞,但是(shi)其根深(shen)蒂固的(de)技術經(jing)濟弊端和社會負面(mian)效(xiao)果,已經(jing)使得各國政(zheng)府對它(ta)們(men)開始警惕,并加(jia)以(yi)(yi)限制。由于城(cheng)市(shi)塑(su)料垃(la)圾(ji)(ji)(ji)的(de)能(neng)源(yuan)化(hua)意義巨(ju)大(da),沿著(zhu)能(neng)源(yuan)化(hua)的(de)道(dao)路發(fa)(fa)展城(cheng)市(shi)塑(su)料垃(la)圾(ji)(ji)(ji)的(de)處理方(fang)向是(shi)毫無疑義的(de)。在(zai)國際上(shang),除了焚燒(shao)和填(tian)埋(mai),涉及城(cheng)市(shi)塑(su)料垃(la)圾(ji)(ji)(ji)的(de)處理技術五花八門,但基本上(shang)可(ke)以(yi)(yi)分成(cheng)一下三個(ge)方(fang)面(mian):

(一) 以生(sheng)產生(sheng)產單體等精細化工產品為對象的技(ji)術

由(you)于(yu)生(sheng)(sheng)產(chan)單(dan)體(ti)或精細化工(gong)產(chan)品(pin)(pin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)前(qian)提是(shi)必須要(yao)求他的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)材(cai)料(liao)潔(jie)凈(jing)(jing)度高(gao)(gao),雜質逾少逾好(hao),除了良好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)藝條件外,產(chan)品(pin)(pin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)雜質含量(liang)會(hui)直接影響其質量(liang)和銷售價(jia)格;但(dan)是(shi),在(zai)不(bu)(bu)同種類(lei)塑(su)料(liao)垃圾的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)混雜狀態下,無論(lun)用(yong)何(he)種方(fang)(fang)法(fa)(fa),都(dou)(dou)很(hen)難挑(tiao)出單(dan)一(yi)(yi)(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)品(pin)(pin)種,這是(shi)生(sheng)(sheng)產(chan)單(dan)一(yi)(yi)(yi)精細化工(gong)產(chan)品(pin)(pin)莫(mo)大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)難題。例如:1990年美(mei)國(guo)(guo)生(sheng)(sheng)產(chan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)PVC樹脂(zhi)約為3.6Mt,其中PVC的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)瓶制品(pin)(pin)銷量(liang)為92.08Kt,而(er)回收(shou)(shou)卻(que)為0.73Kt; 回收(shou)(shou)僅(jin)占銷量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)0.8%,在(zai)分(fen)(fen)辨PVC材(cai)質時,只(zhi)能采用(yong)近紅外線(xian)技術(shu),很(hen)明顯這是(shi)一(yi)(yi)(yi)項(xiang)十分(fen)(fen)復雜的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)、高(gao)(gao)成(cheng)本的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)選(xuan)工(gong)作(zuo)。歐洲各國(guo)(guo)對(dui)此也面臨(lin)同樣(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)困(kun)難;對(dui)硬質PVC的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)回收(shou)(shou),多采用(yong)物理方(fang)(fang)法(fa)(fa);如塑(su)料(liao)瓶,一(yi)(yi)(yi)般都(dou)(dou)和各種垃圾混合在(zai)一(yi)(yi)(yi)起的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de),目(mu)前(qian)均用(yong)手工(gong)挑(tiao)選(xuan),歐洲的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)些國(guo)(guo)家(jia)由(you)于(yu)衛生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)因使(shi)用(yong)機器,但(dan)目(mu)前(qian)卻(que)不(bu)(bu)能令人(ren)滿(man)意,有些國(guo)(guo)家(jia)把收(shou)(shou)來的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)PVC塑(su)料(liao)瓶就地磨碎(sui),并將(jiang)其洗凈(jing)(jing)、干燥、粉碎(sui)成(cheng)小片,待用(yong)。在(zai)澳大利亞只(zhi)有一(yi)(yi)(yi)家(jia)回收(shou)(shou)PVC的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)公司(si),預計目(mu)前(qian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)回收(shou)(shou)率僅(jin)為6%。由(you)于(yu)類(lei)似(si)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)塑(su)料(liao)瓶有不(bu)(bu)同種類(lei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)塑(su)料(liao),而(er)得到較為純(chun)凈(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)PVC廢(fei)棄瓶就十分(fen)(fen)困(kun)難,因此,發達國(guo)(guo)家(jia)一(yi)(yi)(yi)直在(zai)尋找分(fen)(fen)選(xuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)(fang)法(fa)(fa)。美(mei)國(guo)(guo)新(xin)澤西州Rutger大學研究使(shi)用(yong)了一(yi)(yi)(yi)種X射(she)線(xian)瑩(ying)光探測儀,以(yi)區分(fen)(fen)是(shi)否含氯。但(dan)是(shi),不(bu)(bu)論(lun)用(yong)甚麼方(fang)(fang)式,目(mu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)僅(jin)僅(jin)是(shi)盡量(liang)分(fen)(fen)選(xuan)出PVC,最(zui)后仍然采取物理方(fang)(fang)式生(sheng)(sheng)產(chan)再(zai)生(sheng)(sheng)制品(pin)(pin),很(hen)明顯,分(fen)(fen)選(xuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)重要(yao)工(gong)序,其二次污染(ran)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)處理成(cheng)本非常高(gao)(gao)昂。

