城市干垃圾分選與資源化利用.pdf

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1、城市干垃圾分選與資源化利用趙由才陳博同濟大學目錄背景意義研究內容研究成果第一部分背景意義研究背景研究意義背景意義研究背景玻衣紙塑金等混入干垃圾，失去再利用價值各城市“限塑令”的強制執行，急需塑料處置及資源化路徑存量垃圾中的廢舊塑料目前焚燒，資源浪費現有分選設備局限性較大背景意義研究意義進一步提升干垃圾篩分減量效果集成設備實現玻衣紙塑金的高效篩分識別存余垃圾資源屬性，打通分質資源化路徑探究存余垃圾資源潛力及產業化效益第二部分研究內容減量化資源化工藝流程技術方案2.1 2.1 一體化篩分設備開發與工程示范2.1.1 2.1.1 現有市場篩分設備的特點與不足 p 根據對現有垃圾篩分工藝與設備的調研情

2、況，目前生活垃圾篩分主要是多種分選單元的組合集成，其優缺點主要有以下三方面（1）單個設備多，占地面積大（2）篩分效率高，但能耗大（3）前端破碎，硬質物品難以分出1、投料倉；2、投料輸送帶；3、細分機；4、破袋機；5、彈分裝置；6、分篩機；7、金屬出口；8、塑料瓶出口；9、玻璃瓶出口；10、硬質物出口；11、金屬出口；12、濕垃圾出口；13、濕垃圾出口；14、輕質塑料袋出口2.1.2 2.1.2 一體化篩分裝備設計與加工分揀設備原理及設備全貌 第一步，先粗略分類，將沒有裝袋的干垃圾和混雜其中的濕垃圾分揀出來第二步，破袋處理，關鍵核心刀頭能精準破袋而又不把玻璃瓶、塑料瓶等打碎第三步，將破袋后附著在

3、垃圾袋上的濕垃圾與垃圾袋徹底分離2.1.2 2.1.2 一體化篩分裝備設計與加工 該項目位于老港滲瀝液處理廠（四期）原填埋場機修車間內。車間長約30 m、寬21 m（紅框處），西側為辦公區域，與車間內部通過二樓餐廳連通，長約15 m、寬21 m；東側為工具間，長約15 m、寬21 m。車間北側（藍框處）設計長約10 m，寬約5 m的垃圾房建設用地 工程建設規模為處理原生干垃圾（包括集裝垃圾、散裝垃圾）50噸/天項目選址圖2.1.3 2.1.3 末端干垃圾篩分減量示范工程場地布置圖 主要由篩分設備場地布置、篩分產物的暫存區、參觀廊道和垃圾放置區及叉車/裝載機通道五個部分組成 東側為進料口1，出口

4、4-9分別為金屬、塑料瓶、玻璃瓶、電池、篩下細料和篩上輕質物出口2.1.3 2.1.3 末端干垃圾篩分減量示范工程2.1.4 2.1.4 示范工程工藝流程上料設備破袋設備彈跳篩滾筒篩篩上輕質物篩下細料金屬塑料瓶玻璃瓶磁力分選風力分選重力分選風力分選設備改進1：撤去滾筒篩段皮帶，減少設備運行流程長度，減少設備卡頓設備改進2:設備進料口加設液壓油缸，減少進料口堵塞設備改進3:連接篩分設備與打包設備，減少銜接環節人力損耗。2.1.5 2.1.5 一體化設備適用性檢驗與改進優化設備改進4:打包機壓縮瀝液問題嚴重，加裝瀝液接收裝置。但篩分設備與已有打包設備效率不匹配，需要額外人力協助，且導致前端設備卡頓

5、，最終撤離打包設備2.1.5 2.1.5 一體化設備適用性檢驗與改進優化設備改進5:對進料口進行改進，實現機械化操作2.1.5 2.1.5 一體化設備適用性檢驗與改進優化p 篩分設備的調試過程，改進優化使一體化設備更加適用于干垃圾的篩分，尤其適用于中轉站等小場地p 通過對設備的整體改進，使其篩分效率大幅提升，目前能夠實現50-50-80 80 噸/天篩分量2.1.5 2.1.5 一體化設備適用性檢驗與改進優化2.2 2.2 干垃圾篩分產物特性及資源屬性分析2.2.1 2.2.1 干垃圾篩分產物實物圖篩分產物情況（人工質量控制）篩分產物情況（原始出口）篩分產物存放利用平均值法預測臨港區的篩上輕質

6、物、篩下細料、塑料瓶、金屬和玻璃瓶的占比分別為76.17%,18.66%,2.19%,0.066%和2.34%篩分時間2021.01.20來源臨港住宅區干垃圾（滴水湖馨苑）類別篩上輕質物篩下細料塑料瓶金屬玻璃瓶總量總量（kg）19715354114.547.52609占比(%)75.5520.511.570.561.82100篩分時間2021.01.18來源臨港商業區干垃圾（港城新天地，航海博物館，山蘭路步行街）類別篩上輕質物篩下細料塑料瓶金屬玻璃瓶總量總量（kg）3055670.5105.5451314007占比(%)76.2416.732.631.123.27100篩分時間2020.10.

