基于工艺过程分析的废旧塑料再生利用污染源研究

谢芳 肖靖 饶丹

（1. 湖北孝环环境技术有限公司，湖北孝感 432100；2. 孝感市环境监测站，湖北孝感 432100；3. 汉川市环境监测站，湖北汉川 431600）

1 引言

塑料是一种人工合成的高分子化合物，具备许多优越性能，它不仅与人们的日常生活关系密切，而且已成为工农业生产和科学技术不可缺少的重要材料。随着我国塑料产品产量和消耗量的不断增加，每年产生的废旧塑料也越来越多［1-2］。目前，为了节约资源保护环境，越来越多的废旧塑料采用再生利用的方式处理［3］。但是，就目前的技术来说，废旧塑料再生利用污染的治理无法实现零污染的效果，但要尽量做到环境友好［4］。同时，国家相关法规规定，废塑料加工利用必须符合国家相关产业政策规定及《废塑料回收与再生利用污染控制技术规范》，防止二次污染，废塑料加工利用单位应当以环境无害化方式处理废塑料。废塑料再生利用单位应当在详细分析再生利用工艺过程的基础上，仔细研究再生利用污染来源，以此作为废旧塑料再生利用环境污染防治的依据，这对保护环境、资源利用都具有重要意义。

本文以某废旧塑料再生利用公司年处理5 万t的废塑料综合利用项目为例，分析回收再生处理工艺过程，研究该项目的污染来源，为该项目的环境保护措施提供重要依据，以实现保护环境和资源的合理再生利用。

2 工艺流程及产污环节

2.1 工艺流程

2.1.1 废塑料进厂

该项目处理的废塑料中的PE，PS，PET 等主要来源于废弃的生活日用塑料制品及废旧家电上的塑料配件等；PA，PC，PBT，POM，PPO 等主要来源于废旧汽车的塑料件及工业设备上的废旧塑料件等。

2.1.2 湿式粉碎

将清洗后的废塑料投入湿式粉碎机，在其腔体内通过叶轮高速旋转，在物料与叶片、齿盘、物料与物料之间的相互反复冲击、碰撞、剪切、摩擦等综合作用下，将废塑料粉碎成碎粒。

2.1.3 滚动清洗

湿式破碎后的废塑料按照分选的种类，分别投入清洗池，经过绞龙滚动清洗到满意程度时，再由液压捞袋机捞出置于平台晾干。废塑料于清洗池内在水流的作用下被冲刷、搓揉，从而去除其中的细颗粒泥沙、杂质等，最终伴随废水从溢水口和地漏排出。

2.1.4 甩干提升

清洗后的废塑料由甩干提料机从清洗池中分离出来。物料在甩干提料机腔体内通过高速旋转，使物料与水分分离，与水分分离后的物料提升进入下一步工序。

2.1.5 熔融挤出

将塑料碎片进料送入热熔机中，通过电加热控制热熔机内膛温度（根据不同产品控制不同的温度），使塑料碎片熔化。热熔机温度控制一般分为输送段、熔融段、均化段，其中输送段温度控制在接近塑料熔点温度，熔融段温度控制在略高于塑料熔点温度，均化段温度控制在略高于熔融段温度，热熔机机筒各段温度均大大低于塑料分解温度，确保塑料原料不分解、不碳化、不改变特性［5］。

2.1.6 拉丝

热熔后的塑料在压力作用下通过模口，并由拉丝机牵引，拉丝成条状，并进入冷却水中冷却。由于热熔温度较高，熔化的塑料在出热熔机模口之后与进入冷却水中之前会挥发出有机废气，经集气罩收集“UV 光催化氧化＋活性炭吸附”装置处理后高空排放，未收集废气无组织排放。

2.1.7 冷却

熔融设备自带集中式小型循环冷却水装置，挤出成条状的塑料浸入不锈钢冷却水槽内冷却定型，冷却水定期补充，每条再生造粒生产线补充水量约2 m3/d，水循环利用，无废水外排。