較為常見的(de)(de)(de)是對苯(ben)乙烯(xi)(xi)單體的(de)(de)(de)回收;由(you)于聚苯(ben)乙烯(xi)(xi)的(de)(de)(de)熱(re)分(fen)解(jie)過(guo)程(cheng)系無規則的(de)(de)(de)降解(jie)過(guo)程(cheng),在(zai)分(fen)解(jie)時,可(ke) 生(sheng)(sheng)成苯(ben)乙烯(xi)(xi)、甲苯(ben)、乙苯(ben)等。一般的(de)(de)(de)工藝是使聚苯(ben)乙烯(xi)(xi)先裂解(jie),經過(guo)蒸餾(liu)即可(ke)得到苯(ben)乙烯(xi)(xi)單體。此外, 尚有(you)制造(zao)涂料(liao)(liao)、黏合劑等方法;但是這(zhe)種(zhong)單體或化(hua)工原(yuan)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產必然會受到原(yuan)材料(liao)(liao)的(de)(de)(de)挑(tiao)選(xuan)和市場容(rong)量 的(de)(de)(de)嚴肅挑(tiao)戰,對于大規模處理塑料(liao)(liao)垃圾(ji)而言,幾乎是杯水車薪。

(二) 以轉換能(neng)源產品為對象的(de)技術(shu)

a. 按照一定比例配比的城市垃圾發電(其中含塑料垃圾) (RGF; Mass Burn)下圖是一個日處理1000噸垃圾的焚燒廠遠景
b. 生物垃圾和城市塑料垃圾混合進行能源利用 (目前沒有工業實施項目的報導)
c. 醫療用塑料垃圾的能源化處理技術(沒有工業規模意義)
d. 以某些特定塑料垃圾再加工作為其它行業助燃劑的技術(沒有工業實施項目的報導)
e. 汽化裂解獲得(de)燃油和燃氣

(三) 以再(zai)生塑料為目的的機械回(hui)收處理(li)技術

- 制粒再生塑料:

常規的制粒再生(sheng)(sheng)塑(su)料工(gong)藝過程是(shi):收集-予(yu)分(fen)(fen)(fen)(fen)選(xuan)(xuan)-分(fen)(fen)(fen)(fen)選(xuan)(xuan)-破碎-分(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)(li)雜質-濕(shi)研磨(mo)-沖洗、脫水(shui)-干(gan)燥-熔(rong)融-造粒-注塑(su)成型-再生(sheng)(sheng)塑(su)料制品(pin)。其中,分(fen)(fen)(fen)(fen)選(xuan)(xuan)和分(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)(li)是(shi)該工(gong)藝的重要工(gong)序。在(zai)分(fen)(fen)(fen)(fen)選(xuan)(xuan)中,一般采(cai)用以(yi)下幾種方法(fa)(fa)(fa);如:密度(du)法(fa)(fa)(fa)、浮(fu)選(xuan)(xuan)法(fa)(fa)(fa)、空氣分(fen)(fen)(fen)(fen)選(xuan)(xuan)法(fa)(fa)(fa)、磁分(fen)(fen)(fen)(fen)選(xuan)(xuan)法(fa)(fa)(fa)、靜電分(fen)(fen)(fen)(fen)選(xuan)(xuan)法(fa)(fa)(fa)、光學(xue)分(fen)(fen)(fen)(fen)選(xuan)(xuan)法(fa)(fa)(fa)、手工(gong)分(fen)(fen)(fen)(fen)選(xuan)(xuan)法(fa)(fa)(fa)、低溫分(fen)(fen)(fen)(fen)選(xuan)(xuan)法(fa)(fa)(fa)、旋液(ye)分(fen)(fen)(fen)(fen)選(xuan)(xuan)法(fa)(fa)(fa)等(deng)。有些塑(su)料垃圾與其他(ta)物質粘(zhan)合在(zai)一起,需要采(cai)用加熱(re)法(fa)(fa)(fa)、濕(shi)漿法(fa)(fa)(fa)、電動分(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)(li)法(fa)(fa)(fa)、化(hua)學(xue)分(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)(li)法(fa)(fa)(fa)、打漿分(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)(li)法(fa)(fa)(fa)、生(sheng)(sheng)物分(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)(li)法(fa)(fa)(fa)等(deng)。

- 聚(ju)稀(xi)烴類薄(bo)膜和容(rong)器回收利用:

使用純物(wu)理方法生(sheng)(sheng)(sheng)產再(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)制(zhi)品(pin),如(ru)農用地(di)膜,包(bao)裝薄膜和容器、編織袋、周轉箱(xiang)等,它們的(de)回收工藝與上述基本(ben)相同(tong),大致的(de)過程(cheng)為:粉碎-清洗-脫水-烘(hong)干(gan)-造粒(li) -各類(lei)制(zhi)品(pin),如(ru):再(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)薄膜、再(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)電纜盤、污水管(guan)、貨架….等。聚丙(bing)烯回收料的(de)再(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)制(zhi)品(pin)多為塑(su)料打包(bao)帶(dai)、捆扎繩等,由于再(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)塑(su)料的(de)老化(hua),導致所(suo)有再(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)塑(su)料制(zhi)品(pin)壽命短的(de)特點,因此,很快又(you)形成了塑(su)料垃圾。

- 廢(fei)PVC塑料的(de)回收利用(yong):

生活垃(la)(la)圾的(de)(de)廢塑(su)料中約有5-10%是廢PVC。PVC垃(la)(la)圾分解出的(de)(de)HCl得不到(dao)處(chu)理構(gou)成(cheng)(cheng)了美  國(guo)塑(su)料城(cheng)市塑(su)料垃(la)(la)圾處(chu)理的(de)(de)巨(ju)大障礙。而(er)PVC包裝材料回(hui)收的(de)(de)分類則成(cheng)(cheng)為(wei)又(you)一個(ge)瓶(ping)徑。而(er)對PVC制成(cheng)(cheng)的(de)(de)農用地膜,我(wo)國(guo)回(hui)收的(de)(de)方式大致相對簡單一些;方法為(wei):分選(xuan)-破碎(sui)-水洗-干燥-造粒-再生制品(pin)。

- PS廢(fei)棄物(發泡制品)的回收利(li)用:

這種(zhong)廢(fei)塑料(liao)(liao)的(de)回收,由于其(qi)物理特(te)性,較其(qi)他廢(fei)塑料(liao)(liao)的(de)回收相對(dui)困難的(de)多(duo)。一(yi)方面它的(de)體(ti)積大(da)(da),密度小,同(tong)時在分(fen)(fen)選(xuan)時,經(jing)常遇到塑料(liao)(liao)與其(qi)他物質(zhi)分(fen)(fen)離(li)的(de)問題(ti)題(ti),如紙(zhi)、鋁箔與塑料(liao)(liao)制成的(de)包(bao)裝物等;日本一(yi)家(jia)公司的(de)回收方法(fa)為:泡(pao)末Ps的(de)大(da)(da)塊廢(fei)棄(qi)物破(po)碎-風選(xuan)-分(fen)(fen)離(li)、除去雜質(zhi)-清洗-干燥(zao)-熱風進(jin)一(yi)步干燥(zao)-造(zao)粒(li)。與上述情況類似(si),在分(fen)(fen)選(xuan)、尤(you)其(qi)對(dui)其(qi)進(jin)行分(fen)(fen)離(li)時,成本會大(da)(da)大(da)(da)提(ti)高。

