張友根
廢舊塑料包裝再生塑料資源化,其清洗、破碎、造粒過程中的二次污染成為白色污染的一個重要組成部分。廢舊塑料通常在不同程度上沾有各種油污、灰塵、泥沙和垃圾等,必須清洗掉夾雜物及附著的污染物,才能提高再生制品的質量。我國廢塑料再生行業(yè),許多企業(yè)至今仍然沿用傳統(tǒng)的清洗工藝路線,各種污染物難以徹底清除,致使產(chǎn)品循環(huán)利用的綠色經(jīng)濟附加值大打折扣。
《廢塑料加工利用污染防治管理規(guī)定》指出,加強廢塑料加工利用的污染防治,保護人民群眾身體健康,保障環(huán)境安全,促進循環(huán)經(jīng)濟健康發(fā)展。創(chuàng)新驅動清潔高效的生態(tài)環(huán)境保護的綠色清洗是目前廢塑料回收再生塑料資源化循環(huán)利用研究的重要篇章。
本文結合實例,研討了水清洗、無水清洗二類綠色清洗解決方案的創(chuàng)新驅動,指出基于生態(tài)環(huán)境保護準則創(chuàng)新驅動綠色清洗,才能持續(xù)廢舊塑料循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展。
廢舊塑料包裝再生塑料資源綠色清洗是防范清洗二次污染風險、深化生態(tài)環(huán)境保護的可持續(xù)創(chuàng)新的策略。
綠色清洗解決方案研究的廢舊塑料類型。按循環(huán)經(jīng)濟及塑料壽命周期的范疇,廢舊塑料包裝資源循環(huán)利用根據(jù)其利用價值可分為終結塑料壽命周期的循環(huán)利用和延續(xù)塑料壽命周期的循環(huán)利用,前一類廢舊塑料的循環(huán)利用一般不需要清洗或對清洗無嚴格的要求,后一類廢舊塑料的循環(huán)利用對再生塑料資源化必須對粉碎處理的廢舊塑料清洗且有嚴格的清洗標準。
綠色清洗解決方案研究的廢舊塑料污染物范疇。廢棄塑料包裝的品種及來源不同,污染形式及污染物種類也不相同,主要有以下幾種污染:溶解物污染:有機物污染:PH值污染:塵埃污染;油脂污染:顏色及顏料污染;有毒物質污染、有機粘結劑污染;微生物污染;夾雜物:塵埃、非高分子類垃圾夾雜物。
綠色清洗解決方案的廢舊塑料清洗的環(huán)保價值觀?;谏鷳B(tài)環(huán)境保護準則,首先制訂環(huán)保策略、污染風險預測、潔凈度評估標準、環(huán)境保護設施及編制環(huán)境風險應急預案?!熬G色”表征廢棄塑料清洗技術以生態(tài)環(huán)境保護為準則,以“綠水青山”的環(huán)保價值實現(xiàn)“金山銀山”的經(jīng)濟價值。環(huán)保價值統(tǒng)帥經(jīng)濟價值,經(jīng)濟價值無條件服從于環(huán)保價值。清洗技術不產(chǎn)生二次污染的風險,實現(xiàn)零污染物排放。
綠色清洗解決方案廢舊塑料綠色清洗質量。廢舊塑料回收再生為循環(huán)利用的塑料原料,不論進入清洗工序前的廢塑料含有塑料類多少種、污染多大量和夾雜物多復雜,清洗后物料的潔凈度必須控制在一定范圍內,殘留水分,才能進入后續(xù)再生塑料資源化的循環(huán)利用處理工序/工藝。
綠色清洗解決方案的可持續(xù)發(fā)展。清洗生產(chǎn)線智能化,塑料性能清洗無損化,節(jié)能降耗高值化,質量控制及管理網(wǎng)絡化,污染物資源循環(huán)利用化。創(chuàng)新驅動功能個性化綠色清洗技術。廢舊塑料包裝受污染及污染物的種類、性能不同,清洗技術既有共享化,又有個性化,個性化實現(xiàn)高效潔凈化清洗。采用節(jié)能環(huán)保技術與裝備。
水清洗是目前最為常用的廢舊塑料包裝資源再生塑料清洗的方法。綠色環(huán)保化是水基清洗的基本準則和核心原則。水資源節(jié)約型清洗工序,清洗分兩步進行,粗洗時使用循環(huán)水,可將漂洗工序排出的水進入清洗工序,只有清洗時產(chǎn)生廢水排放。廢塑料進行清洗時應選用可生物降解的環(huán)境友好類型脂肪醇乙氧基化物、聚乙二醇類表面活性劑。在進行脫墨、脫膠、脫漆清洗時,浸泡過程中的清洗劑溶液應盡量少的進入下一工序,可采取出料后脫水的方式加以避免。
廢舊塑料包裝資源再生塑料資源綠色水清洗技術的創(chuàng)新驅動的重點:綠色環(huán)?;咝逑醇夹g與裝備開發(fā);耗水、耗藥節(jié)約型清洗技術的開發(fā);環(huán)保高效功能化清洗劑的開發(fā);清洗液循環(huán)應用技術的開發(fā);外排水質達標技術的開發(fā);綠色功能化環(huán)保清洗劑的開發(fā)。
回收的廢塑料往往要先進行分離。廢舊包裝塑料資源能源不同,其夾雜物種類及形式也不同,水清洗分離實現(xiàn)廢塑料分類回收純凈化,為廢舊塑料資源循環(huán)利用奠定基礎。
3.1.1 綠色水清洗薄膜類碎片分離技術解決方案的創(chuàng)新驅動
薄膜類廢舊塑料碎片之間的粘滯性很強,分離是實現(xiàn)綠色清洗的技術關鍵,解決方案的創(chuàng)新驅動要點:開發(fā)功能化摩擦分離清洗技術與設備解決薄膜之間的在清洗過程中粘滯達到完全分散,開發(fā)清洗水和廢舊塑料碎片兩者之間運動路徑協(xié)調性的技術與結構,提高清洗潔凈度。
