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北京市生活類廢塑料產生特性定量研究

作者:admin來源:本網 日期:2017-10-30 9:22:00 人氣: 標簽:

  北京市生活類廢塑料產生特性定量研究宋波1薛玲玲1龍鳳呂晴晴1夏訓峰2,黃啟飛2,孫春寶汪群慧1(1北京科技大學土木與環境工程學院環境工程系,北京1000832中國環境科學研究院,北京100012)北京市生活類廢塑料產生量分別進行了分場所、分形態、分成份的核算。將北京市生活類廢塑料按產生場所分為4類居住場所、公共營業場所、非公共場所、道路清掃)按廢塑料形態分為6類(薄膜、杯盆盒、發泡、瓶、塊、其它),按成份分為7類(PETPEPCPPPS混合料、其它)。根據資料數據和調研數據核算北京市各區縣不同場所生活類廢塑料的產生量;通過實地調研獲得廢塑料產生場所一形態比例關系以及廢塑料形態一成份比例關系。在此基礎上得到北京市生活類廢塑料分形態、分成份產生量。核算結果表明,2007年北京市生活廢塑料總產生量為33.1X104t人均廢塑料產生量為203kg從空間看,朝陽區和海淀區的廢塑料產生量最大;從產生渠道看,居民生活渠道的廢塑料產生量最大;從形態看,薄膜類廢塑料產生量最大,占總量的44%;從成份看,PP類和PE類的產生量最大,占總量的75%.核算結果可為廢塑料資源化工程設計提供數據支持。

  隨著我國塑料工業的發展和消費水平的提高,塑料制品在我國的應用從工農業生產到衣食住行無處不在。在給人們帶來巨大物質文明的同時,塑料廢棄物的產生也帶來了一系列社會和環境問題。廢塑料的資源化,既從根本上緩解了廢塑料處理處置的壓力,又在一定程度上節約了資源和能源甚至再生塑料制品的生產成本,因而成為具有較高社會效益和環境效益的研究熱點由于混合廢塑料的再生技術還不成熟,再生利用比較困難14,故廢塑料再生利用之前,必須進行一定程度的分選。不同種類的廢塑料要采用不同的資源化方式5'不同的廢塑料資源化方式具有不同的經濟、社會和環境效益,因此需要對各種廢塑料資源化方式進行優化選擇和配置,而這一工作的有效開展,需要廢塑料產生特性基礎數據(如廢塑料分類產生量)的支持。

  1998年Pali等建立了一個物流模型來分析塑料產品的生產、使用、在環境中的存基金項目:國家科技支撐計劃資助項目(2007BAC16B03)留時間以及計算其當前及未來的廢物產生量。但由于建模過程中使用了較多假設,故計算結果的準確性需進一步驗證。2005年廖正品19利用塑料原料的產量、進出口量、表觀消費量、塑料制品出口量以及廢塑料進口量等估算我國廢塑料社會擁有量。但由于該估算方法需要準確的統計數據支持,且估算途徑較為理想化,未考慮實際情形下的各種影響因素帶來的數據波動,因此不適于統計數據不全的區域。2008年Hage0等用回歸分析的方法研究了瑞典的家庭塑料包裝廢物的產量及其影響因素,但研究對象僅局限于塑料廢物中的包裝廢物,且側重影響因素的定性分析,定量分析不多。

  總體來看,目前在國內外尚未見到較為系統的廢塑料分類產生量核算研究。而廢塑料分類產生量是推進廢塑料資源化進程的不可缺少的數據基礎,將為廢塑料資源化工程的工藝選擇、工程選址、工程規模確定等設計環節提供數據支持。因此,有必要從廢塑料的最大產生源一城市生活類廢塑料入手,梳理并提出廢塑料分成份產生量核算的思路與方法,使之能夠對城市生活類廢塑料產生量進行分場所、分形態、分成份的核算。

