利用生活垃圾和市政污泥生产再生塑料粒技术
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摘要：本文介绍了一种高效循环利用城市生活垃圾和市政污泥的技术及其应用前景，为这两种废弃物的资源化处理和利用提供了一条新的途径。
关键词：垃圾；污泥；塑料；再生；木塑
中图分类号：TU824文献标识码： A
本文旨在探索出一种能高效循环利用城市生活垃圾和市政污泥的技术。
城市生活垃圾是一种混合垃圾，其成分可分为三类：轻垃圾、重垃圾、易腐有机垃圾。
轻垃圾主要包括：塑料、橡胶、纺织品、生物质材料（如竹木、种子壳、废纸等）。
重垃圾主要包括：砖石砂土、玻璃、陶瓷、金属等。
易腐有机垃圾主要包括：厨余垃圾。
通过将城市生活垃圾粉碎制浆、水选，即可依比重不同将其分为三类：轻垃圾、重垃圾和泥浆（由易腐有机垃圾形成）。其中轻垃圾利用价值最高，目前主要用于焚烧发电，但这只回收利用了其热值，并没有实现国家倡导的资源循环利用。
目前也有将轻垃圾分类回收利用的技术，通过分选（机械+人工）、破碎、清洗、干燥、造粒，将其中的塑料制成再生塑料粒，效益可观。
垃圾中的塑料有很多种，熔点和化学性质各不相同，如果分类不好，造粒时就会混炼不均匀，导致产品质量很差。
然而，现有分选技术效率低、成本高，只能小规模分散经营，造成了严重的环境污染，正在被逐渐取缔，这就造成了大量宝贵资源不能被循环利用的窘迫局面。
而且，上述再生塑料粒往往还要添加各种填充剂以降低成本及满足使用性能要求，这就需要再次混配、造粒，增加了生产成本。
本公司已成功研发出利用市政污泥干粉作为塑料填充剂生产再生塑料粒及型材的技术，其产品的性能满足使用要求，价廉物美，但塑料原料需要外购，成本较高。
为了解决上述问题，我们提出如下技术方案：
将轻垃圾不经分选直接与市政污泥深度压滤脱水产生的泥饼一起粉碎制粉，然后经挤压制成再生塑料粒，这样就大大简化了回收利用程序、降低了生产成本，可以大规模工业化生产，工艺路线如下：
泥饼水分臭味
轻垃圾粗破碎高速粉碎机粉末螺杆挤出机再生塑料粒
其原理如下：
我们常说的塑料是由两部分组成的，即树脂和填充剂。树脂就是高分子物质，分为人造（如聚丙烯PP、聚乙烯PE、聚氯乙烯PVC、尼龙NYLON等）和天然（如纤维素、淀粉、蛋白质等）两种，价格昂贵，机械性能很差，起粘合剂作用。填充剂分为无机（如碳酸钙、赤泥、炭黑、高岭土等）和有机（如木粉、竹粉、棉花粉、亚麻粉、花生壳粉、胡桃壳粉）两种，价格低廉，起提高塑料机械性能和降低塑料成本的作用，尤其是有机填充剂，其中含有大量天然高分子——纤维素，还可节省人造高分子物质的用量；有机填充剂较无机填充剂轻很多，对塑料的增量效果很明显，可显著降低塑料成本。市政污泥干粉是一种有机无机混合塑料填充剂，深圳市区的市政污泥有机质含量平均为40%，其成分主要为纤维素、半纤维素、蛋白质、油脂（是一种塑料成型助剂）等，无机成分主要为粘土。
深圳生活垃圾中的轻垃圾组分为：塑料12.75%、纸类6.82%、纺织品4.16%、木竹1.21%，共占24.94%；换算成各组分在轻垃圾中的含量为：塑料51.12%、纸类27.35%、纺织品16.68%、木竹4.85%；可见其塑料含量较高，如果再加入适量市政污泥干粉，就成为一个很好的塑料产品配方。
垃圾中的塑料有很多种，熔点和化学性质各不相同，很难混炼均匀，制成粉末后，它们之间就可混合均匀。
塑料制粉常用于PVC的回收利用中，耗电费用接近100元/吨，是业内可接受的成本。
机械力化学反应是指固体物料在粉碎过程中,机械设备施加的机械力（冲击力、摩擦力、剪切力、挤压力等）了使其粒度变小、比表面积增大等物性变化外，还将会发生机械能向化学能的转换倾向，诱导物质发生结构畸变、化学变化及物理化学变化，被称为化学激活；有这些变化：被激活物质原子结构的重排和重结晶（产生晶格缺陷、晶格畸变、结晶程度降低甚至无定形化、晶型转变等现象发生），在新生成的表面上自发地进行化学吸附、含结晶水或羟基物质的脱水、形成合金或固溶体、降低体系的反应活化能并通过固相反应生成新相等。
