（环境科学专业论文）废弃热固塑料资源化利用管理对策研究.pdf

东华大学硕+ 学位论文废弃热同塑料资源化利用管理对策研究 平均增长速度逐年增长，预示着在未来1 0 年内将出现热固性塑料的 废弃高峰。 结合国内外再生资源回收利用法律体系的类比分析，总结了我国 当前再生资源回收利用法律体系的不足和缺位，并以此为基础，提出 了适合废弃热固塑料资源化利用的配套政策体系；建立了基于逆向物 流成本的经济激励机制，并从经济学角度对其责任分担情况作出分 析。 本文充分考虑到热固性塑料作为基体材料应用的特点，从废弃热 固塑料三种不同来源出发，提出了p r d r p c r 三种基础网络回收 模式分别对生产企业的边角料、残料，报废汽车中的热固性塑料以及 报废电子电器中的热固性塑料进行回收；并在基础网络之上，进一步 强化网络，结合合作机制、v r p 优化模型以及逆向物流信息系统形 成以三种模式为基础的“三位一体 的废弃热固塑料回收网络。在 v r p 优化模型中，通过遗传算法实现了以最低回收成本为目标函数 的运输网络优化。 关键词：废弃热固塑料，静脉产业，逆向物流，v r p 优化 东华人学硕十学位论文 废弃热同塑料资源化利用管理对策研究 s t u d yo nt h em a n a g e m e n to f 么s t et h e r m o s e t t i n gp l a s t i c sr e c y c l i n g a bs t r a c t i np a s ts e v e r a ld e c a d e s ，w i t ht h e r a p i dd e v e l o p m e n to fp l a s t i c i n d u s t r y ，t h ec a t a l o g u e sa n dq u a n t i t i e so ft h e r m o s e t t i n gp l a s t i cp r o d u c t i n c r e a s ef l e e t l y ，a n dt h e ya r eu p d a t e df r e q u e n t l y i fn op r o p e rm e t h o d sa r e t a k e nt od e a lt h ew a s t e dt h e r m o s e t t i n gp la s t i c s ，t h ew a s t ea n dd a m a g ea r e o b v i o u s l y t h et h e r m o s e t t i n gp l a s t i c sh a v et h r e ed i m e n s i o n sm o l e c u l a r s t r u c t u r e ，w h i c hc o u l dn o tb ed i s s o l v e do rf u s e da th i g ht e m p e r a t u r e t h i s p o i n tm a k e si tt ob eu s e df o re l e c t r i ca n dh e a ti n s u l a t i o n ，a n da l s oc o u l d n o tb eb i o d e g r a d e da f t e rt h ee n do ft h e i rl i f ec y c l e i fw a s t et h e r m o s e t t i n g p l a s t i c sa r ed i r e c t l yd i s p o s e da sg a r b a g e ，t h e r ew i l lb ed r a m a t i cw a s t e s a d d i n gt ot h ee n d a n g e r i n go fe n v i r o n m e n t t h eb e s tw a yt os o l v et h i s p r o b l e m i st or e c y c l et h ew a s t et h e r m o s e t t i n gp l a s t i c s t h et e x ti sa b o u tt h e s t u d y o ft h e m a n a g e m e n t o fw a s t e t h e r m o s e t t i n gp l a s t i cr e c y c l i n g i ts u m m e du pt h ec h a r a c t e r i s t i c so f t h e r m o s e t t i n gp l a s t i c sa n dt h ee x i s t i