東莞市賽柯機械有限公司新一代高效、節(jié)水型清洗設備,塑料碎片清洗度達到一級凈片要求。清洗裝置整體結構呈橢圓形,采用兩組滾筒作為循環(huán)清洗水槽動力。物料被送入循環(huán)清洗水槽后,在水槽內循環(huán)流動漂洗行程達到15m,通過兩個滾筒的強烈剪切摩擦、撕離,泥沙等夾雜物沉入底部,通過底部篩網(wǎng)排水口排出。清洗完成后,送入擠干脫水機中。為客戶提供項目方案設計、工藝流程規(guī)劃,制定最優(yōu)化的設備組合方案,根據(jù)特殊需求設計制造清洗裝備。
秦皇島力諾機械加工有限公司廢塑料薄膜清洗機經(jīng)過不斷完善,解決了機內可控水位、摩擦力、分散力、清洗水與物料行走速度之間的匹配等問題,提高薄膜分離效率,降低清洗水的用量。
3.1.2 綠色水清洗非塑料夾雜物分離技術解決方案的創(chuàng)新驅動
垃圾廢舊塑料含有種類較多非塑料夾雜物的,綠色水清洗首先清洗分離此類夾雜物,有利于減小廢舊塑料中硬雜物在破碎過程中對設備的破壞,提高清洗生產(chǎn)線的綠色壽命周期。
德國Herbold公司廢舊塑料夾雜物分選—清洗一體化分選分離生產(chǎn)線,利用保持流動的清洗水對廢塑料中所夾雜的砂石、金屬、玻璃、紙屑進行去除,同時對將進入下一步工序的廢塑料清洗。一體化設備包括兩根輸送攪拌螺旋、一套進排水管線系統(tǒng)、一個加料口和三個物料沉降口。廢塑料混雜物從左側的加料口加入,通過兩根輸送攪拌螺旋的旋轉,一邊向設備右端輸送,一邊實現(xiàn)在水流中的清洗。在這一過程中,根據(jù)物料的密度差異,會在設備的不同位置發(fā)生沉降。對應于不同物料的沉降位置,設備設置了三個物料沉降口。左側沉降口用于沉降砂石、玻璃、金屬等密度大的沉重物料,沉降口下端連接一個螺旋輸送器,用于將沉降物從沉降口的水中排出。中部沉降口用于紙漿等漿料沉降物,由于漿料類物料無法使用螺旋輸送器輸出,因此中部沉降口直接連接排出管。右側沉降口用于收集廢舊塑料碎片,沉降口下端同樣連接一個螺旋輸送器,用于排出分選、清洗后的廢舊塑料材料。
3.1.3 綠色水清洗密度分離技術解決方案的創(chuàng)新驅動
利用物料的不同密度,在特定密度液體中的沉浮特性,創(chuàng)新高效分離技術與設備,使之分離,獲得單一的塑料。水力旋流密度離心塑料分類分離,有效地將密度大于和小于1g/cm3的塑料分離,分離率可達99%。
德國Flottweg公司旋液離心密度分離技術特點是:將需要處理的混雜廢塑料碎片放入清洗水或清洗液中,利用離心機的高速轉動,實現(xiàn)清洗、分選及脫水。根據(jù)不同廢塑料和清洗液體的密度差異實現(xiàn)分選。通過離心轉子與螺旋設計相結合,在清洗物料的同時實現(xiàn)了密度分選。螺旋輸送物料的同時,離心作用又可以實現(xiàn)物料的脫水,減輕了后續(xù)物料干燥工序的壓力,有效了降低了能耗。含有混雜廢塑料的清洗液從離心清洗設備的左端轉軸中部管道流入,在離心轉子的中部出口流出至離心腔室,在離心力的作用下被甩向筒壁。在這一過程中,密度大于清洗液密度的廢塑料物料會集中在筒壁附近,而密度小于清洗液密度的廢塑料物料會在清洗液的內側。離心轉子上的螺旋對廢塑料物料起到輸送作用,密度大的物料被輸送螺旋輸送到設備的右端出口,密度小的物料被輸送到設備的左端出口。去除物料的清洗液體通過離心機出口排出。
3.1.4 綠色水清洗浮選分離技術解決方案的創(chuàng)新驅動
浮選分離法使用潤濕劑、發(fā)泡劑、電解質以及調節(jié)溶液的PH值,改變塑料表面的親水性和疏水性,提高分離精度。
木質素磺酸鈣、單寧酸。甲基纖維素、十二烷基苯磺酸鈉等潤濕劑改變濕潤表面的潤濕性,使某些疏水性塑料的表面在潤濕劑的作用下,由疏水性變?yōu)橛H水性而在水中下沉,而仍為疏水性塑料的表面粘附氣泡而上浮,兩者實現(xiàn)分離。
顆粒大小、粒子密度,碎片形狀對浮選精度也有影響,低密度、小粒徑最易漂浮,高密度、大粒徑最易下沉,兩者分離的精度也高。
實現(xiàn)精確的分離,需預先做試驗,確定潤濕劑的類型及溶液的濃度、碎片的大小及形狀等技術數(shù)據(jù),才能取得高的分離精度。
普寧市豫利普環(huán)保設備有限公司廢舊塑料浮選比密度分離性能更優(yōu)越,在清洗過程中自動過濾泥沙、紙漿、雜質。機身裝置浮水料,撈料螺旋絞籠,密度小的浮水料可直接分離,節(jié)省工序,使用方便。機體底部采用機械葉片螺桿旋轉原理,快速磨擦清洗物料上的油污、膠水紙漿等雜質;泥沙及紙漿經(jīng)濾網(wǎng)排出,達到理想清洗分離效果。
3.1.5 綠色水清洗水資源節(jié)約型解決方案的持續(xù)創(chuàng)新
水清洗最大的缺陷是耗費大量的水資源。水資源節(jié)約型成為綠色水清洗解決方案持續(xù)創(chuàng)新的重點。
東莞市綠豐環(huán)保機械有限公司廢舊塑料分離池底部裝配有獨立反螺旋,螺旋頂端裝配大口徑蝶閥,清理維護時只需要打開蝶閥,啟動反螺旋,池底泥沙等污漬自然排干凈,無需人工深入池底清掃。大型漂洗池底部配置有多個錐形泄渣裝置,當池底污漬或泥沙沉積過多時,只需打開泄渣閥即可單一的將池底部沉淀污漬及泥沙排出,無需更換整池水,大大節(jié)省漂洗用水量。配套的污水循環(huán)過濾設備,可以配套的完全生產(chǎn)過程中廢水的處理使之循環(huán)再次使用,達到環(huán)保排放的標準。
