北京市生活类废塑料产生特性定量研究

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北京市生活类废塑料产生特性定量研究宋波1薛玲玲1龙凤吕晴晴1夏训峰2，黄启飞2，孙春宝汪群慧1（1北京科技大学土木与环境工程学院环境工程系，北京1000832中国环境科学研究院，北京100012）北京市生活类废塑料产生量分别进行了分场所、分形态、分成份的核算。将北京市生活类废塑料按产生场所分为4类居住场所、公共营业场所、非公共场所、道路清扫）按废塑料形态分为6类（薄膜、杯盆盒、发泡、瓶、块、其它），按成份分为7类（PETPEPCPPPS混合料、其它）。根据资料数据和调研数据核算北京市各区县不同场所生活类废塑料的产生量；通过实地调研获得废塑料产生场所一形态比例关系以及废塑料形态一成份比例关系。在此基础上得到北京市生活类废塑料分形态、分成份产生量。核算结果表明，2007年北京市生活废塑料总产生量为33.1X104t人均废塑料产生量为203kg从空间看，朝阳区和海淀区的废塑料产生量最大；从产生渠道看，居民生活渠道的废塑料产生量最大；从形态看，薄膜类废塑料产生量最大，占总量的44%；从成份看，PP类和PE类的产生量最大，占总量的75%.核算结果可为废塑料资源化工程设计提供数据支持。　　随着我国塑料工业的发展和消费水平的提高，塑料制品在我国的应用从工农业生产到衣食住行无处不在。在给人们带来巨大物质文明的同时，塑料废弃物的产生也带来了一系列社会和环境问题。废塑料的资源化，既从根本上缓解了废塑料处理处置的压力，又在一定程度上节约了资源和能源甚至再生塑料制品的生产成本，因而成为具有较高社会效益和环境效益的研究热点由于混合废塑料的再生技术还不成熟，再生利用比较困难14，故废塑料再生利用之前，必须进行一定程度的分选。不同种类的废塑料要采用不同的资源化方式5'不同的废塑料资源化方式具有不同的经济、社会和环境效益，因此需要对各种废塑料资源化方式进行优化选择和配置，而这一工作的有效开展，需要废塑料产生特性基础数据（如废塑料分类产生量）的支持。　　1998年Pali等建立了一个物流模型来分析塑料产品的生产、使用、在环境中的存基金项目：国家科技支撑计划资助项目（2007BAC16B03）留时间以及计算其当前及未来的废物产生量。但由于建模过程中使用了较多假设，故计算结果的准确性需进一步验证。2005年廖正品19利用塑料原料的产量、进出口量、表观消费量、塑料制品出口量以及废塑料进口量等估算我国废塑料社会拥有量。但由于该估算方法需要准确的统计数据支持，且估算途径较为理想化，未考虑实际情形下的各种影响因素带来的数据波动，因此不适于统计数据不全的区域。2008年Hage0等用回归分析的方法研究了瑞典的家庭塑料包装废物的产量及其影响因素，但研究对象仅局限于塑料废物中的包装废物，且侧重影响因素的定性分析，定量分析不多。　　总体来看，目前在国内外尚未见到较为系统的废塑料分类产生量核算研究。而废塑料分类产生量是推进废塑料资源化进程的不可缺少的数据基础，将为废塑料资源化工程的工艺选择、工程选址、工程规模确定等设计环节提供数据支持。因此，有必要从废塑料的最大产生源一城市生活类废塑料入手，梳理并提出废塑料分成份产生量核算的思路与方法，使之能够对城市生活类废塑料产生量进行分场所、分形态、分成份的核算。　　1北京市生活类废塑料产生特性定量核算思路如。　　北京市各区县生活类废塑料分成份产生量由于现有的废塑料产生量数据缺乏，对废塑料分成份的产生量进行核算，必须以实地调研和资料搜集相结合的方法实现。通过实地调研获取各产生场所的废塑料产生系数，以及废塑料中各种成份的比例关系。考虑到废塑料成份复杂，种类繁多，且人们日常生活中对废塑料的准确成份认识不够，直接通过问卷调研废塑料成份比例难度较大。同时，各种塑料产品往往由一两种优势成份构成，如塑料袋的主要成份为聚乙烯（PE）或聚丙烯（PP）泡沫包装材料一般为聚苯乙烯（PS）饮料瓶多使用聚对苯二甲酸乙二酯（PEI）塑料建材多为聚氯乙烯（PVC）4.因此，调研过程中首先以问卷形式获取各种形态废塑料的产生量数据，然后依据废塑料形态一成份比例关系折算各种成份的废塑料产生量。