  1北京市生活類廢塑料產生特性定量核算思路如。

  北京市各區縣生活類廢塑料分成份產生量由于現有的廢塑料產生量數據缺乏,對廢塑料分成份的產生量進行核算,必須以實地調研和資料搜集相結合的方法實現。通過實地調研獲取各產生場所的廢塑料產生系數,以及廢塑料中各種成份的比例關系。考慮到廢塑料成份復雜,種類繁多,且人們日常生活中對廢塑料的準確成份認識不夠,直接通過問卷調研廢塑料成份比例難度較大。同時,各種塑料產品往往由一兩種優勢成份構成,如塑料袋的主要成份為聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)泡沫包裝材料一般為聚苯乙烯(PS)飲料瓶多使用聚對苯二甲酸乙二酯(PEI)塑料建材多為聚氯乙烯(PVC)4.因此,調研過程中首先以問卷形式獲取各種形態廢塑料的產生量數據,然后依據廢塑料形態一成份比例關系折算各種成份的廢塑料產生量。本研究對2007年北京市生活類廢塑料產生量進行了分場所、分形態、分成份核算總體核算由于工業生產中產生的廢塑料(如生產原料的邊角料等)多由工廠統一收集處理或者直接回用,一般不會進入生活垃圾系統中,而這部分廢塑料由于去向具有不確定性,故其產生量也難以準確調研。本文僅對北京市生活類廢塑料的產生量進行核算,不含工業生以下4種:居住場所:居住場所產生的廢塑料是城市廢塑料中最重要的組成部分,也是廢塑料產生場所中產生量最大的部分。包括塑料包裝袋、塑料瓶、日用品塑料包裝、家電、家具包裝的泡沫塑料、日常生活用塑料杯盆盒、塑料鞋、塑料飾品等,未包括裝修、家電外殼及電路板、汽車等所產生的廢塑料;公共營業場所:公共營業場所包括商場、住宿餐飲營業場所、娛樂場所等,其廢塑料來源主要為顧客和從業人員,廢塑料產生量與營業額和客流量有關。其中住宿餐飲營業場所產生的垃圾主要為餐廚垃圾,廢塑料的量很少,而娛樂場所產生的廢塑料量也比較少,相比之下,商場所產生的廢塑料是該場所廢塑料的主要組成部分。因此,這部分主要核算商場所產生的廢塑料;非公共場所:非公共場所包括寫字樓、機關科研院所等事業單位、學校不包含校內居民區)等。其廢塑料產生來源主要為雇傭人員和學校在校生(常住)產生的辦公垃圾和食品包裝垃圾;道路清掃:道路清掃廢塑料包括街道清掃和公園、游樂場等清掃廢塑料。道路清掃廢塑料主要包括行人和游人丟棄在垃圾箱中的塑料包裝袋、飲料瓶等,此類廢塑料產生量受道路清掃面積、垃圾箱分布密度、人流量等因素影響。

  表1各場所廢塑料產生量估算方法Tabe1Accomigmethdf廢塑料產生場所估算方法居住場所廢塑料產生量公共營業場所廢塑料產生量非公共場所廢塑料產生量道路清掃廢塑料產生量人口數X居民人均廢塑料產生量營業額X單位營業額廢塑料產生量從業人數X單位從業人員廢塑料產生量清掃面積X單位清掃面積廢塑料產生量各場所廢塑料產生量估算方法見表1.其中各場所單位廢塑料產生量由實地調研獲得,其它各參數主要由北京市各區縣統計年鑒獲得。如無特殊說明,數據所屬年份為影響廢塑料單位產生量的因子主要有區域發達程度、人均收入、環保意識、政策等。其中區域發達程度和人均收入對各子系統的廢塑料單位產生量影響較大,尤其是對居住場所人均廢塑料的產生量影響最大,環保意識和政策影響因子對各子系統的廢塑料單位產生量也有影響,但影響不大。據此合理進行調研布點,以全面反映各子系統的廢塑料產生情況。

  考慮區域發達程度這一主要影響因子,分別選擇城中心的西城區、崇文區,城鄉接合部的海淀區、石景山區和城郊的房山區對廢塑料各產生場所分別進行調研。又考慮人均收入影響因子對居民廢塑料產生量的影響,分別對各區的高、中、低檔居民小區進行布點調研。共計實地調研并獲得有效問卷111份,其中居住場所廢塑料產生情況問卷85份(含對社區保潔員的調查問卷17份)公共營業場所廢塑料產生情況問卷17份,非公共場所廢塑料產生情況問卷9份。