n gc o n d i t i o no ft h em a n a g e m e n tt o 尔华人学硕十学位论文废弃热同塑料资源化利刚管理对策研究 r e c y c l i n gt h e ma th o m ea n da b r o a d b a s i n go nt h es u r v e yo fe x i s t i n g c o n d i t i o no ft h em a n a g e m e n tt or e c y c l i n ga n do u t p u tf o r e c a s to fw a s t e t h e r m o s e t t i n gp l a s t i c s i n s h a n g h a i ，t h ea u t h o rh a d d o n ef e a s i b l e r e s e a r c h e sc o n c e r n i n gt h ei n c e n t i v ep o l i c ya n dr e c o v e r yr e v e r s el o g i s t i c s s y s t e m i n t h ey e a ro f2 0 0 7 ，t h ep r o d u c t i o no fw a s t et h e r m o s e t t i n gp l a s t i c si n s h a n g h a ii s6 161 t ，i n c l u d i n g8 8 7 0 f r o me l e c t r o n i cw a s t e s ，6 8 2 f r o m t r i m & r e s i d u a lm a t e r i a l ，4 4 8 f r o ma b a n d o n e dc a ro r n a m e n t s t h e o u t p u tg r o w sa tah i g ha v e r a g es p e e d ( 13 6 3 ) y e a ra n dy e a r ，a n dw i l l r e a c hap e a ki nt h en e x td e c a d e b a s e do na na n a l y s i so ft h el a w so fr e n e w a b l er e s o u r c e sr e c y c l i n gf r o m d i f f e r e n tc o u n t i e s ，i ts u m m e du pt h ei n a d e q u a t ea n ds h o r t c o m i n g so fo u r r e n e w a b l er e s o u r c e sr e c y c l i n gl a w sa n dg a v es o m es u g g e s t i o n so nt h e m a n a g e m e n tp o l i c i e so fw a s t et h e r m o s e t t i n gp l a s t i c sr e c y c l i n g ，a n d f u r t h e re s t a b l i s h e dt h ee c o n o m i ci n c e n t i v em e c h a n i s mo nt h eb a s eo ft h e c o s to fr e v e r s el o g i s t i c s ，m a d ee c o n o m i ca n a l y s i so fi t s r e s p o n s i b i l i t y s h a r i n gm e c h a n i s m a sab a s i cm a t e r i a l ，t h et h e r m o s e t t i n gp l a s t i c sc o m e sf r o m3d i f f e r e n t s o u r c e s ，t h ea u t h o rp u tf o r w a r dp - r d r p - c - rm o d e l st os e tu pt h e b a s e dn e t w o r kt or e c y c l et h e mf r o me l e c t r o n i cw a s t e s ，t r i m & r e s i d u a l m a t e r i a l ，a n da b a n d o n e dc a ro m a m e n t s ，a n da l s oar e c y c l i n gr e v e r