本研究对2007年北京市生活类废塑料产生量进行了分场所、分形态、分成份核算总体核算由于工业生产中产生的废塑料（如生产原料的边角料等）多由工厂统一收集处理或者直接回用，一般不会进入生活垃圾系统中，而这部分废塑料由于去向具有不确定性，故其产生量也难以准确调研。本文仅对北京市生活类废塑料的产生量进行核算，不含工业生以下4种：居住场所：居住场所产生的废塑料是城市废塑料中最重要的组成部分，也是废塑料产生场所中产生量最大的部分。包括塑料包装袋、塑料瓶、日用品塑料包装、家电、家具包装的泡沫塑料、日常生活用塑料杯盆盒、塑料鞋、塑料饰品等，未包括装修、家电外壳及电路板、汽车等所产生的废塑料；公共营业场所：公共营业场所包括商场、住宿餐饮营业场所、娱乐场所等，其废塑料来源主要为顾客和从业人员，废塑料产生量与营业额和客流量有关。其中住宿餐饮营业场所产生的垃圾主要为餐厨垃圾，废塑料的量很少，而娱乐场所产生的废塑料量也比较少，相比之下，商场所产生的废塑料是该场所废塑料的主要组成部分。因此，这部分主要核算商场所产生的废塑料；非公共场所：非公共场所包括写字楼、机关科研院所等事业单位、学校不包含校内居民区）等。其废塑料产生来源主要为雇佣人员和学校在校生（常住）产生的办公垃圾和食品包装垃圾；道路清扫：道路清扫废塑料包括街道清扫和公园、游乐场等清扫废塑料。道路清扫废塑料主要包括行人和游人丢弃在垃圾箱中的塑料包装袋、饮料瓶等，此类废塑料产生量受道路清扫面积、垃圾箱分布密度、人流量等因素影响。　　表1各场所废塑料产生量估算方法Tabe1Accomigmethdf废塑料产生场所估算方法居住场所废塑料产生量公共营业场所废塑料产生量非公共场所废塑料产生量道路清扫废塑料产生量人口数X居民人均废塑料产生量营业额X单位营业额废塑料产生量从业人数X单位从业人员废塑料产生量清扫面积X单位清扫面积废塑料产生量各场所废塑料产生量估算方法见表1.其中各场所单位废塑料产生量由实地调研获得，其它各参数主要由北京市各区县统计年鉴获得。如无特殊说明，数据所属年份为影响废塑料单位产生量的因子主要有区域发达程度、人均收入、环保意识、政策等。其中区域发达程度和人均收入对各子系统的废塑料单位产生量影响较大，尤其是对居住场所人均废塑料的产生量影响最大，环保意识和政策影响因子对各子系统的废塑料单位产生量也有影响，但影响不大。据此合理进行调研布点，以全面反映各子系统的废塑料产生情况。　　考虑区域发达程度这一主要影响因子，分别选择城中心的西城区、崇文区，城乡接合部的海淀区、石景山区和城郊的房山区对废塑料各产生场所分别进行调研。又考虑人均收入影响因子对居民废塑料产生量的影响，分别对各区的高、中、低档居民小区进行布点调研。共计实地调研并获得有效问卷111份，其中居住场所废塑料产生情况问卷85份（含对社区保洁员的调查问卷17份）公共营业场所废塑料产生情况问卷17份，非公共场所废塑料产生情况问卷9份。　　1经核算2007年北京市各区县各场所生活类废塑料产生量如表2所示，表2北京市各区县各场所生活类废塑料产生量（2007年）区县废塑料产生量/吨/年（干重）居住场所公共营业场所非公共场所道路清扫东城区西城区崇文区宣武区朝阳区海淀区丰台区石景山区通州区顺义区大兴区昌平区房山区门头沟区平谷区怀柔区密云县延庆县合计（北京市）12北京市生活类废塑料产生场所一形态比例关系我国废弃塑料产生的主要来源有塑料薄膜、塑料丝及编织品、泡沫塑料、塑料包装箱及容器、各种日用塑料制品、各式各样的塑料袋和农用地膜91.据此将北京市生活类废塑料分为以下6种形态：膜：指各种商品包装袋、塑料袋、塑料薄膜等膜状废塑料。主要成份PEPP杯盒盆：指居民日常生活使用的塑料杯、盆、盒、桶、日用品包装容器（如洗发水瓶、消毒水瓶等）等有固定形态的容器类废塑料。主要成份P5PE发泡：指家电包装泡沫、家具包装垫衬等发泡类废塑料。主要成份PS瓶：单指透明的矿泉水瓶、可乐瓶、饮料瓶、酱油、醋、花生油透明塑料瓶等。主要成份PET块：指无固定形态的废塑料，如衣架、塑料家具、玩具、装修材料、暖瓶壳、塑料鞋底等块状废塑料。主要成份PPPE其它形态：指无法归入以上任何一类的废塑料，如塑料水管、背包、牙膏、药、化妆品等管状塑料包装等。