7、22來源臨港干垃圾（混合裝運）類別篩上輕質物篩下細料塑料瓶金屬玻璃瓶總量總量（kg）26063.5816.5339臨港區垃圾組成分布情況2.2.2 2.2.2 不同區域干垃圾組成分析利用平均值法預測臨港區的篩下輕質物、篩下細料、塑料瓶、金屬和玻璃瓶的占比分別為67.31%,26.99%,1.53%,0.078%和3.40%寶山區垃圾組成分布情況篩分時間2021.01.22來源寶山住宅區干垃圾類別篩上輕質物篩下細料塑料瓶金屬玻璃瓶總量總量（kg）180360346201012573占比(%)70.0723.441.790.783.93100篩分時間2020.11.06來源散裝寶山區干垃圾類別篩上

8、輕質物篩下細料塑料瓶金屬玻璃瓶總量總量(kg)1710890.540.520672728占比(%)62.6832.641.480.732.46100篩分時間2020.09.21來源散裝寶山區干垃圾類別篩上輕質物篩下細料塑料瓶金屬玻璃瓶總量總量(kg)73202635.51398840410586.52.2.2 2.2.2 不同區域干垃圾組成分析p 松江區的篩下輕質物、篩下細料、塑料瓶、金屬和玻璃瓶的占比分別為70.08，27.46，0.70，0.55和1.22%p 市區的篩下輕質物、篩下細料、塑料瓶、金屬和玻璃瓶的占比分別為86.50，10.31，0.87，0.39和1.93%松江區垃圾組成分

9、布情況篩分時間20201202來源散裝松江干垃圾類別篩上輕質物篩下細料塑料瓶金屬玻璃瓶總量總量(kg)392015363930.568.55594占比(%)70.0827.460.700.551.22100篩分時間20201225來源集裝市區干垃圾（寶山、普陀、楊浦、靜安）類別篩上輕質物篩下細料塑料瓶金屬玻璃瓶總量總量(kg)36904403716.582.54266占比86.5010.310.870.391.93100市區垃圾組成分布情況2.2.2 2.2.2 不同區域干垃圾組成分析p 商業區與住宅區干垃圾篩分結果無明顯區別，主要差異在篩下細料0.00%10.00%20.00%30.00%4

10、0.00%50.00%60.00%70.00%80.00%90.00%篩上輕質物篩下細料塑料瓶金屬玻璃瓶不同功能區垃圾組分比較商業區住宅區臨港商業區干垃圾（港城新天地，航海博物館，山蘭路步行街）種類塑料廢物細料金屬塑料瓶玻璃瓶總量質量（kg）3055670.5105.5451314007占比（%）76.2416.732.631.123.27100臨港住宅區干垃圾（滴水湖馨苑）種類塑料廢物細料金屬塑料瓶玻璃瓶總量質量（kg）19715354114.547.52609占比（%）75.5520.511.570.561.821002.2.2 2.2.2 不同區域干垃圾組成分析62.6869.1470.

11、0770.0875.5576.2476.786.51.481.311.790.71.572.632.360.870102030405060708090散裝寶山區1散裝寶山區2寶山住宅區散裝松江臨港住宅區臨港商業區臨港干垃圾混集裝市區中心占比%不同行政區、功能區干垃圾組成篩上輕質物塑料瓶金屬玻璃瓶篩下細料2.2.3 2.2.3 不同行政區、功能區干垃圾組成總結p 由圖可知，干垃圾篩上輕質物組分較為復雜主要有紙類、膜類、紡織類、PP餐盒、電線、PET瓶類和其他（非以上6種）00.10.20.30.40.5紙類pp餐盒PET瓶類膜類紡織類其他電線寶山區篩上輕質物組分分析2.2.4 2.2.4 篩上輕