利用机械力化学反应可以使材料具有用一般化学方法和加热方法不能得到的特殊性能。
机械力化学反应可使无机塑料填充剂表面发生改性：无机塑料填充剂与树脂的界面性质不同，相容性差，因而难以在树脂中分散均匀，直接或过多地填充往往容易导致塑料的某些力学性能下降以及易脆化等缺点，所以必须对其进行改性，以改善其表面的物理化学特性，增强其与树脂的相容性，提高其在树脂中的分散性，从而提高塑料的机械强度和综合性能。粉碎过程中施加的机械能使填充剂颗粒的晶格和表面性质发生改变，呈激活状态，激活的颗粒极易与周围的固体、液体和气体物质发生反应，从而提高了其分散性。
将轻垃圾不经分选直接与市政污泥深度压滤脱水产生的泥饼一起粉碎成粉末用于生产再生塑料粒是一种简便、快捷、环保的利用方式，能充分利用各组分的功能性，附加值更高，也符合碳减排的理念。在高速粉碎机中，轻垃圾和泥饼被粉碎成微米级粉末并发生机械力化学反应，提高了各组分的分散性、相容性和反应活性，这样能提高再生塑料的使用性能。在螺杆挤出造粒过程中，由于高温混炼的作用，能除去粉末的臭味和消毒。轻垃圾含水率低、属于软韧材料，很难粉碎，导致粉碎过程中会发热甚至燃烧，需要进行冷却；泥饼含有一定水分，粉碎时不易分散；而将两者一起粉碎时就可以克服彼此的缺点：大量泥饼颗粒与轻垃圾高速撞击，加速了其粉碎过程，泥饼颗粒也得到分散，产生的热量使泥饼颗粒中的水分蒸发，降低了粉末的温度和含水率；制成再生塑料粒后，污泥中的重金属和持久性难降解有机污染物（PCBs、PAHs等）也被树脂包覆、化合，不易溶出；可谓一举多得。
用上述技术生产出的再生塑料粒可用于生产木塑产品。
木塑是以植物纤维或粉末（如木粉、秸秆、亚麻、花生壳等的纤维或粉末）为主要成分，与树脂（如聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC等）基体混炼而成的一种新型材料，这种材料能兼具木材和高分子材料两者的优点，用途广、用量大，是一种很有发展前途的绿色环保材料。
木塑材料的特点是加工性能良好、强度高、能够耐水、耐腐、使用寿命长、优良的可调整性能、具有紫外线光稳定性、着色性良好、能回收再生产、原料来源广泛、能制成任意形状和尺寸。木塑材料最大的好处是能替代木材，被广泛用于建筑、室内外装潢、汽车内装潢、运输托盘等行业，可制作成建筑模板、各种室外的桌椅、栅栏、扶手、铺板等、室内的装饰条、装饰板、壁板、天花板等、汽车内装饰板、座位底座、仪表板等。总而言之，利用木塑材料，可制成各种型材制品，而且这种材料使用维修简单，可锯、可刨、可钉、不怕虫蛀、不长真菌、抗强酸强碱、不吸水分、不易变形，可100%回收再利用。
尤其是建筑模板，我国建筑模板到2012年底用量达2.2亿平方米左右，数量巨大，每年新产钢模板约3970万平方米，如果折算成重量相当于27个北京鸟巢钢材用量。
目前建筑模板市场需求在2000亿以上，木塑建筑模板在未来的3～5年将占有市场份额的30～50%，产值可达到600亿以上，市场前景十分广阔。
木塑材料作为建筑模板使用时，可以大幅度提高施工效率，缩短施工时间。木塑模板较传统模板单次综合使用成本可节省30%左右，辅助成本可降低40%左右，直接降低工程建造成本将近5%。
在我国积极应对气候变化、大力推行节能减排的形式下，如果在建筑模板行业能使用可替代钢材和木材的木塑材料，其环境效益、经济效益和社会效益将是巨大的。
目前深圳日产生活垃圾约1.4万吨，其中轻垃圾占24.94%，为3492吨，按添加市政污泥干粉10%计，就可生产木塑材料3880吨，按其比重为1.3、建筑模板厚度为20毫米计，则可生产木塑建筑模板14.92万平方米/天=14.92万平方米/天×365天=5446万平方米/年，能满足我国全年新增建筑模板用量。
本技术将原属不同技术领域和行业领域的技术、概念和理论有机地整合在一起，创造出全新的技术路线，从而使相关废弃资源的回收再利用程序大大简化、成本大幅降低，必将会产生巨大的环境效益、经济效益和社会效益。
参考文献：
［1］应德标，张育才，张云洪.超细粉体技术.
［2］徐同考.塑料填充改性实用技术.