主要成份PPPSPET该分类法的优点在于充分利用了废塑料形态方面的易识别性，从而使面向非专业人员调研各类废塑料产生情况成为可能，提高了调研的可行性。据此对北京市4种场所生活类废塑料的产生情况分别进行调研并汇总，得到北京市生活类废塑料产生场所一形态比例关系，见表3表3北京市生活类废塑料产生场所――形态比例关系废塑料产生场所形态比例薄膜杯盆盒发泡瓶块其它居住场所327207967124653公共营业场所5526446216752非公共场所34916396283919道路清扫82404684460 13北京市生活类废塑料形态一-成份比例关系收标志做了规定，标准中做了界定的回收塑料品种包括聚酯（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。　　在此基础上，本研究把高密度聚乙烯、低密度聚乙烯统一简化为聚乙烯，并增加了混合料，形成了本研究所采用废塑料成份分类标准。通过对北京市海淀区晟业源废品回收市场、北京市昌平区东小口废品回收市场和河北省文安县废塑料回收市场的调研，确定了各形态废塑料中不同成份废塑料的比例，见表4表4北京市生活类废塑料形态一-成份比例关系T>b4PoPortinmatfxofha）em形态成份比例混合料其它薄膜杯盆盒发泡瓶块其它14北京市生活类废塑料分形态、分成份产生量核算根据北京市各区县各场所生活类废塑料的产生量、废塑料的产生场所一-形态比例以及废塑料的形态一——成份比例，可以计算得出各区县废塑料分形态、分成份的产生量。　　计算所用的基础数据分别记为矩阵ABC即2007年北京市各区县各场所生活类废塑料产生量矩阵A实际数据为表2）、北京市生活类废塑料产生场所一——形态比例矩阵B（实际数据为表3）以及废塑料形态一成份比例矩阵C（实际数据为表4）。各矩阵形式如下a丨八= a丨利用矩阵相乘，可计算得2007年北京市各区县生活类废塑料分形态、分成份产生量，分别记为矩阵XY yy2y种成份废塑料的产生量。　　表5北京市各区县生活类废塑料分形态产生量（2007年）各形态废塑料产生量/t薄膜杯盆盒发泡瓶块其它合计东城区西城区崇文区宣武区朝阳区海淀区丰台区续表区县各形态废塑料产生量薄膜杯盆盒发泡瓶块其它合计石景山区通州区顺义区大兴区昌平区房山区门头沟区平谷区怀柔区密云县延庆县合计表6北京市各区县生活类废塑料分成份产生量（2007年）各成份废塑料产生量混合料其它合计东城区西城区崇文区宣武区朝阳区海淀区丰台区石景山区通州区顺义区大兴区昌平区房山区门头沟区平谷区怀柔区密云县延庆县合计2北京市生活类废塑料的产生特性分析21北京市生活类废塑料的产生特性概述2007年北京市常住人口为1633万，根据以上计算结果，2007年北京市生活类废塑料总产生量为33IXl4t人均废塑料产生量为203kg北京市18个区县娜眍区2007年生活类废塑料产生量明睛其它区县，分别达到688X104t和6 56X104，t是产生量最小的门头沟区（0倍。造成这种结果的主要原因在于朝阳区和海淀区是北京市各区县中人口最多、经济也相对较为发达的区县，而人口和经济发达程度是影响生活类废塑料产生量的两个主要因素。　　北京市各场所生活类废塑料产生量比例Fg2 PPrtion由可见，北京市居住场所、公共营业场所、非公共场所和道路清扫4种生活类废塑料产生场所中，居住场所产生的废塑料占据了绝大部分。除石景山区外，其它各区县的居住场所废塑料产生量比例均超过50%（石景山区由于人口很少，故这一比例与其它区县相比相对较小t由于目前我国居民居住场所垃圾回收体系还不完善，垃圾分类收集程度较低，而居住场所产生的废塑料则因其种类繁多、杂质多而难以分离，因此分类收集难度更大，导致其回收利用程度普遍较低。因此，如何寻找一种经济、高效的分类收集方式，加强居住场所废塑料的分类收集和回收利用工作，是城市废塑料管理的一项重要任务。　　22北京市生活类废塑料分形态产生特性废塑料资源化方式与废塑料成份密切相关。如果在废塑料混合回收后直接进行成份识别和分拣，难度较大，需要大量高素质专业人员。由于废塑料的形态与成份具有较强的相关性，因此可先将废塑料按形态进行前期分拣（这部分工作可由非专业人员完成t在此基础上再由专业人员按不同成份进行二次分拣，则可大幅降低专业人员的人数，并提高工作效率。　　