城市塑料废弃物处理的思考和对策（上）

城市塑料废弃物处理的思考和对策（上）

摘 要：本文综述了城市塑料废弃物的现状，治理的主要途径，对相关问题进行了讨论并提出了建议。

关键词：塑料废弃物；回收利用；环境保护

随着城市经济的发展、城市规模的扩大，居住人口和流动人口的增加，居民生活水平的不断提高，城市废弃物的数量和种类正在呈快速增长的发展态势。资料显示，全国现有600多个城市三分之二都处在垃圾环带的包围之中。以无锡为例，全市设有垃圾中转站152个，年清运垃圾量80万“统计还表明，我国每年产生的垃圾总量达1．5亿t，每年因此而投入的城市垃圾管理费用近400亿。城市生活垃圾已经成为严重制约城市可持续发展的生态问题和社会问题。

1 塑料废弃物引发生态危机

众所周知，塑料作为一种新颖材料，因其性能优良，加工方便，价格低廉，得到了迅速的发展。它不仅广泛应用于工业、农业、国防等国民经济的各个领域，而且渗透到了人们的日常生活之中。改革开放以来，我国的塑料工业快速发展，年加工量以10％速度递增，目前塑料制品产量超过2000万t，位居世界第二。不可否认，塑料材料对推动技术的进步，社会的发展，生活水平的提高作出了巨大的贡献。然而，随着塑料的大量应用，产生的废弃物也与日俱增，特别是塑料包装材料与城市居民每天的消费活动息息相关。大量的一次性使用的包装材料，如购物袋、快餐盒、饮料瓶等，在经历了短暂的消费过程之后，很快进入了城市垃圾体系。在欧美等发达国家，塑料废弃物在整个城市废弃物中的比例，以重量计接近10％，以体积计则高达30％~40％，而且数字有逐年上升之势。我国属发展中国家，但塑料废弃物占世界总量的10％。在沿海城市，废弃塑料占城市生活垃圾的8％~10％，已达到发达国家的水平。仅以无锡市的统计数字，塑料废弃物占城市生活垃圾的比例，最高的年份为1996年的9．83％。在1996~2001年的六年中，平均数为6．6％。这些事实说明，塑料废弃物已成为城市生活垃圾的重要组成部分，综合治理城市生活垃圾务必要将塑料废弃物的治理列入城市环卫的规划和管理之中。

塑料废弃物有别于一般的生活垃圾，它是高分子合成材料，质量轻，乱扔乱丢，空易随风飘扬；由于在自然条件下不易腐烂，弃于野地和河道容易恶化土壤和水源；随意焚烧则有毒气体会污染空气。因此，如何治理塑料废弃物对环境造成的负担和污染，早在上世纪60年代就已经引起了全球环保界和工业界的高度重视。而在长期的治理过程中也积累了不少成功的经验。

2 塑料废弃物处理的三条有效途径

如何治理塑料废弃物对环境的污染，总的目标是实现减量化、无害化和资源化。目前主要有以下三条途径。

2．1 卫生填埋

填埋是城市固体废弃物的传统处理方式。这种方法是利用人工建造的填埋场逐次将废弃物埋于地下，封顶后在其上方复土种草，使和周围的环境相协调。

填埋技术的关键是防渗和沼气处理。防渗是防止某些填埋物因腐烂分解或雨水浸泡溶出有毒物质而采取一些封闭隔离措施；沼气处理是设置沼气发电与燃烧装置用来及时处理沼气。

由于利用自然地形建设填埋场，可节大量的人力、物力、财务，因此，卫生填埋在许多国家仍占有很大比重。如美国，年产垃圾近2亿吨，其6000多个填埋场能处理其中的73％，据介绍一个年处理量近12Kt的填埋场，所产沼气用于发电可供十余万户家庭使用。

填埋处理废弃物主要有以下问题：

(1)占用大量土地。在土地资源潜力有限，人均面积较小的大城市这个问题尤为突出。如经济发达寸土如金的长江三角洲地区，随着废弃物的不断增加，新增填埋场地越来越困难，而填埋费用也是逐年提高。

(2)有污染环境之忧。填埋过程处理不当，有机物等分解产生的气体，废弃物化学分解产生的可溶解物，一些塑料添加剂的析出都有可能对大气、地表和地下水造成污染。

(3)资源利用率低，除少数填埋场用沼气发电可以回收部分能源外，填埋使大多数废弃物成为真正的废物，浪费了废塑料中大量有利用价值的能源和原材料资源。

2．2 焚烧处理

很多城市废弃物都可以采用焚烧法来处理。焚烧可使废弃物体积减少85％~90％，解决了大量的垃圾堆积问题，同时使废弃物中蕴涵的能源得以利用。来自美国的数据表明，焚烧每吨城市废弃物可发电25000度，折合电价0．％美元／度。另外，发电排出的烟道气用来预热空气，并雾化燃油或助燃，可节约10％ ~15％的燃料。焚烧法在我国大约占垃圾处理量的2％，这主要是因为焚烧处理的装置建设和运行费用较高，另外焚烧法对垃圾的热值要求较高。国外一般要求热值大于3360kJ／kg，我国则要求在5000kJ／kg以上，达不到要求的需要不断的添加辅助燃料助燃，从而增加费用。