  1經核算2007年北京市各區縣各場所生活類廢塑料產生量如表2所示,表2北京市各區縣各場所生活類廢塑料產生量(2007年)區縣廢塑料產生量/噸/年(干重)居住場所公共營業場所非公共場所道路清掃東城區西城區崇文區宣武區朝陽區海淀區豐臺區石景山區通州區順義區大興區昌平區房山區門頭溝區平谷區懷柔區密云縣延慶縣合計(北京市)12北京市生活類廢塑料產生場所一形態比例關系我國廢棄塑料產生的主要來源有塑料薄膜、塑料絲及編織品、泡沫塑料、塑料包裝箱及容器、各種日用塑料制品、各式各樣的塑料袋和農用地膜91.據此將北京市生活類廢塑料分為以下6種形態:膜:指各種商品包裝袋、塑料袋、塑料薄膜等膜狀廢塑料。主要成份PEPP杯盒盆:指居民日常生活使用的塑料杯、盆、盒、桶、日用品包裝容器(如洗發水瓶、消毒水瓶等)等有固定形態的容器類廢塑料。主要成份P5PE發泡:指家電包裝泡沫、家具包裝墊襯等發泡類廢塑料。主要成份PS瓶:單指透明的礦泉水瓶、可樂瓶、飲料瓶、醬油、醋、花生油透明塑料瓶等。主要成份PET塊:指無固定形態的廢塑料,如衣架、塑料家具、玩具、裝修材料、暖瓶殼、塑料鞋底等塊狀廢塑料。主要成份PPPE其它形態:指無法歸入以上任何一類的廢塑料,如塑料水管、背包、牙膏、藥、化妝品等管狀塑料包裝等。主要成份PPPSPET該分類法的優點在于充分利用了廢塑料形態方面的易識別性,從而使面向非專業人員調研各類廢塑料產生情況成為可能,提高了調研的可行性。據此對北京市4種場所生活類廢塑料的產生情況分別進行調研并匯總,得到北京市生活類廢塑料產生場所一形態比例關系,見表3表3北京市生活類廢塑料產生場所――形態比例關系廢塑料產生場所形態比例薄膜杯盆盒發泡瓶塊其它居住場所327207967124653公共營業場所5526446216752非公共場所34916396283919道路清掃82404684460 13北京市生活類廢塑料形態一-成份比例關系收標志做了規定,標準中做了界定的回收塑料品種包括聚酯(PE)高密度聚乙烯(HDFE)、聚氯乙烯(PVC)、低密度聚乙烯(1DPE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS和其它。

  在此基礎上,本研究把高密度聚乙烯、低密度聚乙烯統一簡化為聚乙烯,并增加了混合料,形成了本研究所采用廢塑料成份分類標準。通過對北京市海淀區晟業源廢品回收市場、北京市昌平區東小口廢品回收市場和河北省文安縣廢塑料回收市場的調研,確定了各形態廢塑料中不同成份廢塑料的比例,見表4表4北京市生活類廢塑料形態一-成份比例關系T>b4PoPortinmatfxofha)em形態成份比例混合料其它薄膜杯盆盒發泡瓶塊其它14北京市生活類廢塑料分形態、分成份產生量核算根據北京市各區縣各場所生活類廢塑料的產生量、廢塑料的產生場所一-形態比例以及廢塑料的形態一——成份比例,可以計算得出各區縣廢塑料分形態、分成份的產生量。

  計算所用的基礎數據分別記為矩陣ABC即2007年北京市各區縣各場所生活類廢塑料產生量矩陣A實際數據為表2)、北京市生活類廢塑料產生場所一——形態比例矩陣B(實際數據為表3)以及廢塑料形態一成份比例矩陣C(實際數據為表4)。各矩陣形式如下a丨八= a丨利用矩陣相乘,可計算得2007年北京市各區縣生活類廢塑料分形態、分成份產生量,分別記為矩陣XY yy2y種成份廢塑料的產生量。