上述第一類(lei),企(qi)圖以獲得某一種單(dan)體化工原料(liao)而進行總體的(de)城市塑料(liao)垃圾規(gui)模(mo)處理,其難以實現的(de)原因并不難發現:

- 穩定(ding)的(de)、大量的(de)、單一資源難(nan)以獲(huo)得(除非有穩定(ding)的(de)工業(ye)塑料垃圾來源;分類檢測(ce)手段雖(sui)然可以實現(xian),但是投資巨大,單一品種的(de)單體要求(qiu)純凈能夠度(du)不具有可行(xing)性

- 即使獲得該(gai)種資源,被(bei)篩選(xuan)出來的其它塑料垃圾仍然沒有(you)出路,即使具有(you)工業意(yi)義,也不具備全面處理(li)城(cheng)市塑料垃圾的環(huan)保意(yi)義

- 分類的(de)(de)、單一的(de)(de)城市塑料垃圾運輸十分困(kun)難

- 投(tou)資巨大(da),效(xiao)益難以補(bu)償

上述第二類,以(yi)獲(huo)得燃料和(he)燃油能源產品為(wei)目的,也仍然難以(yi)實現(xian)城市塑料垃圾總體(ti)處理規(gui)模(mo)的原因,可以(yi)歸納為(wei):

- 仍然沒(mei)有擺脫特定(ding)城市塑(su)料垃(la)圾(ji)配比局限,因此仍然要把大量的城市塑(su)料垃(la)圾(ji)投(tou)入(ru)填埋和焚燒(最(zui)為典型的就是RDF發(fa)電法)

- 即(ji)使可能(neng)將相當的城(cheng)市塑料垃圾投入到具有規模運行的技術(shu)上,如massburn (全(quan)量焚燒(shao))發電,其熱效率利用也微乎其微,能(neng)源(yuan)回收(shou)的效率大打折扣(kou)

- 環(huan)保問(wen)題并沒有(you)根除,不充分燃(ran)燒的(de)二五因時刻威脅(xie)著社會公眾

- 成品成本昂貴;

這(zhe)些技術有的(de)(de)與(yu)POET似乎接近(jin)類似。特別(bie)是(shi)b類下(xia),涉及汽化熱(re)(re)解(jie)的(de)(de)通(tong)用概念,在(zai)學術上有普(pu)遍的(de)(de)報告和(he)討論。在(zai)專利注(zhu)冊檢索發現,有相當的(de)(de)熱(re)(re)裂(lie)解(jie)塑料獲得能源油氣(qi)的(de)(de)案例。 POET 和(he)他們的(de)(de)不同處對比見 3.5。

上述(shu)第三類,用機械(xie)方式進行直(zhi)接(jie)的(de)再(zai)生利(li)用和加工,以(yi)獲(huo)得一(yi)般消費(fei)品產(chan)品為(wei)目的(de),雖然(ran)具(ju)有比較成(cheng)熟的(de)工藝(yi)和項目,但是作為(wei)大量消耗城市塑料垃圾的(de)出路則沒有現實意義。這樣的(de)直(zhi)接(jie)消費(fei)產(chan)品具(ju)有如下(xia)限制性(xing)缺陷:

- 產品質量無法和直接提塑料垃圾相比美

- 即使提高了質量,產品成本也無法(fa)允許市場(chang)競爭

- 產品種類繁多,難以形成規模,從而造成小廠、小作(zuo)坊行(xing)業(ye)

- 二次污染問題(ti)繁多

- 垃圾的(de)(de)產出率提高(gao);并(bing)且(qie)沒有根除(chu)垃圾的(de)(de)減量(liang)。

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