s e l o g i s t i c ss y s t e mi n c l u d i n gt h ec o o p e r a t i o nm e c h a n i s m ，r e v e r s el o g i s t i c s 尔华人学硕十学位论文废弃热同塑料资源化利川管理对策研究 i n f o r m a t i o ns y s t e ma n dv e h i c l er o u t i n gp r o b l e mo p t i m i z a t i o nm o d e l k e yw o r d s ：w a s t et h e r m o s e t t i n gp l a s t i c s ，i n t r a v e n o u s i n d u s t r y ， r e v e r s el o g i s t i c s ，v e h i c l er o u t i n gp r o b l e mo p t i m i z a t i o nm o d e l 东华大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位 论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除 文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体 已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对 所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：墟。爵 日期：7 川年月伊日 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允 许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本版权书。 本学位论文属于 不保密口。 学位论文作者躲猩锯 日期：缈矿年i 肋。日 指导教师签名婶易杉必 日地溉易彩日 尔华人学硕十学位论文废弃热同塑料资源化利用管理对策研究 1 1 论文选题的背景与意义 1 1 1 论文选题的背景 1 前言 热固性塑料是指在加工过程中分子之间发生反应形成交联结构、制品具有不 溶不熔特点的一类塑料。随着塑料工业的发展，热固性塑料越来越多地应用于电 子电器、机械、汽车、日用品( 如餐具、扭扣) 等。据统计【l 】，2 0 0 6 年，全球塑 料总量超过1 2 0 0 0 万吨，同时全球废弃塑料量也突破了4 0 0 0 万吨，其中热固性 塑料约占2 0 ，即全球热固塑料废弃量约为8 0 0 万吨。我国塑料产业已经步入世 界先进行列，既是生产大国，也是进口大国，同时还是消费大国。2 0 0 5 年我国 塑料表观消费型2 】达3 8 3 4 8 万吨，加上进口废塑料4 9 5 6 力- 吨，表观消费量达 4 3 3 0 4 万吨，热固性塑料的废弃量约为1 8 0 万吨。由于热固性塑料本身的特点， 废弃热固塑料资源化率极低，几乎全部被填埋和焚烧，这不仅是资源的巨大浪费， 更对环境造成了巨大危害。近些年来，由于已完成生命周期的汽车、电子产品的 废弃问题逐渐凸现，并在未来一段时间内进入一个报废高峰期，必将导致作为主 要基体材料的热固性塑料的大量废弃，成为一个棘手的环境问题。 1 1 2 论文选题的意义 废弃热固塑料的资源化利用已经成为一个全球性的研究热点。废弃热固塑料 即废弃后的热固性塑料材料，主要包括生产和使用热固性塑料的企业的边角料和 残料( 例如华硕的印刷线路板生产线的环氧树脂边角料) ，报废汽车中的热固性 塑料饰件和零件，以及废旧电子产品中的外壳、印刷线路板等。热固性塑料在生 产过程中通过交联形成独特的三维网状结构，这种结构决定其不能溶解和熔融的 特性。一方面，热固性塑料是优良的耐高温、绝缘材料，得以迅速而广泛的应用； 另一方面，热固性塑料废弃后，不能像热塑性塑料那样容易的实现再生利用，资 源化程度极低。 但是，废弃热固塑料并非一无是处。目前，国内外研究表明，通过合理的技 东华人学硕+ 学位论文废弃热同塑料资源化利川管理对策研究 术手段是可以实现废弃热固塑料完全回收的。废弃热固塑料可以作为热塑性塑料 的填料；也可以进行油化或者热能回收，作为燃料使用；还可以进行单体回收， 还原到有机单体，作为它用。因此，废弃热固塑料是具有很高的再生价值的。 科学的回收废弃热固塑料意义重大，不仅可以缓解环境压力，而且可以实现 废弃热固塑料的再生，作为二次资源，缓解世界资源同益枯竭的压力。 1 2 论文的结构安排和研究方法 1 2 1 论文的结构安排 论文结构共分为7 章，整个框架结构如图1 1 所示： 前言 上 l 废弃热州塑料p 1 收现状及研究理论评述 全文分为四部分。