2.1.8 切粒、拌料

经冷却的条状塑料传送至切粒机，在切刀的作用下被切割成小段塑料，外观形似粒状，切粒后的塑料颗粒经搅拌均匀后即为成品。该项目产品颗粒较大（粒径5 mm），切粒过程含尘废气产生量较小，无组织排放。

2.2 产污节点分析

该项目建设36 条再生塑料生产线，共生产8种不同的再生塑料，生产工艺控制措施均相同，仅在熔融挤出的温度控制不相同，产污节点等均相同。在湿式粉碎、滚动清洗和甩干提升工艺过程中，会产生清洗废水、废旧塑料边角料。熔融挤出和拉丝工艺过程中，会产生有机废气，同时在熔融挤出时会有少量被过滤网拦截的废塑料中的杂质。在切粒、拌料工艺过程中，会产生少量含尘废气。

3 污染源分析

该项目污染来源主要有废气、废水、噪声和固体废物。

3.1 废气

湿式破碎作业过程中无粉尘发生。项目废气主要为熔融造粒产生的粉尘、VOCs 废气。主要污染因子包括粉尘、VOCs 等［6］。

3.2 废水

项目废水主要包括破碎清洗废水［7］、地面冲洗水及生活污水等，各类废水产生量及产排污特点具体分析如下。

3.2.1 破碎清洗、甩干废水

根据水平衡，项目塑料清洗水量约为71 000 m3/a（237 m3/d），其中5%蒸发损耗，清洗废水产生量为67 450 m3/a（225 m3/d）。类比同类企业和工信部对废塑料加工行业的用水要求，该项目清洗废水重新利用周期为3 个生产日，该项目生产的废水经厂区内的污水处理站处理完毕后部分回用，其他废水经管网进入就近的污水处理厂。破碎清洗废水水质为CODCr800 mg/L，BOD5450 mg/L，SS 300 mg/L，NH3－N 30 mg/L。

3.2.2 生活污水

该项目员工人数共有80 人，厂内不安排食宿，员工生活用水量按50 L/人·d 核算，则用水量为40 m3/d（1 200 m3/a）；排放量按照生活用水的85%计，则该项目生活污水排放量为32 m3/d（1 020 m3/a，全年工作日按300 d 计）。生活污水污染程度较轻，可生化性好，主要污染物CODCr，BOD5，SS，NH3－N及动植物油的产生浓度分别为250，150，200，25，30 mg/L。

3.3 噪声

项目噪声主要来源于各类机械设备，包括提升机、清洗机、粉碎机、熔融挤出机、切粒机、冷却塔风机及水泵等。项目噪声源数量较多，声源的声功率较高［8］，但大多数声源都安置在工厂厂房内或相应设备的室内。

3.4 固体废物

项目产生的固体废物主要包括废塑料夹杂物、不可利用的废塑料、废水沉淀渣、废活性炭、废包装材料以及生活垃圾等。

3.5 污染物产排汇总与建议

通过对该项目中的物料平衡和水平衡进行计算，可以得出该项目的主要污染物排放量为COD 0.41 t/a、NH3-N 0.35 t/a、VOCs 3.325 t/a、颗粒物0.4 t/a。

塑料清洗废水经厂区污水处理设施初步处理后，90%回用，剩余清洗废水与生活污水进入污水处理站进行处理后排入就近的污水处理厂。部分热熔、拉丝废气可经3 套“UV 光催化氧化＋活性炭吸附”处理后经3 个排气筒排放。固体废物根据废物类别分别交废品回收公司、环卫部门、有资质单位处置。

4 结论

通过对废旧塑料再生利用工艺过程分析，可清楚地掌握该项目的产污节点。对各个产污节点工艺中的物料平衡、水平衡进行计算后可以准确地获得该项目的污染来源以及产排污量，从而可对该项目环境保护措施提供准确的依据，实现保护环境和资源的合理再生利用。