清洗生產(chǎn)線裝備功能模塊化組合,實現(xiàn)更加便利快速的現(xiàn)場安裝和拆卸,維護以及保養(yǎng)也更加方便,轉場時也可以快速運輸,大大提升生產(chǎn)效率;提高清洗工藝及功能的靈活性,提高設備資源的利用率,實現(xiàn)資源節(jié)約型、運行成本低值化的功能個性化清洗技術。
東莞綠豐環(huán)保機械有限公司塑料薄膜回收清洗生產(chǎn)線開放式組合,實現(xiàn)不同的清洗對象和功能。生產(chǎn)線配有輸送上料機、快速破碎清洗機組、串聯(lián)式高速摩擦清洗機、自動漂洗輪組、自動撈料瀝水機、均化輸送機、軟料強制脫水機、吸料機、同步循環(huán)干燥機、攪拌輸送機,可根據(jù)用戶實際情況靈活組套,實現(xiàn)多次摩擦清洗,二次粉碎清洗、高溫低溫復合清洗、以及沉水料和浮水料自動分離漂洗等多種功能,也可簡化為開放式半自動清洗設備。另外還可根據(jù)不同用戶要求設計中央控制系統(tǒng),實現(xiàn)二次控制、程序控制。
功能化綠色水清洗技術解決方案指為特定的廢舊塑料實現(xiàn)特定的再生資源類型而制定的綠色水清洗技術解決方案。塑料包裝的專用化、標識化、美觀化等發(fā)展,推動了功能化廢舊塑料水清洗技術解決方案的的創(chuàng)新驅動。
3.3.1 廢棄PET瓶再生紡織纖維級資源綠色常溫水清洗技術解決方案的創(chuàng)新驅動
廢舊PET再生塑料資源最主要的用途是制作滌綸短纖維,綠色清洗持續(xù)創(chuàng)新主要體現(xiàn)在節(jié)能節(jié)水降耗高效高速清潔生產(chǎn)。
廢棄PET瓶經(jīng)分揀清理粉碎,內含夾雜物主要為熱收縮的PP商標紙、塵埃、PP瓶圈,污染物主要為液體及粉末的殘留體。
廢棄PET瓶片清洗包括浮洗和漂洗等工序。浮洗可以有效去除夾雜物;漂洗可以有效去除污染物,使瓶片表面的PH值趨于中性,確保瓶片的潔凈度和透明度。
常規(guī)的高溫浮洗,不但部分高分子發(fā)生水解或降解、降低了PET材料的粘度,而且浪費能源、易產(chǎn)生二次污染。北京惠佳祥公司針對傳統(tǒng)的廢舊PET瓶片高溫清洗造成嚴重的環(huán)境污染的環(huán)保缺陷,開發(fā)出整套的PET瓶片常溫清洗技術,清洗劑、廢水循環(huán)利用,不但實現(xiàn)廢舊PET性能優(yōu)質再生,而且實現(xiàn)節(jié)能降耗清潔化清洗。
整套清洗流水線從整瓶進機到凈片包裝分為三道工序:
1) 粉碎及除去固體夾雜物的綠色水基清洗技術創(chuàng)新
使用清洗機-粉碎機一體化的裝備,在粉碎的塑料碎片直接進入水清洗筒,減少了中間環(huán)節(jié),提高了生產(chǎn)效率,除掉80%以上的泥沙等夾雜物。清洗過的碎片進入甩干機。本工序用水為漂洗工序的廢水,不使用清洗劑,排出的廢水為中性偏堿性,PH值7~8,可澆花、澆樹、澆灌農(nóng)田。
2) 常溫浮洗除污凈化的綠色水基清洗技術創(chuàng)新
公司開發(fā)的PET瓶片常溫清洗劑,能快速除去油污,有效溶解糖分、礦物沉淀、霉?jié)n、銹斑等污漬,能快速滲透和清除商標紙及粘合劑,使軟化后的粘合劑在搓洗過程中去除干凈。在預洗工序過來的經(jīng)過脫水的瓶片,直接進入帶式清洗機,在含有6%除污清洗劑的水溶液中搓洗20~30分鐘后,清除油污、粘膠等難以去除的污漬,從出料口進進甩干機,經(jīng)甩干機甩出的清洗液再返回到清洗機中循環(huán)使用。經(jīng)甩干機脫水后的瓶片,直接進入下道工序。本工序沒有廢水產(chǎn)生。
水基清洗溶液濃度根據(jù)碎片污染及除污實際,調節(jié)及恒定溶液濃度。
3) 漂洗分離及風選分離甩干潔凈化的綠色水基清洗技術的創(chuàng)新
用清水將第二道清洗工序殘留的清洗液洗凈,同時漂出剩余的比重小的浮料雜質(如PP,PE等)。從第二道清洗工序出來的瓶片先進入螺帶式漂洗機(搓洗10~15分鐘),再過兩道漂洗槽,經(jīng)甩干機脫水及風選分離出紙屑、線頭等輕薄微細夾雜物,即完成清洗工藝,得到潔凈化PET碎片。漂洗廢水不含清洗劑,排進蓄水池供第一道清洗工序使用,實現(xiàn)水資源循環(huán)利用。
3.3.2 廢棄PET瓶再生瓶級資源綠色水清洗技術解決方案的創(chuàng)新驅動
廢棄PET瓶綠色再生瓶級資源,純凈化清洗是實現(xiàn)瓶—瓶的的高值化循環(huán)永續(xù)利用的創(chuàng)新驅動的核心技術。
克朗斯廢舊PET瓶回收系統(tǒng)[3],最大限度地將PET資源的原有價值挖掘出來,實現(xiàn)瓶—瓶永續(xù)循環(huán)利用,技術關鍵是創(chuàng)新廢舊PET瓶片純凈化水清洗技術。廢舊PET瓶片純凈化清洗系統(tǒng)包括干式分離工序和濕式清洗去污工序,濕式清洗去污工序包括密度分離工步和多級去污工步,每個工序/工步實現(xiàn)不同的清洗目的:
1) 廢舊PET瓶片預處理。厚度和尺寸一致性的PET碎片進入清洗流程,保證PET碎片在去污反應器中的實現(xiàn)相同的處理工藝條件,從而縮短了清洗時間和清洗效率。清洗在真空反應器中進行,優(yōu)化溫度控制下,降低清洗工藝溫度,無需對被清洗碎片施加過多的機械壓力或者熱壓力,提高清洗純凈度以及顏色質量一致性等。
2) 干式離心分離工序。分離目的不但要除去廢舊PET瓶粉碎混合物中的顏色標簽、PP瓶蓋及瓶圈,而且要保證保證標簽顏色不污染PET瓶片。常規(guī)的高溫水清洗工藝,混合物中顏色標簽受熱后,顏料脫落,污染清洗水和塑料碎片,清洗得不到純色的塑料碎片。干式離心風選,廢舊PET瓶粉碎混合物相互之間不產(chǎn)生交叉污染,塑料碎片保持本色純潔度。粉碎后PET碎片混合物在光溫下實現(xiàn)預干燥,在干式物理清洗過程中,大部分的顏色標簽、沙粒和附帶贓物顆粒的夾雜物都會通過噴射和摩擦力進行機械移除,分離出單純的PET碎片。
3) 濕式密度分離工序。PET碎片經(jīng)干式清洗分離處理后,進入濕式密度分離工序,密度小的殘留的標簽和粘著物在濕式密度分離器中,在下沉或漂浮的水清洗過程中,與密度較大的PET碎片分離開來,得到不含夾雜物潔凈PET碎片。
4) 濕式多級除污工序。潔凈化PET碎片進入濕式堿處理除污工步,在加熱到去污溫度(大體上低于PET塑料的熔化溫度)的加熱蝸桿中對混合物進行輕柔均勻的加熱,所涉及到的贓物顆粒,如懸浮的油墨顆粒和附著物,在堿洗過程中以殘留物的形式得到去除。加熱溫度不能過高,否則會降低PET原料粘度及發(fā)生乙醛小分子分解,喪失成型PET瓶的原料性能。濕式堿處理介質為堿性蘇打水。潔凈化PET碎片專用的過濾系統(tǒng)確保除污清洗持續(xù)潔凈清洗效果,PET碎片濕洗過程會產(chǎn)生污染負荷,如果不在洗滌過程中添加適量凈水,水溶液的污染度會提高,清洗潔凈度發(fā)生變化,無法滿足用于食品級的回收PET的純凈度標準。系統(tǒng)清洗水的控制系統(tǒng),根據(jù)清洗水的污染度,持續(xù)恒定清洗溶液濃度值,清洗產(chǎn)生的污染負荷就會隨著廢水一起排出,凈水達到最大利用率,廢水中的污染度保持在一個很低的水平。加之熱損失和能量損失的最小化,確保了使用內濾洗滌液對PET碎片洗滌的低碳排放。多次多級連續(xù)熱水漂洗去污,清潔度在除污過程中逐級太高,達到深層清潔清洗,最后級為清水漂選,得到達到食品級清潔度的PET碎片。
5) 干燥純凈化分離工序。潔凈干燥的PET碎片再一次根據(jù)顏色對碎片進行分類挑揀,用磁性分離去除所有的金屬微粒,熱風干燥達到設定含水率,實現(xiàn)深度凈化,得到可直接成型的PET瓶的食品級純凈的PET碎片,密閉盛放。
北京盈創(chuàng)再生資源有限公司憑借其采用的“深層清洗”和“深度凈化”的綠色清洗技術,實現(xiàn)了從塑料瓶—消費后廢瓶—再生聚酯切片—塑料瓶的永續(xù)循環(huán),取得了美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)及歐洲ILSI(國際生命科學研究所)標準認證后,成為中國唯一的通過了衛(wèi)生部、質檢總局審核的廢舊PET瓶再生食品級PET切片原料的企業(yè),產(chǎn)品遠銷歐美市場,從而結束了中國不能夠生產(chǎn)出再生食品級聚酯切片原料的歷史。
3.3.3 廢舊農(nóng)地膜一體化綠色水清洗生產(chǎn)線解決方案的創(chuàng)新驅動
廢舊農(nóng)地膜具有(50-60)%的大量的泥沙,為回收清洗過程帶來技術創(chuàng)新機遇。農(nóng)膜的清洗包括去除油污清洗、刷洗、冷水漂洗、干燥等工序。農(nóng)膜清洗流程:堿水清洗(去除油污)→刷洗→冷水漂洗→晾干。
英國恩派特針對回收農(nóng)地膜污染的特點,自主研發(fā)生產(chǎn)線破碎效率高、清洗及干燥能力強的純凈化清洗生產(chǎn)線。清洗生產(chǎn)線進行五道清洗和二道漂洗,清洗工序及設備(清洗工序)/功能如下:入料輸送帶/均勻喂料;撕碎機/帶水撕碎成捆或松散編織袋、同時進行預洗、去除泥沙及可能存在的小石子之類異物;螺旋清冼機(第一道清洗)/清冼一類污染物;螺旋清洗機(第二道清洗)/清冼二類污染物;漂洗沉淀池(第一道漂洗)/分離一、二類污染物;螺旋清洗機(第三道清洗)/清洗三類污染物;臥式摩擦清詵機(第四道清洗)/清洗四類污染物;漂洗沉淀池(第二道漂洗)/分離三、四類污染物;臥式摩擦清洗機(第五道清洗)/全面進行一次綜合清洗;離心脫水機/物料脫水;熱風干燥系統(tǒng)/進一步烘干,達到含水量標準。根據(jù)客戶的切實需求并結合客戶所在地區(qū)的實際情況,定制一體化解決方案。
張家港市普瑞塑料再生設備有限公司開發(fā)了具有專有技術的農(nóng)地膜清洗回收造粒生產(chǎn)線,解決了農(nóng)地膜回收清洗中的泥沙、用水等問題。清洗工藝流程:破碎后的物料經(jīng)過高速螺旋清洗和脫沙機排沙,然后進入拍打清洗分離機,物料在水中塑料伸展,在雙軸的拍打進一步排沙和沉淀分離,然后進入低速磨擦洗,進一步清洗,進入下一級漂洗槽清洗分離,螺旋上料塑料進入擠干機,擠出物料處于半塑化狀態(tài),含水約為7-8%,通過風送進入儲料間自然蒸發(fā)水分。