第一部分( 包括第l 、2 章) 作为全篇的开端，通过查阅 大量的文献资料，介绍了废弃热固塑料资源化利用研究的背景；评述了国内外废 弃热固塑料回收管理对策现状：简述了静脉产业理论和逆向物流理论，并以此为 指导，分析了废弃热固塑料资源化产业链的要素及之间的相互关系，为后面的政 策体系研究和回收网络设计奠定了认知的基础。 第二部分( 包括第3 、4 章) 是上海市废弃热固塑料产生量调研和预测部分。 基于对上海市相关单位的凋研，并运用狄色预测模型对上海市未来l o 年内的废 2 东华人学硕+ 学位论文废弃热同塑料资源化利用管理对策研究 弃热固塑料的产生量进行了预测，分析了废弃热固塑料回收的特点和面临的主要 障碍。 第三部分( 第5 、6 章) 是本文的主体部分。首先通过国内外再生资源回收 利用现有法律法规的分析，对废弃热固塑料资源化管理的配套政策进行了研究， 并提出了可以提供经济激励的收费机制；根据废弃热固塑料的特点，提出了基于 来源差异的三种回收模式，并设计了以合作机制为前提，以再生企业选址、v r p 优化模型为主体，以逆向物流信息系统为保障的“三位一体”的废弃热固塑料回 收网络。 第四部分( 第7 章) 对论文进行了总结，并根据文章的讨论提出废弃热固塑 料回收的几点建议。 1 2 2 论文的研究方法 在课题研究过程中，首先通过大量的文献查阅和现场调研获取丰富的数据； 利用灰色预测模型对上海市废弃热固塑料的产生量和分布情况进行了预测；利用 遗传算法对v r p 优化模型进行了模拟，并利用m a t l a b 7 0 软件编程计算。 东华人学硕士学位论文废弃热i 州塑料资源化利心管理对策研究 2 废弃热固塑料回收现状综述 2 1 热固性塑料的概念和分类 2 1 1 热固塑料的概念 热固性塑料是指在受热或其他条件下能固化或具有不溶( 熔) 特性的塑料， 主要包括酚醛塑料、环氧塑料、聚氨酯、不饱和聚酯等。热固性塑料又分甲醛交 联型和其他交联型两种类型。甲醛交联型塑料包括酚醛塑料、氨基塑料( 如脲一 甲醛一三聚氰胺一甲醛等) 。其他交联型塑料包括不饱和聚酯、环氧树脂、邻苯 二甲二烯丙酯树脂等【3 1 。 由于热固性塑料的树脂固化前是线性的或带支链的，固化后分子链之间形成 化学键，成为三维立体网状结构，不仅不能再熔融，在溶剂中也不能溶解，具有 隔热、耐磨、耐高压电等特性，被广泛应用于电子电器、汽车构件、建材等领域。 热固性塑料的主要用途见表2 1 。 表2 - 1 热同性塑料主要朋途【3 】 热同性塑料主要h j 途 聚氨酯 酚醛树脂 环氧树脂 不饱和聚酯 床垫、汽车坐垫、防护材料： 建筑h j 板材、冰箱和冷库用绝热材料、包装材料； 汽车仪表板、保险杠横操等 螺旋桨、轴套、轴瓦等； 酚醛模塑复合物广泛用于家电手柄承i 电子、汽车零件及日用品等； 屋顶材料 保护性涂料： 层压印刷电路板、雷达安装用复合材料、商用设备和飞机、汽车等的复 合材料： 电子零f ，i ：的绝热材料和枯合齐 玻璃纤维增强和高填充材料，像增强板、玻璃钢等： 涂料和浇铸塑料 4 东华大学硕十学位论文废弃热同塑料资源化利刖管理对策研究 2 1 2 废弃热固塑料的分类 热固性塑料是一种重要的基体材料，被广泛应用于各类不同的产品中。在满 足各类产品对材料性能不同要求的前提下，热固性塑料品种繁多、规格不一。按 分子结构和理化性质，热固性塑料可以分为聚氨酯、环氧树脂、酚醛树脂和不饱 和聚酯四大类；热固性塑料作为基体材料，一般是与生命周期终结后的主体产品 ( e n do f l i f e ，e o l ) 同时废弃，因此，根据废弃热固塑料主要来源的差异，可以 将废弃热固塑料分为生产和加工企业的边角料和残料、报废汽车中的热固性塑料 和电子废弃物中的热固性塑料。 2 1 3 废弃热固塑料的特点 由于具有良好的理化性质，热固性塑料被广泛应用于电子电器、汽车等产品 中。随着这些产品的报废，大量的热固性塑料被废弃。废弃热固塑料主要具备以 下特性： ( 1 ) 高增长性 目前我国电视机4 1 的社会保有量达3 5 亿台、冰箱社会保有量达1 3 亿台、 洗衣机社会保有量达1 7 亿台。这些电器多是2 0 世纪8 0 年代中后期进入家庭的， 按l o 年至1 5 年的使用寿命计算，从2 0 0 3 年起，我国每年至少有5 0 0 万台电视 机、4 0 0 万台冰箱、6 0 0 万台洗衣机要报废。电视机外壳、冰箱内胆、冷冻盒、 冷藏盒、洗衣机桶、面板等都是废弃热固塑料的主要贡献因子。 另外，每年拆解的报废汽车约为1 0 0 万辆，废弃热固塑料约2 万吨。据汽车 行业专家预测，随着我国汽车行业的迅猛发展，2 0 1 5 年我国将进入汽车报废的 高峰期【5 】，废弃热固塑料的产生量也会大大增长。 ( 2 ) 难处理性 热固性塑料具有独特的三维网状交联结构，具有不溶不熔的性质。这种性质 充分体现了热固性塑料作为基础材料的优越性，但是，热固性塑料遭到废弃后， 其不溶不熔的性质便成为再生利用的最大技术障碍。 ( 3 ) 价值再生性 废弃热固塑料又是不可多得的再生资源。废弃热固塑料通过资源化技术再 生，可用作生产活性炭、物流托盘等产品的原材料。 尔华人学硕十学位论文废弃热i 刊塑料资源化利川管理对策研究 2 1 4 废弃热固塑料的危害 ( 1 ) 造成资源的巨大浪费 热固性塑料的高分子材料基本成分( 单体) 主要来自石油。与其它自然资源 一样，从长远看石油等资源不会“取之不尽，用之不竭”，因此，可以通过技术 手段实现再利用的废弃热固塑料也是一种再生资源。如果废弃热固塑料直接废 弃，将造成巨大的资源浪费。 ( 2 ) 废弃热固塑料对环境的影响 废弃热固塑料填埋处理对环境的影响 一直以来，填埋是处理废弃热固塑料的主要方法。众所周知，一是填埋侵占 有限耕地，严重浪费国土资源；二是热固性塑料性质稳定，填埋后经久不腐，贻 害未来。它们滞留在土壤旱就破坏了土壤的透气性能，降低了土壤的蓄水能力， 影响了农作物对水分、养分的吸收，阻碍了禾苗根系的生长，从而造成农作物的 大幅度减产，使耕地劣化。此外，塑料添加剂中的重金属离子及有毒物质会在土 壤中通过扩散、渗透，直接影响地下水质和植物生长。耐腐蚀抗细菌本是塑料制 品的一大优点，但它们成为垃圾后却成为科学家们头痛的难题，在无空气无光照 的情况下，微生物难以分解有机物，塑料垃圾在填埋中需2 0 0 年后方能分解殆尽。 三是填埋后塑料垃圾经雨水长期冲刷，使大量有害物质带入人类的生活环境，造 成对子孙后代的危害【6 】。由上述所见，采用填埋法处理废弃热固塑料对环境的污 染是一种长期累积效应，百害而无一利。 废弃热固塑料焚烧处理对环境的影响 焚烧是废弃热固塑料处置的另一种方法。塑料在热分解过程中，聚合物发生 裂解，释放出大量的有害气体，如聚氨酯燃烧产生氰化物，焚烧含氯塑料，不仅 产生对环境破坏极大的氯气、氯化氢及二恶英气体，而且还产生c o 、n o x 、甲 醛、氯乙烯、苯乙烯等有害气体，对生态环境产生极大的影响。在塑料焚烧过程 中，作为塑料填充、染色等无机金属也被挥发于大气之中，如p b 、a s 等有害物 质，造成大气污染。这些有害物质对人体的伤害极为严重，主要表现为肝功能紊 乱和神经受损，并使癌症的病发率上升等【7 】。 6 东华大学硕+ 学位论文废弃热同塑料资源化利用管理对策研究 2 2 废弃热固塑料回收现状 2 2 1 国外废弃热固塑料回收现状 ( 1 ) 美国 美国是世界上最大的塑料生产和消费大国。2 0 0 5 年，美国生产塑料4 9 9 4 万 吨，废弃塑料超过2 3 7 3 力吨，其中热固性塑料5 0 0 万吨，约占废弃塑料总量的 2 1 。美国废弃热固塑料中，酚醛树脂和环氧树脂占较大比例，聚氨酯和不饱和 聚酯比例较小。据相关数据统计，美国在2 0 世纪末废旧塑料回收率达3 5 以上。 其中，燃烧废旧塑料回收能源由8 0 年代的3 增至1 8 ；废i h n 品的掩埋率从 9 6 下降到3 7 。美国在燃烧废旧塑料利用热能，热分解提取化工原料等方面 进行了大量工作并取得了一些成果【8 】。 美国早在上世纪6 0 年代就已展开废旧塑料回收利用的广泛研列们，从地方 部门、县到州，都制订了限制使用和丢弃塑料制品的法规。联邦政府曾在1 9 8 8 年率先限用和禁用某些塑料制品，后来又取消了一些禁用令，取而代之的是制定 资源保护和回收办法来规范固体废弃物的处理，具体规定了塑料制品回收率 为6 5 ，而6 5 的回收物中再生利用的比例必须达到4 5 。不少全国性组织在 促进废塑料的回收工作。如：美国塑料工业协会( s p i ) 、塑料回收基金会( p r e ) 、 塑料回收研究中心( c p r r ) 、乙烯基研究学会( s p i 的一个分会) 等。为便于分 类，s p i 曾制订塑料制品材质符号，要求分别在容器底部标上。目前有3 9 个州 在执行该法规。此外，美国一些大型塑料生产公司也自觉参与废塑料回收，如阿 莫科、莫比尔、波利萨、赫茨曼、阿尔科、雪弗隆和道芬娜等八家最大p s 生产 商成立p s 回收中心，总投资为1 6 0 0 万美元，回收发泡p s ，再生的塑料用于制 造磁带盒、办公室和家庭用具。 今天，路边回收网络，管理部门及回收工厂已经遍布全美1 0 】。到1 9 9 7 年底 为止，美国的社会回收覆盖了总人口的7 8 ，全国有1 9 3 0 0 个社会团体的回收网 络工程进行回收，有1 7 2 3 家企业从事处理和再生等活动，形成了一个稳定、有 规模的体系。 ( 2 ) 日本 同本在很长的时期内都是仅次于美国的世界第二大塑料生产和消费国【l l - 1 3 】。 7 东华人学硕士学位论文废弃热同塑料资源化利用管理对策研究 2 0 0 2 年，日本塑料总产量为1 3 4 1 万吨，其中热塑性塑料1 2 1 4 万吨，占总产量 的8 9 2 ，热固性塑料产量为1 2 7 力吨，占9 3 。目前，日本废塑料排出量为 9 0 0 万吨a ，废弃热固塑料约为1 0 0 万吨a 。