城市废弃物中，塑料废弃物具有最高的热值，平均每公斤热值32．5mJ。焚烧混合废计算所时，可以利用塑料的热值去补充，并促进非塑料废弃物的完全燃烧。焚烧废弃物对环境的影响是一个敏感问题。过去的一些资料认为，焚烧过程中排出的温室气体、酸性气体、粉尘和灰渣等有害物质对人类和环境会有较多的不良影响，但目前的研究表明，在商业性焚烧装置上，焚烧废弃物产生的温室气体二氧化碳的排放量与石油、钢铁、水泥和化学工业相比要小的多。其次，就可导致酸雨的硫、氢氧化物而言，与碳基燃料如通常的燃油和燃煤相比，废弃塑料相对是一种比较洁净的燃料。另外让公众担心和恐慌的二到英的排放，进一步的研究认为，先前的报告有被夸大的成分。实际上，二到英的排放量与垃圾中塑料的含量并无相关性，所有的废弃物，除了玻璃和金属外，都含有能产生二到英的含氯成分。检测结果表明，只要采用先进的污染控制装置，确保燃烧充分，烟道之中的二到排放量就可低于苛刻的欧洲排放标准。

塑料废弃物作为燃料，最近被用在了高炉冶炼上。这项技术由德国和日本的科研人员开发，它基于这样一个原理，即塑料成分主要由碳、氢元素组成，因此可作为高炉冶炼的还原剂和发热剂，像焦炭、煤粉、重油一样作为高炉喷炉燃料。这项技术投入运行以来已经取得了十分显著的经济效益和社会效益。

该项技术的优点是：

(1)废塑料在高炉中的热利用率达80％，而单纯把废塑料加入焚烧炉中燃烧，作为供热和发电时的热利用率为30％~40％。

(2)作为燃料的处理费用仅为焚烧或再生利用的30％~60％，经济上有优势。

(3)有害气体排放量仅为焚烧的0．1％~1％，对环境影响小。

(4)为高炉炼铁提供了一种新的能源，且较之喷吹煤粉技术有利于高炉经济指标的提高。

由于该技术为综合利用废塑料开辟了一条新途径，也为冶金行业节约能源增加效益提供一种新手段，其潜在的发展前景已引起了国内科研部门的重视，并着手进行研究开发。

2．3 回收利用

塑料废弃物的回收利用就是通过各种途径对易回收而又具有回收价值的废塑料实现资源的回收利用。具体方法有以下几种：

2．3．1 再生利用

废弃塑料中大部分是热塑性塑料，由于分子结构并未受到破坏，经过分选、清洗、干燥、粉碎、配料混合、造粒这样一个工艺过程，可以重新加工成塑料制品。

废塑料再生可比新材料节约树脂能量85％~90％，节约加工能量6％~17％。

废弃塑料成功用于再生制品，目前看来取决于以下几个因素：(1)从收集分类到处理有一个科学合理的回收系统；(2)先进的技术和设备的支撑，例如选择一个奥地利生产的塑料瓶筛选设备，能辨识PET、PVC、PE、PP、PS、PA、ABS、PC等8种不同材质的塑料瓶，无论塑料瓶上是否贴有标签或者瓶身是否变形，它都能以每秒5~7个的速度将塑料瓶分类，这就大大提高了处理的效率；(3)获利空间。如果在政策上给以较多的支持，降低回收再生的成本，专业生产厂就有了积极性。

对于受污染严重的、难以分离的、以及回收利用失去了价值的废弃塑料，回收再生显然是不适宜的。

2．3．2 热解生产油口、气体燃料和回收单体

在能源紧缺的今天，废弃塑料可以被视为有利用价值的固体石油化工原料，通过高温分解成为各种碳氢化合物如煤油、汽油、重油和气体燃料。据报道1kg废塑料可产出1L油晶，其中汽油约占50％，煤油和轻油各占25％。热解过程中使用高效催化剂可提高出油率，提高油品质量和降低生产成本。

国内在推广这项技术时还存在诸多问题，如生产设备简陋、工艺设备不完善、油品质量不高、废弃直接排放导致污染等，国外资料评价该技术时，认为只有在废塑料可免费收集，年处理量超过5kt时才具备经济可行性。一般认为，如果原油价格低于收集处理废料的总费用，那推广就会有问题。

利用聚合物裂解技术还可以从废弃塑料中回收单体，回收的单体通过聚合反应再生成相应的聚合物。目前这项技术在国外用得最多的是广泛用来包装碳酸饮料、饮用水、果汁和茶饮料的PET瓶，即可乐瓶。

2．3．3 生产其他产品

废弃塑料还可以用来制作涂料、粘合剂等化工产品。例如将聚苯乙烯溶解在苯及其同系物中，加入一定量的助剂，搅拌均匀，可制成透明的防水涂料。此外废弃塑料粉碎后可作为填料，混合在其他主体材料如水泥、沥青中，用来作建筑材料和路面材料。