廢塑料再生利用對(duì)大氣環(huán)境的影響分析

河北省順平縣，為華北地區(qū)最大的廢舊塑料集散地，該縣高于鋪鎮(zhèn)塑料回收加工企業(yè)（含個(gè)體戶）達(dá)2100 余家，為治理“散亂污”企業(yè)，當(dāng)?shù)匾?guī)劃建設(shè)了塑料產(chǎn)業(yè)園區(qū)。本文所述某再生塑料生產(chǎn)企業(yè)位于該產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)。該企業(yè)目前加工利用的廢塑料種類主要為PVC、ABS、PE 和PP 廢塑料，生產(chǎn)工藝流程：混料→熔融擠出→冷卻→切粒。采用的廢塑料為已經(jīng)過清洗、分揀的廢塑料，因此生產(chǎn)過程無廢水產(chǎn)生，只有少量循環(huán)冷卻水，設(shè)備噪聲可通過基礎(chǔ)振、廠房隔聲等措施降低，固體廢物中有少量危險(xiǎn)廢物，通過分類收集后交有資質(zhì)單位進(jìn)行處置。生產(chǎn)過程中最大的也是最值得關(guān)注的環(huán)境問題是在熔融擠出過程中產(chǎn)生的廢氣。

1 廢塑料再生利用過程中的大氣污染物排放源強(qiáng)

在本次研究中，主要對(duì)某再生塑料生產(chǎn)企業(yè)四種廢塑料熔融狀態(tài)下的廢氣污染物進(jìn)行了分析。ABS 熱分解溫度大于270℃，PE 熱分解溫度大于300℃，PP 熱分解溫度大于350℃，企業(yè)ABS 熔融溫度控制在190～220℃，PE、PP 熔融溫度控制在200～240℃，均未達(dá)到分解溫度，但均已達(dá)到了熔點(diǎn)溫度，會(huì)產(chǎn)生少量的有機(jī)廢氣。其中，ABS 熔融狀態(tài)下產(chǎn)生的主要廢氣污染物包括非甲烷總烴、苯乙烯、丙烯腈、1,3-丁二烯、甲苯、乙苯，PE 及PP 熔融狀態(tài)下產(chǎn)生的主要廢氣污染物為非甲烷總烴；PVC 熱分解溫度大于170℃，但在100℃以上時(shí)仍有少量氯化氫及氯乙烯分解，PVC 熔融溫度控制在140～160℃。此外，PVC 顆粒生產(chǎn)過程中由于添加了增塑劑，因此在混料工序有顆粒物產(chǎn)生。熔融擠出過程中產(chǎn)生的有機(jī)廢氣及油煙霧，以非甲烷總烴、氯化氫、氯乙烯及顆粒物計(jì)。

由于某再生塑料生產(chǎn)企業(yè)ABS、PE、PP 熔融擠出及PVC熔融擠出有機(jī)廢氣產(chǎn)生情況，參考我國《塑料加工手冊(cè)》以及美國環(huán)境保護(hù)局編寫的《空氣污染物排放和控制手冊(cè) 工業(yè)污染源調(diào)查與研究》等相關(guān)資料，在塑料加工熔化過程中產(chǎn)生的有機(jī)廢氣量約為原料用量的0.01%～0.04%，從對(duì)環(huán)境的最不利角度出發(fā)，取0.04%，即400g/t；PVC 混料工序加入碳酸氫鈣和DOP，在混料工序有顆粒物產(chǎn)生，擠出工序有氯化氫、氯乙烯、油煙霧產(chǎn)生，顆粒物產(chǎn)生量按碳酸氫鈣用量的1.0%計(jì)，即10kg/t；氯化氫產(chǎn)生量按PVC 用量的0.01%計(jì)，100g/t；氯乙烯按PVC 用量的0.005%計(jì)，即50g/t；油煙產(chǎn)生量按增塑劑用量的0.5%計(jì)，即5kg/t。廢塑料再生利用過程中污染物的產(chǎn)生情況計(jì)算結(jié)果見表1。

2 廢塑料再生利用主要廢氣污染物治理措施

通過對(duì)某再生塑料生產(chǎn)企業(yè)各類廢塑料再生廢氣污染源強(qiáng)的分析，提出了相應(yīng)的污染治理措施，對(duì)于ABS、PP、PE熔融擠出有機(jī)廢氣采用“等離子光氧催化裝置+活性炭吸附裝置”；PVC 混料顆粒物采用布袋除塵器；熔融擠出采用“靜電式油煙分離器+等離子光氧催化裝置+活性炭吸附裝置”，廢氣收集效率一般在90%，顆粒物去除效率在90%，有機(jī)廢氣去除效率在60%。對(duì)于脈沖式布袋除塵器，本文不再介紹。有機(jī)廢氣治理裝置，簡述如下：

表1 廢塑料再生利用過程中污染物產(chǎn)生情況計(jì)算結(jié)果

2.1 靜電式油煙分離器

靜電式油煙分離器是通過風(fēng)機(jī)將廢氣吸入到凈化器中，通過機(jī)械碰撞以及阻留作用將廢氣中的油污顆粒捕集起來，并將其中的大部分做炭化處理，小部分微小的油污顆粒將會(huì)在氣流以及吸附電場所產(chǎn)生的吸附力作用下朝著電場的正負(fù)極板移動(dòng)，然后在自重作用下流入到集誘盤內(nèi)，通過排油通道排出。剩余的微米級(jí)別油污將會(huì)在電場作用下降解為水和二氧化碳排出。