日本计划2 1 世纪初塑料回收重用率 达到9 0 ( 其中热能回收7 0 ，材料回收2 0 ) 。 热固性塑料二次加热不再熔融，也很难采用热分解法进行油化处理，不可能 重新作为材料和燃料，但是，每年报废的家用电器、计算机和汽车中大量酚醛树 脂和聚氨酯等热固性塑料必须回收处理。日本一些研究机构j 下在研究热固性塑料 的回收方法，已取得很大进展。日本资源环境研究所【l l 】研究成功利用氢授溶剂四 氢化萘将废酚醛树脂分解成单体的液相分解法。此法还可用于环氧树脂、聚氨酯、 邱等的油化回收。大阪工业研究所将废酚醛树脂粉碎以代木粉用作酚醛树脂制 品的增强材料，与传统制品相比耐水性提高6 倍，电绝缘性提高l o 倍，耐热性 亦佳。该所将废聚酯粉碎后与苯酚混合，在酸性条件下加热，然后与甲醛反应制 造酚醛树脂，添加六亚甲基四胺作固化剂，可制成强度、韧性和耐热性良好的酚 醛树脂产品。 日本政府为促进废弃资源回用，实现循环经济社会制定了许多政策法规，其 中大部分涉及到废弃塑料的资源化利用【l4 1 。1 9 9 2 年制定了再生资源利用促进 法，并于同年修订了1 9 7 0 年颁布施行的废弃物处理法，2 0 0 0 年推出了循 环型社会推进基本法。这些法律明确地强调了各方的责任和义务：国家有责任 制定和组织实施基本政策，公布相关信息，并提供技术援助和财政支持；地方自 治体市镇村作为基层行政单位有义务将保持环境清洁作为一项必须提供的公共 服务；生产者有责任对产品进行改良设计，使之不易产生废弃物并易于回收利用， 且又承担一定的处理费用；民间团体须依据政策法规组织实施资源回收；消费者 及废弃物排放者有义务密封垃圾、分类排放、按规定付费并不非法投弃等。根据 上述法规，日本制定了塑料回收的三条途径：行政收集、集团回收以及直接搬运。 在同本的废弃塑料回收网络中，实行有偿回收【1 5 】，即通过税或费的形式向 消费者征收一定的废物处置费。回收过程中，所有废弃物都被分门别类，放在透 明的塑料袋内，在指定的r 子摆放在指定的地点，由清扫公司负责回收处理，或 送到指定工厂进行循环利用。 ( 3 ) 欧盟 8 东华大学硕十学位论文废弃热同塑料资源化利h j 管理对策研究 目前，欧盟国家的塑料消费量达至u 2 5 0 0 万吨a ，其中包装占4 1 、流通占1 5 、 土木建筑占2 0 、电子电器占9 、汽车占7 ，每年废弃的塑料量达到1 6 0 0 万吨， 其中城市中废弃塑料量达至u l o o o 万吨，占全部废弃塑料量的6 3 ，其中汽车6 ， t i p 9 0 万吨：流通1 9 ，f 1 0 3 0 0 万吨：电子电器5 ，f l p 8 0 万吨等。综合以上数据， 欧盟国家废弃热固塑料产生量约为3 0 0 万吨a ，占废弃塑料总量的1 9 。据相关数 据表明，2 0 0 7 年欧盟热固性塑料的用途比例【l 】为：汽车和通讯3 9 ，电子和电器 产品2 8 ，家用电器和器械3 0 ，其他3 。 德国是全球废弃塑料回收最成功的国家之一，特别是在塑料包装物回收方面 成绩显著【1 6 】，对于废弃热固塑料的回收网络的设计有很好的借鉴意义。德国法 律强令于1 9 9 5 年前6 4 的塑料包装物必须回收利用。1 9 9 0 年6 月1 2 日，德国 政府颁布了第一部包装废弃物处理法规包装一包装废弃物的处理法令，该法 规旨在减少包装废弃物的产生，对于不可避免的一次性包装废弃物，规定必须再 利用或再循环；法规还强制性要求各生产企业不仅对产品负责，而且还要对其包 装的回收负责，并责成从事运输、代理、销售的企业、包装企业及批发商回收他 们使用后的包装物，同时也可选择将回收责任委托给专门从事回收处理的回收公 司。在此背景下，德国d s d 双元回收系统成效显著。德国双向系统d u a l e ss y s t e m i nd e u t s c h l a n d ，简称d s d ，也称为绿点公司，即是根据本法令于当年成立的专 门从事废弃物回收公司。包装企业与绿点公司之间建立合约关系，包装企业承担 回收费用，委托绿点公司进行回收。这种由以委托第三方专业回收机构负责塑料 回收的模式创造性地实现了生产者责任延伸，降低了回收成本，并迅速在欧盟国 家得到推广。另外，据英国调查公司a p p l i e dm a r k e ti n f o r m a t i o n 一则报告【i7 j 称， 德国拥有欧盟中数量最多的塑料回收工厂，占全部数量的2 1 4 ，英国、意大利、 法国和西班牙依次为1 4 3 、1 3 、8 9 和7 6 。 ( 4 ) 澳大利亚 2 0 0 3 年，澳大利亚总共回收塑料1 8 9 3 8 5 吨，其中废弃热固塑料约为5 0 0 0 吨，塑料平均再利用率为1 2 4 。澳大利亚的塑料回收主要来源于商业和工业、 建筑业以及地方回收，回收总量达到了9 9 。尽管澳大利亚塑料回收量不大，但 是其按行业分类回收的模式非常新颖，有利于大量相近材质的塑料集中回收，降 低回收成本f 1 8 】。 