事实上，目前废塑料的分类回收市场已经基本在遵循这一思路。例如各大废品回收市场都将废塑料类废旧物资分4大类进行回收利用：塑料类、瓶类、杂品类和泡沫类。其中塑料类包括各种形态的废旧塑料类制品，如日用生活品塑料包装容器、各类杯盆盒、塑料家俱、玩具等，包含范畴基本等同于本研究所划分的杯盆盒类和块类；瓶类主要为透明饮料瓶，包含范畴基本等同于本研究所划分的瓶类；杂品类包括各种大块塑料薄膜、废旧衣物等，其中塑料薄膜仅为大块塑料薄膜，不包含各种超市购物袋和商品包装袋，因此包含范畴小于本研究所划分的薄膜类；泡沫类主要包括各种泡沫塑料，包含范畴基本等同于本研究所划分的发泡类。4类塑料类废品回收摊点又分别对回收品进行再次分拣，其中瓶类和泡沫类废塑料的成分比较单一，基本不必再次分拣；塑料类（即杯盆盒类和块类）成份复杂，分拣工作也做的最细；薄膜类废塑料的成份不如杯盆盒类和块类复杂，但与瓶类和泡沫类相比，成份也相对较为复杂，资源化之前需要进行再次分拣，但由于其回收市场低迷，目前此类废塑料的分拣程度普遍不高。　　由可见，2007年北京市的生活类废塑料产生量中，薄膜类废塑料的比例最高，其次是块类和杯盆盒类。发泡类和其它类相对较少。薄膜类废塑料在居民日常的工作和生活中随处可见，主要为塑料购物袋和各种膜类包装废塑料，这类废塑料由于重量轻、成分复杂、花色各异，且难以从生活垃圾中分离，加之回收程序复杂、回收成本高，因此长期以来回收市场低迷，居民和拾荒者也不愿对其进行分拣，造成此类废塑料长期以来回收率低下，大部分都随生活垃圾进入了垃圾填埋场。薄膜类废塑料的这种回收现状，既是对废塑料资源的极大浪费，又是对环境的极大破坏，因此，如何设计一种简单易行的薄膜类废塑料分类回收方法，是下一步城市废塑料管理必须面对的一个重要问题。　　23北京市生活类废塑料分成份产生特性由可见，2007年北京市各种成份的生活类废塑料中，PB类和PE类的产生量最大汾别为11.76X104和1288X104）PEI和PS类次之，PVC类较少，仅占2%混合料和其它成份最少，各占1%.鉴于P类和PE类的废塑料产生量最大，因此这两种废塑料的资源化方式应进行仔细比较筛选。理论上，这两类废塑料均可进行直接利用、改性利用和热解转化利用。例如PI类可直接再生打包带、拉丝与仿绳，也可接枝共聚改性利用，还可以热解回收燃料油；PE类可直接干炼法塑化与模压成型、挤出法塑化与成型以及吹塑中空成型，也可进行交联改性和氯化改性，同样还可进行热解回收燃料油。其中热解回收燃料油的产品附加值最高，但由于其对原料性质及设备要求也最高，处理成本也难以为企业所接受，因此绝大多数还停留在实验室阶段11.直接再生利用由于加工工艺简单、加工成本较低，是目前国内废塑料处理企业使用最多的方法。在有足够的资金支持以及技术成熟的条件下，可逐渐将PI类和PE类废塑料的再生利用方式由简单的直接利用转向热解回收燃料油，这样既可缓解燃油紧张的国际形势，又能够获得更大的经济效益。　　PVC类废塑料虽然产生量很少，但由于其焚烧过程中会产生HC1腐蚀焚烧炉具，因此不宜直接进行焚烧处理。同样，由于其热解过程的第一阶段也会产生HC，1故也不建议进行热解回收利用。相较之下，PVC类较适宜进行直接利用，例如直接再生PVC管材、再生钙塑管材、再生PC鞋底等1111. 3结论本文提供了一种分场所、分形态、分成份的城市生活类废塑料产生量核算方法。　　该方法通过资料调研与实地调研相结合获取基础数据，并将这些基础数据整理汇总成矩阵形式，然后通过矩阵运算获得废塑料分场所、分形态、分成份的详细产生量。理论上较为严谨，适用于我国现阶段直接数据难以获取的情况下对废塑料产生量进行估算；2007年北京市生活类废塑料总产生量为33 104t人均生活类废塑料产生量为203kg北京市18个区县中，朝阳区和海淀区废塑料产生量明显大于其它区县，分别达到688X 4种场所生活类废塑料中，居住场所的废塑料产生量最大；6种形态废塑料中，薄膜类废塑料的比例最高，占总量的44%，发泡类和其它类相对较少；7种废塑料成份中，PI类和PE类的产生量最大，合计占总量的75%PC混合料和其它类较少，仅占2%、致谢北京科技大学环境工程系的辛永亮、陈祥荣、倪婷玉、李晨、刘倩、张康平、李涛、娜日斯、王赢博、谢瑞等同学参与了调研工作，谨致谢意。