東莞市綠豐環(huán)保機械有限公司廢舊地膜(農(nóng)膜)破碎清洗線,廢棄薄膜收集回來后首先進行預處理切斷或撕碎,使大卷成捆的廢舊薄膜成小塊狀,然后投入至除沙機中進行除沙處理,經(jīng)過除沙過后的薄膜進入破碎機中進行細碎處理,破碎時加注水進行破碎,可以起到初步清洗的作用。破碎機底部配洗脫機,可以將物料上的泥沙及臟水甩出,甩干過的薄膜進入強力摩擦洗料機中進行摩擦清洗,此段加注水進行摩擦清洗,此機為我公司專業(yè)為地膜除沙清洗而設計,清洗泥沙在99%以上。清洗過后的薄膜進入沉浮漂洗水槽中進行漂洗,漂洗完的薄膜料由挖料機挖入擠干機中進行擠干脫水。后續(xù)可接造粒機制成顆粒。
3.3.4 廢舊塑料編織袋一體化綠色水清洗生產(chǎn)線解決方案的創(chuàng)新驅動
廢舊塑料編織袋盛裝物料種類繁多,表面印刷粘附及夾雜物多元化,比廢舊塑料瓶類更難于清洗,多能綜合化成為其一體化綠色水基清洗生產(chǎn)線解決方案的創(chuàng)新驅動技術的核心。
百聯(lián)盛世編織袋粉碎—清洗一體機,廢舊塑料經(jīng)過粉碎后立即進入清洗的過程,粉碎、清洗后的廢舊塑料再制成各種塑料顆粒,就重新成為塑料制品的原料。設備底部安裝清洗裝置,可使物料在粉碎的同時,進行清洗,做到一機多能,大大節(jié)省了工人勞動強度,破碎率高、清洗效果好,方便快捷,有效的節(jié)約生產(chǎn)成本。刀芯結構采用組合合金刀、5~15位剪切,高承載力軸承、高強度篩網(wǎng)、刀架及刀盒高精度加工,防止卡料,封閉式刀架在高速旋轉過程中,有利于脫水下料,大幅度提高效率及產(chǎn)量。為節(jié)省刀具的刃磨及安裝時間,在磨動刀時,可以不拆下動刀,用角磨機修磨刃口;定刀拆下刃磨,安裝時只調整定刀,可減少刃磨、安裝、調整時間,提高效率。粉碎—清洗一體機可與甩干機組合為粉碎—清洗—干燥一體化清洗生產(chǎn)線。
杰能環(huán)??萍加邢薰咀孕醒邪l(fā)創(chuàng)新生產(chǎn)的新型水泥編織塑料袋清洗污水榨泥處理器,主要作用是把固體夾雜物從洗砂泥漿中分離出來。其主要結構是由轉鼓,內置的螺旋輸送器,進料管,排渣口,排液口和驅動裝置,潤滑裝置組成。外置輸送泵將含水率較高的污泥和高分子絮凝劑通過進料管送入離心機內,由于轉鼓的高速旋轉和摩擦,污泥在轉鼓內和轉鼓一起高速旋轉,形成一個同心的液層,離心力的作用使固體沉降到轉鼓內壁而液體通過排液口流出,因為轉鼓被做成圓錐體,在圓錐體的最小端留有排渣口,這樣就保證了液體不會從排渣口流出。同時螺旋輸送器以與轉鼓略有差異的轉速旋轉,將固體推向轉鼓的排渣口。專有的節(jié)能模式,節(jié)水,停機時用少量清水沖洗,開機時免沖洗,無需冷卻水。自主開發(fā)了專用的節(jié)電水清洗技術,節(jié)電率達到15%~20%。
超聲波清洗是物理作用,不需摩擦清洗結構,輻射不受薄膜黏連、塑料碎片的形狀、污染物類型及性能等清洗條件的限制,清洗徹底潔凈,尤其適用于清除牢固地附著在基底上的油脂性污垢。超聲波清洗劑采用化學溶劑或水基清洗劑。
超聲波超聲波發(fā)射器向盛有廢舊塑料的清洗槽輻射超聲波,并產(chǎn)生空化,由空化氣泡運動產(chǎn)生的微沖擊流或由氣泡崩塌產(chǎn)生的高強度沖擊波,作用于附著在塑料碎片表面的污垢,離散污染物和塑料碎片之間、污物層之間的吸附力。加速可溶性污物和廢塑料之間的駁離及污染物自身的溶解,從而達到清洗的目的。清洗速度快、質量高、易于實現(xiàn)自動化。
江蘇飛鴿友聯(lián)機械有限公司廢棄PET瓶片超聲波清洗回收生產(chǎn)線,整個系統(tǒng)配置包括分離單元,標簽剝離,破碎清洗以及干燥單元等,處理后濕度PVC<2000 ppm、PE和PP<240 ppm,生產(chǎn)量包括四個規(guī)格:300 kg/h、500 kg/h、1000 kg/h、2000 kg/h,或根據(jù)客戶需求配置。
水基清洗劑與水相溶水,可以加水稀釋使用,借助于含有的表面活性劑、乳化劑、滲透劑等的潤濕、乳化、滲透、分散、增溶等作用來實現(xiàn)對油污、油脂、油墨類,以及電鍍類等污染物的清除清洗。
綠色水基清洗劑的創(chuàng)新驅動要點:低發(fā)泡、低殘留、易處理;具有極強的滲透、分散、增溶、乳化作用,溶解完全,易漂洗,不破壞被清洗的塑料材質及設備的壽命周期;清洗劑中不能含有對操作人員造成傷害的易揮發(fā)的有機溶劑,不含有磷等國家明令禁止的富氧成分,廢水后續(xù)外排的綠色生化可治理性;優(yōu)良的水溶性,用量少,能耗低,能以高回收率回收清洗劑并反復利用。
3.5.1 多能化有機污染綠色清洗劑的創(chuàng)新驅動
根據(jù)廢舊塑料污染物的種類及特性,以及清洗的形式,開發(fā)多能化有機污染綠色清洗劑,提高清洗的綠色經(jīng)濟效益和清潔化質量。