9 尔华火学硕十学位论文废弃热矧塑料资源化利用管理对策研究 ( 5 ) 巴西 目前，收集废品已成为巴西人创收就业的另一条出路【l9 1 ，此外，巴西人开 始认识到，保护环境人人有责。尽管与欧洲国家相比，巴西政府对废塑料回收工 作的资金投入不足，但巴西废塑料回收率非常高，2 0 0 4 年的回收率达到1 5 6 ， 而欧洲的回收率只有1 4 。巴西的废旧塑料回收率之所以超过西欧水平是由其经 济状况决定的，巴西人口众多，粮食供应不足，为了减少填埋废塑料的占地和解 决就业问题，废塑料回收业应运而生。私营废料回收商的出现以及公众环保意识 的不断增强使巴西的废塑料回收利用行业发展迅速。 2 2 2 国内废弃热固塑料回收现状 2 0 0 5 年中国出口塑料制品约1 2 0 0 万吨，实际的合成树脂消费量约为2 4 0 0 万吨，废弃塑料产生量为8 7 2 万吨，其中废弃热固塑料约占2 0 ，即1 7 4 万吨。 我国塑料工业主要集中在经济发达的沿海地区，广东、浙江、江苏、山东、上海 等地。这五个地区塑料制品产量约占全国总产量的6 0 以上。同时，这些地区也 是废弃塑料的集中地团2 0 1 。 目前，我国废弃热固塑料主要来源于塑料生产和加工中的残料和边角料、废 旧家电和电气产品、汽车等。多年以来，我国废弃塑料的回收处理方式是以人工 从垃圾或其他渠道回收，集中后再进行分类、a n i 处理的模式为主，到目前为止 一直发挥着重要作用，而且仍然很有效，使得废弃塑料的回收利用水平比较高。 但是，对于目前塑料制品原料属性及其性能多样化的现实，例如首先是塑料专用 料品种增多；其次是为了让塑料有更高的使用要求、增加其使用用途而使塑料制 品复合化和功能化；第三是塑料的交联固化，即热固性塑料的大量应用；这些技 术的应用使塑料制品的回收利用难度大大增加。 我国政府加强法律法规建设，促进废弃资源回收利用。修订环境保护法， 在总则中对循环经济做出原则性规定，在分则中单列清洁生产和资源的回收、再 用、再生利用规定。或将其分散到污染防治、资源与生态保护的章节之中。制定 与清洁生产促进法相衔接的循环经济促进法，规定循环经济的基本方针、 指导思想、基本原则、具体的法律制度和责任。修订固体废物污染环境防治法、 水污染防治法、矿产资源法等专门性的环境法律，对资源的节约、回收、 1 0 东华大学硕+ 学位论文废弃热f i i i l 塑料资源化利用管理对策研究 再用做出特殊的规定；修订政策采购法、税收征管法和商业银行法等 法律，在其中纳入政府扶持和经济刺激的内容。我国政府j 下在努力营造一个利于 发展循环经济的良好的法律环境，但是，国家缺乏对废弃塑料回收利用行业和再 j n - r _ 企业扶持的具体政策，针对废弃热固塑料回收的法律法规以及经济激励政策 更是处于真空状态【2 i 】。 我国废弃塑料的回收主要依靠传统的物资回收系统进行，辅助以人工从垃圾 或其他渠道回收，集中后再进行分类、然后再进行加工处理的模式，到目前为止 这种模式仍然发挥着重要作用，而且完全市场化。但是，目前的家电产品以及汽 车所使用的塑料种类不尽相同，同一产品中由于厂家不同所用塑料原料的种类也 不同，有时塑料原料种类相同而所使用的添加剂或者配方和功能母料不同，传统 的物资回收系统无论在回收网络建设还是分类技术开发方面都远远不能适应，回 收压力较大。 2 2 3 废弃热固性塑料回收存在的问题 通过对国内外废弃热固塑料的回收现状的分析不难看出，目前我国废弃热固 性塑料回收存在的问题主要是两个方面： ( 1 ) 全社会对这个行业缺少理性认识和政策扶持。主要表现在，人们环保 意识普遍不强，对废旧塑料回收利用认识不足；民众普遍认为用再生塑料制成的 产品是劣质产品；国家缺乏对废弃塑料回收利用行业和再加工企业扶持的具体政 策。 ( 2 ) 缺少完善的废弃热固塑料回收体系。我国传统的物资回收系统缺乏规 划和管理，在管理和专业技术方面存在很大缺陷。 2 3 理论基础评述 2 3 1 循环经济理论 所谓循环经济2 2 1 ( c i r c u l a re c o n o m y ) 是指对物质闭环流动型经济( c l o s i n g m a t e r i a l sc y c l e ) 的简称，它要求按照自然生态系统的循环模式，将经济活动高效 有序地组织成一个“资源利用一绿色工业一资源再生”的封闭型物质能量循环的 东华人学硕十学位论文废弃热同塑料资源化利用管理对策研究 反馈式流程，保持经济生产的低消耗、高质量、低废弃，从而将经济活动对自然 环境的不利影响减少到最低程度。 循环经济理论的萌芽始于2 0 世纪6 0 年代，早期代表为美国的经济学家鲍尔 丁( k e n n e t heb o u l d i n g ) 于1 9 6 6 年发表的题为即将到来的宇宙飞船经济学的 论文。他在论文中指出，“未来封闭的经济对地球的要求和过去开放的经济对地 球的要求在某种程度上会遵循不同的经济原则 ，可以把过去开放的经济称为“牧 章经济”，未来封闭的经济称为宇宙飞船经济”【2 3 1 。