  表5北京市各區縣生活類廢塑料分形態產生量(2007年)各形態廢塑料產生量/t薄膜杯盆盒發泡瓶塊其它合計東城區西城區崇文區宣武區朝陽區海淀區豐臺區續表區縣各形態廢塑料產生量薄膜杯盆盒發泡瓶塊其它合計石景山區通州區順義區大興區昌平區房山區門頭溝區平谷區懷柔區密云縣延慶縣合計表6北京市各區縣生活類廢塑料分成份產生量(2007年)各成份廢塑料產生量混合料其它合計東城區西城區崇文區宣武區朝陽區海淀區豐臺區石景山區通州區順義區大興區昌平區房山區門頭溝區平谷區懷柔區密云縣延慶縣合計2北京市生活類廢塑料的產生特性分析21北京市生活類廢塑料的產生特性概述2007年北京市常住人口為1633萬,根據以上計算結果,2007年北京市生活類廢塑料總產生量為33IXl4t人均廢塑料產生量為203kg北京市18個區縣娜眍區2007年生活類廢塑料產生量明睛其它區縣,分別達到688X104t和6 56X104,t是產生量最小的門頭溝區(0倍。造成這種結果的主要原因在于朝陽區和海淀區是北京市各區縣中人口最多、經濟也相對較為發達的區縣,而人口和經濟發達程度是影響生活類廢塑料產生量的兩個主要因素。

  北京市各場所生活類廢塑料產生量比例Fg2 PPrtion由可見,北京市居住場所、公共營業場所、非公共場所和道路清掃4種生活類廢塑料產生場所中,居住場所產生的廢塑料占據了絕大部分。除石景山區外,其它各區縣的居住場所廢塑料產生量比例均超過50%(石景山區由于人口很少,故這一比例與其它區縣相比相對較小t由于目前我國居民居住場所垃圾回收體系還不完善,垃圾分類收集程度較低,而居住場所產生的廢塑料則因其種類繁多、雜質多而難以分離,因此分類收集難度更大,導致其回收利用程度普遍較低。因此,如何尋找一種經濟、高效的分類收集方式,加強居住場所廢塑料的分類收集和回收利用工作,是城市廢塑料管理的一項重要任務。

  22北京市生活類廢塑料分形態產生特性廢塑料資源化方式與廢塑料成份密切相關。如果在廢塑料混合回收后直接進行成份識別和分揀,難度較大,需要大量高素質專業人員。由于廢塑料的形態與成份具有較強的相關性,因此可先將廢塑料按形態進行前期分揀(這部分工作可由非專業人員完成t在此基礎上再由專業人員按不同成份進行二次分揀,則可大幅降低專業人員的人數,并提高工作效率。

  事實上,目前廢塑料的分類回收市場已經基本在遵循這一思路。例如各大廢品回收市場都將廢塑料類廢舊物資分4大類進行回收利用:塑料類、瓶類、雜品類和泡沫類。其中塑料類包括各種形態的廢舊塑料類制品,如日用生活品塑料包裝容器、各類杯盆盒、塑料家俱、玩具等,包含范疇基本等同于本研究所劃分的杯盆盒類和塊類;瓶類主要為透明飲料瓶,包含范疇基本等同于本研究所劃分的瓶類;雜品類包括各種大塊塑料薄膜、廢舊衣物等,其中塑料薄膜僅為大塊塑料薄膜,不包含各種超市購物袋和商品包裝袋,因此包含范疇小于本研究所劃分的薄膜類;泡沫類主要包括各種泡沫塑料,包含范疇基本等同于本研究所劃分的發泡類。4類塑料類廢品回收攤點又分別對回收品進行再次分揀,其中瓶類和泡沫類廢塑料的成分比較單一,基本不必再次分揀;塑料類(即杯盆盒類和塊類)成份復雜,分揀工作也做的最細;薄膜類廢塑料的成份不如杯盆盒類和塊類復雜,但與瓶類和泡沫類相比,成份也相對較為復雜,資源化之前需要進行再次分揀,但由于其回收市場低迷,目前此類廢塑料的分揀程度普遍不高。