徐州金新貝洗滌劑有限公司致力于廢舊塑料的再生利用清洗劑的開發(fā)?;谇逑闯龈哔|量的再生塑料的理念,科技融入到研發(fā)、生產(chǎn)中,開發(fā)節(jié)約資源,防止環(huán)境污染的功能化清洗劑。清洗聚酯瓶片上的多種污染物,清洗后的材料干凈白亮,光澤好。
RT-844是我國自主研發(fā)的環(huán)保型水基塑料清洗劑,無毒、無腐蝕、不燃、不爆,不會對塑料本身造成性能方面損壞,清洗后直接用清水沖洗不產(chǎn)生二次污染。強力滲透乳化,去污速度快,可去除各種廢舊塑料薄膜、塑料袋、編織袋、PET瓶等表面的油污、印刷字跡、圖案等污漬。
諾而曼環(huán)保科技有限公司環(huán)保型水基清洗劑,能與多種彈性體、塑料更好的相容,濕潤及滲透性能優(yōu)秀,可以有效清除油污和脂油脂,不會腐蝕、氧化、溶解、容脹、脆化等。為客戶制訂清洗劑配方及解決方案,改善工藝,提高生產(chǎn)效率,降低清洗成本。
3.5.2 功能化廢舊塑料表面涂裝綠色清洗劑的創(chuàng)新驅動
廢舊塑料薄膜油墨清洗劑的創(chuàng)新驅動。沈陽市潔威科技有限公司JW編織袋油墨清洗劑,無污染、無腐蝕、不燃燒,可將編織袋上面的印刷油墨清除干凈,清洗效率高達95%以上,不會對編織袋本身材料造成任何損壞,清洗一噸編織袋的總費用不到200元。北京恒安凱利科技發(fā)展有限公司最新研發(fā)了恒安509(冷洗型)塑料薄膜印刷油墨清洗劑,無腐蝕,無需加熱,可直接用冷水浸泡清洗,清洗一噸塑料薄膜的清洗劑費用約60元。
廢舊塑料綠色表面脫漆劑的創(chuàng)新驅動。廣州再生塑料技術中心聯(lián)合國內大型廢舊塑料回收企業(yè)和院校教授開發(fā)出針對廢舊塑料表面脫漆的海離子清洗劑,以清潔有用的酯、微生物、陰陽離子(統(tǒng)稱為海離子)為主體成份,在熱能或電磁波的作用下,有效地切斷表面膜分子枝接璉形或碎電脫落,有效除掉各種廢舊塑料表面的漆層,對絕大多數(shù)漆面均有特效;成本低,與酸堿法成本相當,甚至低少傳統(tǒng)方法清洗成本;不影響基材,還原基材本色,不會出現(xiàn)變黃,變白,變脆等負面影響。清洗過程無味、無毒、不燃燒,環(huán)保,清潔劑可反復使用,廢水量少且處理簡單,綠色附加值高。
廢舊塑料綠色表面脫鍍退鍍劑的創(chuàng)新驅動。廣州再生塑料技術中心海離子H328廢舊ABS塑料脫鍍退鍍劑,只需1~2小時,全面徹底清除各種金屬鍍層,不傷害片基材質、不發(fā)黃等特性,工藝過程達到不燃燒、無煙、無味、無毒、無害。
無水清洗采用空氣作為清洗介質,所以在整個清洗過程中沒有污水產(chǎn)生,以及泥沙、粉塵等其他的雜質集中收集,不產(chǎn)生二次污染,節(jié)約水資源,成本要低30%。廢舊塑料包裝薄膜綠色無水清洗(干洗)是目前相關研究的重點領域,無水清洗技術、工藝和設備都處于探索階段。日本、歐洲的一些企業(yè)正在進行這方面的研究及應用,如日本EINTECS技術研究所提出了能對所有的廢舊塑料進行干法清洗技術。墨西哥初創(chuàng)企業(yè)開發(fā)了一種全新無水清洗廢舊塑料技術,相比水清洗,只需要使用50%的能源,能夠回收處理90%的塑料產(chǎn)品。
無水清洗回收設備主要由皮帶上料機、單軸撕碎機、攪拌定量喂料、無水清洗機、高速摩擦清洗機和凈料及干渣收集等設備組成。無水清洗過程中,清洗介質與清洗力兩個因素共同發(fā)揮作用。清洗介質采用空氣,壓縮空氣提供清洗動力。
無水清洗工藝主要流程:
預處理——廢塑料薄膜的干法清洗工藝對物料的基本要求為:其形狀為不規(guī)則的圓形,直徑尺寸范圍在5至15mm;利用氣流干燥法,廢塑料碎片殘留水分≤1.0%,堆積的松密度10~30 kg/cm3之間。
干粗洗清除夾雜物及分離——風選離心分離去除干燥碎片中夾雜的較大的砂粒、泥塊、小石塊等夾雜物,避免后續(xù)清洗過程中的擁堵、纏繞等現(xiàn)象的發(fā)生。
干精洗除污及分離——預處理階段不易去除的粘附在塑料破片上不易去除的污垢、夾雜物,進入清洗階段被分離和清除,得到干凈的塑料碎片。經(jīng)預處理的廢塑料碎片在清洗裝置中,在壓縮空氣驅動下碎片之間互相碰撞、摩擦和研磨,附著碎片上的污垢脫離碎片,在空氣動力作用下,被送到旋風分離裝置,污染物和塑料碎片兩者分離,得到干凈的廢舊塑料碎片。
脫水和干燥——純凈的塑料碎片在熱風干燥作用下,實現(xiàn)脫水和干燥處理,完成清洗。
無水清洗的局限性——清洗劑為空氣,只能清洗經(jīng)過分揀除去標簽物、表面色彩涂裝及高分子粘結劑的廢舊塑料后的廢舊塑料。
廢塑料薄膜的干法清洗工藝對物料的基本要求為:其形狀為不規(guī)則的圓形,直徑尺寸范圍在5至15mm,廢膜片干燥程度為殘留水分≤1.0%,干燥的廢膜片的堆積密度在10至30 kg/cm3之間。國內對廢塑料薄膜的干法清洗技術研究剛剛起步,其技術、工藝和設備、清洗介質等都處于探索階段。塑料包裝制品的塑料材料、規(guī)格、形式多元化、多樣化催生功能化廢舊塑料無水清洗設備的創(chuàng)新驅動。