2.2 等離子光氧化裝置

包括UV 紫外線形式的光氧化裝置以及溫度形式的等離子技術(shù)裝置。前者是借助于UV 形式的紫外線光束對(duì)廢氣中的氧分子進(jìn)行分解，使其分解為活性的氧，因?yàn)橛坞x狀態(tài)的氧正負(fù)電荷并不平衡，所以需要和氧分子結(jié)合生成臭氧，臭氧將會(huì)對(duì)有機(jī)物產(chǎn)生非常強(qiáng)烈的氧化作用。后者是對(duì)光解之后的廢氣做進(jìn)一步處理，借助納米微離子活性磁化系統(tǒng)來電離空氣中的分子，來獲得中性粒子、自由基等小分子，這些小分子進(jìn)入到有待分解的廢氣分子中以后，分子鏈打開，造成分子破壞，產(chǎn)生氧化等復(fù)雜反應(yīng)，讓有害物質(zhì)實(shí)現(xiàn)到無害物質(zhì)的轉(zhuǎn)化。

2.3 活性炭吸附裝置

通過非極性表面、親有機(jī)物、疏水性的活性炭吸附劑將廢氣中的有機(jī)溶劑以及惡臭物質(zhì)吸附。具體應(yīng)用中，根據(jù)實(shí)際需求將活性炭制作成各種的形狀或粒度，比如粉末狀的活性炭、柱狀的活性炭以及顆粒狀的活性炭等。其平均孔徑大約在10×10-8～40×10-8cm 之間，比表面積大約在60 0～150 0m2/g 之間，有非常強(qiáng)的吸附能力，在氣體分子從其表面經(jīng)過時(shí)，通過氣體分子與固體分子之間的相互作用，讓氣體分子暫時(shí)在其表面停留，將其中的有害物質(zhì)從氣體中吸附，達(dá)到良好的廢氣處理效果。

在對(duì)有機(jī)廢氣治理工藝的研究中，等離子光氧化裝置單獨(dú)使用去除效率相對(duì)較低，配合活性炭吸附裝置去除效率達(dá)到60%以上。

3 廢塑料再生利用對(duì)大氣環(huán)境的影響預(yù)測和防護(hù)距離

在確定了廢塑料再生利過程中的污染源強(qiáng)及采用的廢氣治理措施后，計(jì)算得出廢氣污染物的排放量，從而進(jìn)一步進(jìn)行大氣環(huán)境的影響預(yù)測和防護(hù)距離的設(shè)置。

3.1 影響預(yù)測

在本項(xiàng)目中，將《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則大氣環(huán)境》（HJ2.2-2018）中的AERSCREEN 作為估算方法，對(duì)廢氣排放進(jìn)行預(yù)測，包括點(diǎn)源預(yù)測和面源預(yù)測。首先確定預(yù)測參數(shù)，以對(duì)四根排氣筒點(diǎn)源估算為例，包括排氣筒底部海拔高度、排氣筒高度、內(nèi)徑、溫度、流速、污染物排放速率等；此外統(tǒng)計(jì)估算模型參數(shù)，包括環(huán)境溫度、土地類型、濕度條件等。估算結(jié)果見表2。

表2 四根排氣筒點(diǎn)源估算結(jié)果

依據(jù)表2，最大占標(biāo)率均小于10%，確定大氣環(huán)境評(píng)價(jià)等級(jí)為三級(jí)，說明其污染排放對(duì)于大氣環(huán)境所造成的影響在可以接受的范圍內(nèi)，不需要做進(jìn)一步的評(píng)價(jià)和預(yù)測。

3.2 大氣環(huán)境防護(hù)距離設(shè)置

根據(jù)《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則大氣環(huán)境》（HJ2.2-2018）中對(duì)大氣環(huán)境防護(hù)距離的要求，通過采用估算模式AERSCREEN計(jì)算某再生塑料生產(chǎn)企業(yè)技改項(xiàng)目無組織排放廢氣對(duì)廠界四周貢獻(xiàn)濃度。以污染因子非甲烷總烴為例，其無組織排放對(duì)廠界四周貢獻(xiàn)情況見表3。

表3 無組織排放廢氣對(duì)廠界四周貢獻(xiàn)濃度一覽表

生產(chǎn)車間無組織非甲烷總烴對(duì)四周廠界貢獻(xiàn)濃度可滿足《工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物排放控制標(biāo)準(zhǔn)》（DB13/2322-2016）表2其他企業(yè)邊界大氣污染物濃度限值，且廠界外貢獻(xiàn)濃度未超過環(huán)境質(zhì)量濃度限值，可不設(shè)置大氣環(huán)境防護(hù)距離。

4 結(jié)語

綜上所述，廢塑料的再生利用過程中將會(huì)伴隨著很多有毒有害污染物的產(chǎn)生，不僅會(huì)給大氣環(huán)境帶來很大程度的危害性，還會(huì)對(duì)影響范圍內(nèi)的居民身體健康造成嚴(yán)重威脅。因此，在具體的廢塑料再生利用項(xiàng)目實(shí)施過程中，企業(yè)一定要在政府部門的協(xié)同作用下積極進(jìn)行大氣環(huán)境影響程度分析，對(duì)于排放的有毒有害污染氣體，采取科學(xué)有效的措施來進(jìn)行治理，并以此為依據(jù)來進(jìn)行大氣防護(hù)距離的科學(xué)設(shè)置，盡最大限度降低廢塑料再生利用對(duì)大氣環(huán)境造成的污染。