  由可見,2007年北京市的生活類廢塑料產生量中,薄膜類廢塑料的比例最高,其次是塊類和杯盆盒類。發泡類和其它類相對較少。薄膜類廢塑料在居民日常的工作和生活中隨處可見,主要為塑料購物袋和各種膜類包裝廢塑料,這類廢塑料由于重量輕、成分復雜、花色各異,且難以從生活垃圾中分離,加之回收程序復雜、回收成本高,因此長期以來回收市場低迷,居民和拾荒者也不愿對其進行分揀,造成此類廢塑料長期以來回收率低下,大部分都隨生活垃圾進入了垃圾填埋場。薄膜類廢塑料的這種回收現狀,既是對廢塑料資源的極大浪費,又是對環境的極大破壞,因此,如何設計一種簡單易行的薄膜類廢塑料分類回收方法,是下一步城市廢塑料管理必須面對的一個重要問題。

  23北京市生活類廢塑料分成份產生特性由可見,2007年北京市各種成份的生活類廢塑料中,PB類和PE類的產生量最大汾別為11.76X104和1288X104)PEI和PS類次之,PVC類較少,僅占2%混合料和其它成份最少,各占1%.鑒于P類和PE類的廢塑料產生量最大,因此這兩種廢塑料的資源化方式應進行仔細比較篩選。理論上,這兩類廢塑料均可進行直接利用、改性利用和熱解轉化利用。例如PI類可直接再生打包帶、拉絲與仿繩,也可接枝共聚改性利用,還可以熱解回收燃料油;PE類可直接干煉法塑化與模壓成型、擠出法塑化與成型以及吹塑中空成型,也可進行交聯改性和氯化改性,同樣還可進行熱解回收燃料油。其中熱解回收燃料油的產品附加值最高,但由于其對原料性質及設備要求也最高,處理成本也難以為企業所接受,因此絕大多數還停留在實驗室階段11.直接再生利用由于加工工藝簡單、加工成本較低,是目前國內廢塑料處理企業使用最多的方法。在有足夠的資金支持以及技術成熟的條件下,可逐漸將PI類和PE類廢塑料的再生利用方式由簡單的直接利用轉向熱解回收燃料油,這樣既可緩解燃油緊張的國際形勢,又能夠獲得更大的經濟效益。

  PVC類廢塑料雖然產生量很少,但由于其焚燒過程中會產生HC1腐蝕焚燒爐具,因此不宜直接進行焚燒處理。同樣,由于其熱解過程的第一階段也會產生HC,1故也不建議進行熱解回收利用。相較之下,PVC類較適宜進行直接利用,例如直接再生PVC管材、再生鈣塑管材、再生PC鞋底等1111. 3結論本文提供了一種分場所、分形態、分成份的城市生活類廢塑料產生量核算方法。

  該方法通過資料調研與實地調研相結合獲取基礎數據,并將這些基礎數據整理匯總成矩陣形式,然后通過矩陣運算獲得廢塑料分場所、分形態、分成份的詳細產生量。理論上較為嚴謹,適用于我國現階段直接數據難以獲取的情況下對廢塑料產生量進行估算;2007年北京市生活類廢塑料總產生量為33 104t人均生活類廢塑料產生量為203kg北京市18個區縣中,朝陽區和海淀區廢塑料產生量明顯大于其它區縣,分別達到688X 4種場所生活類廢塑料中,居住場所的廢塑料產生量最大;6種形態廢塑料中,薄膜類廢塑料的比例最高,占總量的44%,發泡類和其它類相對較少;7種廢塑料成份中,PI類和PE類的產生量最大,合計占總量的75%PC混合料和其它類較少,僅占2%、致謝北京科技大學環境工程系的辛永亮、陳祥榮、倪婷玉、李晨、劉倩、張康平、李濤、娜日斯、王贏博、謝瑞等同學參與了調研工作,謹致謝意。

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