引進國外先進技術,創(chuàng)新驅動無水清洗技術與設備。東莞綠豐環(huán)保機械有限公司在吸收引進德國、意大利的先進技術,結合廢塑回收領域自身行業(yè)特點,在LDPE薄膜回收領域率先采用干洗除沙技術、針對膜料的高韌性特點開發(fā)離心式分段粉碎技術、成品半塑化擠壓脫水技術;在HDPE及PP硬膠回收領域率先采用“流體分離清洗”,對其成品率先開發(fā)使用“脈沖式氣流分選”技術。2014年,張家港海濱機械通過和沙特客戶合作,獲得了無水清洗的核心關鍵技術,開始制作樣機,反復測試,努力于創(chuàng)新驅動功能化的PE、PP、PVC等薄膜及農(nóng)用薄膜、大棚薄膜等無水清洗回收設備、工業(yè)薄膜無水清洗回收設備、廢舊薄膜無水清洗回收設備、飼料編織袋無水清洗回收設備。2016年通過對客戶使用情況的調查,積累了寶貴的經(jīng)驗數(shù)據(jù),對無水清洗設備進行技術改進,2017年在國內推廣無水清洗回收技術。
自主持續(xù)創(chuàng)廢舊塑料新無水清洗技術與設備,提高無水清洗工程技術的生態(tài)環(huán)境保護水準。江蘇永志環(huán)保科技有限公司經(jīng)過多年研發(fā),推出專利的廢舊塑料薄膜、農(nóng)膜地膜、編織袋無水清洗生產(chǎn)線,具有結構緊湊、設計新穎、自動化程度高、不纏繞、不擁堵、節(jié)約水資源和人力等諸多優(yōu)點。經(jīng)預處理的被撕碎的廢舊塑料薄膜由管道送入離心機底部的進料口,物料隨著轉鼓的轉動進入由篩網(wǎng)、外殼及轉鼓之間的分離空間,物料中較重的顆粒在離心作用下由底部排出,較輕的廢塑料薄膜則隨著轉鼓及篩網(wǎng)的轉動逐步向上飄起,同時與廢塑料薄膜中的雜質、粉塵等分離,干凈的廢塑料薄膜則由外殼側壁上的出料孔送出,飄浮的粉塵由繼續(xù)向上飄起,由于篩網(wǎng)內具有一定的負壓,這些粉塵穿過篩網(wǎng)的網(wǎng)眼再經(jīng)外殼頂部的吸塵口排出,由于篩網(wǎng)的網(wǎng)眼有可能被飄起的廢塑料薄膜及粉塵堵住網(wǎng)眼,此時緊貼在篩網(wǎng)內表面上的通氣管道分間歇性地向外吹氣,將吸附在篩網(wǎng)表面的塑料薄膜和粉塵吹落,使粉塵能方便地通過篩網(wǎng)的網(wǎng)眼,從而達到廢塑料薄膜與粉水塵分離的效果。
廢舊塑料無水清洗裝備持續(xù)探究。宋楠等[4]為了克服濕法清潔帶來的污染和高成本,設計和運行了一種輕質廢舊塑料無水清潔裝置,以廉價砂石和空氣作為清洗介質,在不產(chǎn)生二次污染的前提下對廢舊塑料膜進行無水清洗。輕質廢舊塑料的無水清潔裝置按操作順序依次由固體介質清洗裝置、分選裝置、空氣介質清洗裝置和除塵裝置4部分構成,其中固體介質清洗裝置和高速空氣清洗裝置是主要清洗部件。結果表明:無水清潔40min和50min的樣品清洗率分別達到92.72%和94.90%,接近于水洗樣品的94.56%;無水清潔40min和50min的樣品平均遮光率分別達到43.56%和40.10%,接近于水洗樣品的41.84%。
廢舊塑料薄膜無水清洗節(jié)約了處理廢水的費用,實現(xiàn)了其高值化循環(huán)利用。在無水清洗技術中,把清洗與分離除雜質這一工序結合起來,能有效除去廢舊塑料薄膜中的雜質,再生顆粒的純度得到提高,拓展了再生利用領域。
捷克Mrac的Reoplast公司每年利用回收的廢舊薄膜生產(chǎn)薄膜2000噸。使用的原料都是回收的廢舊拉伸膜。以往應用水清洗解決方案,需要解決廢水的污染處理,制造成本較高。
捷克Mrac的Reoplast公司和DRD公司合作開發(fā)廢棄塑料薄膜無水清洗-造粒-擠吹薄膜一體化工程技術方案。由水清洗升級為無水清洗,提高清潔化生產(chǎn)效率。DRD公司double rotor disk,雙轉盤干式清洗機結合一臺清潔離心分離機和熱力干燥機組成不損傷原料性能的無水清洗系統(tǒng),和擠出造粒設備在線組合為一體,整套設備配備了高效節(jié)能的全電動驅動及智能控制系統(tǒng)。
捷克Mrac的Reoplast公司使用廢舊回收塑料薄膜中,含有80~100%的廢舊拉伸膜,夾雜物包括涂膠標簽紙、PP帶或PS帶、PP包裝帶、膠帶、木頭、實物殘、沙、土等。回收混合料通過進料輸送帶首先輸送到塑料粉碎機,然后通過一個緩沖罐,輸送到無水清洗系統(tǒng)。破碎的廢舊薄膜塑料混合物在圓柱形腔內旋轉,此時不斷輸送熱風,使得塑料因氣流保持懸浮狀態(tài)。強大的氣流確保杰出的干燥效果,可以減少大約百分之二的含水量。與此同時,污染物通過篩網(wǎng)分離到除塵設備中往。在干燥、清洗工序之后,粉碎后的薄膜直接被輸送到擠出造粒,降低了擠出造粒的加熱能耗,穩(wěn)定了擠出造粒產(chǎn)量。擠出過濾和排氣功能運行完美,提高了造粒的潔凈性及成型的薄膜質量。無水清洗效率高,每周大約篩選出四立方米的雜質。延長清洗裝備的運行壽命,節(jié)約維護費用。無水潔凈清洗夾雜物,提高了材料的潔凈度,降低了擠出造粒工藝過程的擠出螺桿、機桶、過濾網(wǎng)等易損部件的磨損率,延長了其使用壽命,降低了設備維護費。無水清洗提高了擠出造粒產(chǎn)能,由390 kg/h提高到500 kg/h。每公斤清洗費用同比濕法清洗至少低50%。18個月就能收回整套無水清洗設備的投資。
廢舊PS泡沫塑料在“白色污染”中占了較大份額,污染物滲入微孔,清洗工藝成為再生塑料資源綠色解決方案的重點。