12、質物組成2.2.4 2.2.4 篩上輕質物組成2.3 2.3 存余垃圾篩分產物資源化潛力分析2.3.1 2.3.1 篩上廢舊塑料污染資源屬性分析廢塑料原有性質分析資源化利用方式主要性能指標干預措施末端資源化選取一些城市采樣對各樣品進行水分、灰分、揮發分、熱值、粒徑、重金屬含量及有機污染物等原有性質的測定以及元素分析焚燒；熱解氣化；造粒；制作棧板。各用途對應的各標準指標對于樣品中不滿足用途對應標準的指標，提出人工干預技術，以實現污染向資源的轉化制定填埋場廢塑料資源化利用方案及處理標準，并通過在實驗室小試進行技術論證2.3.1 2.3.1 篩上廢舊塑料污染資源屬性分析廢塑料原料預處理成本廢塑料資源

13、化過程中，原料預處理成本的影響因素主要為雜質含量和含水率，方程表示如下：=(I,M)(I,M)其中，表示原料預處理成本；I I表示雜質含量；MM表示含水率。產污處置成本廢塑料資源化過程中，產污類型主要為廢氣和飛灰。產污處置成本如下：=+=()其中，表示產污處置成本；表示廢氣處置成本；表示飛灰處置成本；表示廢塑料質量。因此，廢塑料在資源化過程中的排污處理費用F F可表示為：=+=(I,M)(I,M)+()廢舊塑料不同資源化工藝對比分析資源利用方式資源化過程成本（元/噸塑料）資源化經濟效益（元/噸塑料）凈收益（不含設備及運輸等成本）（元/噸塑料）直接焚燒123.73320.45196.72制備RD

14、F燃料棒1709.281727.0517.77熱解氣化252.52716.80464.28水洗+直接擠壓成型105.08400294.92多效潔凈+直接擠壓成型88.64400311.362.3.2 2.3.2 篩上廢舊塑料資源化工藝對比分析2.3.3 2.3.3 廢塑類型及資源化方向再生PPPP粒子（食品級）2.3.3 2.3.3 廢塑類型及資源化方向再生PPPP粒子（食品級）2.3.3 2.3.3 廢塑類型及資源化方向再生塑料棒廢舊塑料制備無煙塑料棒車間工藝流程：湖北孝感金鳳凰紙業有限公司廢塑料再生項目重質廢塑料重質廢塑料（橡膠、織物等）（橡膠、織物等）再生塑料再生塑料半塑化品半塑化品再生

15、塑料顆粒再生塑料顆粒2.3.3 2.3.3 廢塑類型及資源化方向塑料粒子2.3.3 2.3.3 廢塑類型及資源化方向木塑產品聚合設備破碎、磨粉設備成型設備武漢某存余垃圾資源化項目：廢塑料需清洗，塑料雜質含量低于3%。合格后的塑料破碎、精分，將PE、PP、PVC、ABS、PET等區分出來，然后與可燃垃圾、高爐灰渣等配比制成木紋塑料制品。產品1 物流棧板產品2 木紋木塑選取干垃圾篩分出的選取干垃圾篩分出的PPPP、PEPE等塑料制品，經過一級催化裂解、二級精制，生產裂解油等塑料制品，經過一級催化裂解、二級精制，生產裂解油實現廢舊塑料化學循環原始級轉化為化工原料實現廢舊塑料化學循環原始級轉化為化工原

16、料裂解油原始級材料 合成氣、烯烴等精制精制催化裂解催化裂解干垃圾篩分干垃圾篩分PP、PE袋膜、包裝等2.3.3 2.3.3 廢塑類型及資源化方向裂解制油第三部分項目成果后續展望項目總結總結p 基于對整體結構設計方案流程，開了一體式干垃圾篩分設備，具有占地小、能耗低、篩分效果符合要求等特點，能夠實現干垃圾一分五，分選效率都達到80%以上p 針對于干垃圾篩上輕質物，上海市市區松江郊區臨港區，說明居民的生活習慣和工作方式對于垃圾的組分影響很大；細分可以分出PP、PET、HDPE等具備不同價值的塑料種類，其中PP含量占總量的3.17%、PET占2.18%、HDPE占0.55%，不同種類具有不同的資源化方向p 對老港填埋場存量垃圾也進行了開采和篩分試驗，結果表明，經過25年的降解，垃圾組分發生了明顯的變化。有機組分占比由70%降低到2%以下，篩上輕質物具有較大的資源化利用價值p 提出了干垃圾壓縮、篩分、清潔、擠壓成型，最后制成產品的工藝設計方案，并對其進行了成本分析，明確了塑料粒子和裂解制油的兩種潛在可行的資源化利用方式TNANKS謝 謝