名古屋農(nóng)機制造所采用干洗方案,把PS從粉碎的夾雜物中分離出來?;厥赵O備的工藝流程:把整塊的廢舊PS泡沫塑料投入粗粉碎器,被粉碎成30mm~50mm大小的塊料,透過篩網(wǎng)落在低部,底部設有磁鐵將釘子、鐵片等鐵類雜物吸住。經(jīng)過篩分的PS粗粉碎物由鼓風機吹過彎曲折板,進入細粉碎裝置內,質量較重的沙石就被留在底部。經(jīng)過轉刀和固定刀,使廢聚苯乙烯泡沫進一步粉碎,通過細篩網(wǎng)落入料斗。然后進入管道,由壓縮空氣送到頂部的料斗,料斗設計成進料口低出料口高的形狀。在氣流的作用下質輕的PS泡沫粒子越過槽壁溢入貯料罐內。被細粉碎的聚苯乙烯泡沫中的沙粒經(jīng)過管道輸送時又被篩落一部分,最后混入頂部料斗的沙粒,也因壓縮空氣離心力的作用沉降在供料溝邊壁的凹槽部。經(jīng)過這幾個步驟幾乎可以完全除掉異物雜質,進入下一縮容造粒工藝流程。
清潔化節(jié)能縮容處理技術與設備的創(chuàng)新驅動。日本某公司在回收PS發(fā)泡廢塑料之類體積松散龐大而質量又輕的廢塑料研制了一種清潔化節(jié)能縮容的熔融回收爐,可有效地壓縮體積、提高密度。工作時廢塑料不是被直接加熱的,而是由高溫高壓空氣間接加熱,不但熱效率高而且不會分解和產(chǎn)生有毒氣體、造成二次污染。加工成本和運轉成本均較低。
廢舊塑料干洗工藝的綠色環(huán)保的實質是“無水”清洗介質。開發(fā)廢舊塑料回收再生各工藝環(huán)節(jié)“無水”取代“有水”處理的新技術、新設備、新介質。在干法造粒工藝中,把無水清洗與分離除雜質這一工序結合起來,能有效除去廢薄膜中的雜質,再生顆粒的純度得到提高,可以使干法造粒工藝的優(yōu)勢得以充分發(fā)揮。無水清洗后,薄膜和編織袋用水泡后,水非常清澈,基本上沒有任何雜質,凈料已經(jīng)干燥,不但降低了擠出造粒所需的能量,而且延長料螺桿和機筒的使用壽命。
廢舊塑料瓶風力脫標分離技術。東莞市柯達機械有限公司新型干式分離脫標設備,在原來的脫標設備上增加了爪刀,并調整了動刀與定刀的結合方式,更合理的設計提高了脫標效率和脫標率,針對于廢舊塑料瓶有更好的脫標效果。效率高、節(jié)能,脫標率高達96%以上。PET瓶脫標機由兩大部份組成:1)脫標環(huán)節(jié),主要由脫標筒、主軸以及軸上的動刀和筒壁上定刀組成,且全部采用硬質合金刀尖,粘附的標簽在機械推進過程中通過動刀與定刀間的接觸被剝離;2)分離環(huán)節(jié),主要由分離筒、主風機、副風機,螺旋風道組成,風選離心分離。
光、電智能分離技術。光、電智能別和干式分揀技術相結合,不僅提高廢舊塑料的分離分選純度,而且其無需使用工業(yè)濃度鹽的特點,避免了清洗設備因為工業(yè)鹽與金屬材質發(fā)生化學反應所帶來的過度腐蝕,極大延長了清洗機械設備的使用壽命。奧地利BT-Wolfgang Binder GmbH的廢舊塑料分離分選設備,通過組合不同種類的傳感器實現(xiàn)材料識別功能,如線陣相機技術來進行材料的顏色識別、X-射線熒光技術來進行材料的化學組分識別,通過分類和分揀之后的材料可以進入到下一步的回收環(huán)節(jié)中。東莞市綠豐環(huán)保機械有限公司創(chuàng)新密度、顏色相同的ABS/PS475廢舊塑料分離技術與設備,依據(jù)高壓電場分離原理,對同單位電壓電場中不同材質物料所帶電荷級數(shù)不同的原理對不同材質的物料進行分離。
紙塑熱氣流分離技術。利用塑料薄膜遇熱收縮減小比面積提高密度的原理,實現(xiàn)紙塑分離。將薄膜碎片與紙的混合物送至加熱箱,薄膜碎片受熱呈顆粒狀,紙塑混合物送入空氣分離器,空氣流將混合物中的紙帶走,而密度大塑料顆粒便落在分離器的底部,實現(xiàn)塑料與紙完全分離。
廢舊塑料清洗行業(yè)發(fā)揮自身優(yōu)勢,基于生態(tài)環(huán)境保護,利用科學技術、信息技術和計算機技術,積極將語音識別、圖像識別和人臉識別方面的AI技術與自身技術與設備相結合,開發(fā)出新組合、新功能,積極研發(fā)該領域技術系統(tǒng),研制出擁有自主知識產(chǎn)權的技術,完成品牌配套建設,從核心領域獲取企業(yè)利潤,增強企業(yè)競爭力,才能扛得住環(huán)保的高壓,成為循環(huán)經(jīng)濟的中流砥柱。
綠色清洗技術是實現(xiàn)和推動廢舊包裝再生塑料資源綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展、低碳發(fā)展的可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢,堅持生態(tài)環(huán)境保護準則統(tǒng)帥清洗技術的創(chuàng)新驅動,研制出擁有自主知識產(chǎn)權的智能化清潔技術,推動廢舊塑料循環(huán)經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展。涉及超聲波、干冰和微波等新型清洗技術,以及以空氣或吸附性固體介質為媒介的干法清洗的研究極少,應用方面幾乎空白。