1 9 9 0 年，英国环境经济学 家dp e a r c e 和rkt u r n e r 在其著作自然资源和环境经济学中第一次使用了 “循环经济”这一概念。 循环经济本质上是一种生态经济，通过生态经济综合规划、设计社会经济活 动，使不同企业间形成共享资源和互换副产品的产业共生组合，使上游生产过程 中产生的废弃物成为下游生产过程的原材料，实现废物的综合利用，达到产业之 间资源的最优化配置，使区域的物质和能源在经济循环中得到永续利用，从而实 现资源可持续利用的环境和谐经济模式 2 4 】。 循环经济的战略目标是：实现可持续发展所要求的环境与经济的双赢，即在 资源环境不退化甚至有所改善的情况下促进经济增长。循环经济的建立依赖于一 组以“减量化、再使用、再循环”为内容的行为原则( 称为3 r 原则) ，每一个 原则对循环经济的成功实施都是必不可少的。 ( 1 ) 减量化原则( r e d u c i n g ) ：旨在从输入端减少进入生产和消费流程的物质量。 ( 2 ) 再利用原则( r e u s i n g ) ：目前是在生产的过程( 设计、制造) 中延长产品 和服务的时间强度，使产品的生命周期增长。 ( 3 ) 资源化原则( r e c y c l i n g ) - 通过把输出的废弃物再次变成资源以减少最终的 废物处理量。 废弃热固塑料作为热固性塑料材料的e o l ( e n do f “f e ) ，对于上游生产过 程而言，属于废弃物，对于下游生产过程而言，则可以变为原材料。若要实现这 类塑料的循环利用，关键在于废弃热固塑料的收集和资源化利用，这正是循环经 济中不可或缺的环节之一，因此，将循环经济理论贯彻到废弃热固塑料资源化利 用管理对策研究中是必需的。 1 2 东华大学硕士学位论文 废充热f i l f i 塑料资源化利片j 管理对策研究 2 3 2 静脉产业理论 静脉产业( v e n o u si n d u s t r y )词，最早是由日本学者提出来的。他们认为： 在循环经济体系中，根据物质流向的不同，可以分为两个不同的过程：即从原料 开采到生产、流通、消费的过程和从生产或消费后的废弃物排放到废弃物的收集 运输、分解分类、资源化或最终废弃处置的过程。仿照生物体内血液循环的概念， 前者可以称为动脉过程，后者称为静脉过程。相应的，承担动脉过程的产业称为 动脉产业，承担静脉过程的产业称为静脉产业【2 5 1 。 同本学者后藤典弘指出：“物质来源于自然界，并经过第一产业、第二产业、 第三产业，流向广大的消费者。将这样以生产为中心的流动，比喻成人体的动 脉流。大部分的物质通过社会消费，在经过一定时间后，会以原来的形态，或 者改变的形态、状态，再次还原于自然界，这就是废弃物的物流。废弃物处理由 收运一中间处理一最终处置三个阶段组成。从物流的观点来看，在这三个阶段中 的废弃物的物流，刚好是与第一、二、三产业的物流，即以消费为中心的情况是 完全对称的。也就是说，在废弃物的物流过程中，收集、搬运与流通等第三产业 逆对称，以分解为中心的中间处理与制造等第二产业逆对称，掩埋等最终处理与 以从自然界中开采资源为中心的第一产业逆对称。消费后的废弃物的这种物流过 程，比照在生产性的过程，被称为静脉流。对比生态系统的物质流，就 可以理解环流( 循环流动) 。”【2 6 】日本清洁中心编著的循环关键字中指出： “如果将一般制造业等称为动脉产业，处理、处置及循环利用从这些产业排放的 废弃物的产业相当于人体的静脉，因此被称为静脉产业。 【2 6 1 。 综上所述，在循坏经济系统中，承担静脉过程的、对废弃物进行收集、分类、 运输、分解，及再资源化或最终废弃处置的产业部门统称为静脉产业。 在传统的经济运行模式中，经济活动的主体大都着眼于动脉产业，而忽视静 脉产业的作用。在循环经济的运行中，静脉产业是与动脉产业同等重要的产业部 门。经济结构中如果缺少了静脉产业，循环经济将无法实现“循环 ，这也j 下是 传统的直线型经济模式的弊端所在。因此，建立循环经济的过程，正是对市场结 构中缺失的静脉产业部门的完善过程。 一直以来，由于热固性塑料自身独特的结构和性质，人们将其视为是不可再 生的。热固性塑料作为一种基体材料被开发利用，经历生产、流通、消费使用， 东华人学硕十学位论文废弃热f 叫塑料资源化利刚管理对策研究 继而被废弃，这不仅严重污染了环境，而且是资源的巨大浪费。从热固性塑料产 业生态链分析，动脉产业链是发达的，而静脉产业部分却存在严重的缺失和脱节， 这是目前废弃热固塑料回收难题的症结所在。因此，结合目前热固性塑料利用现 状，废弃热固塑料的资源化利用完全可以作为静脉产业的一个典型案例来研究。 ( 1 ) 静脉产业发展的前提和基础 静脉产业的发展，必须建立在以下四项前提之上，即：存在大量的废弃物； 废弃物具有有用的属性；有把废弃物再资源化的技术：存在着对再生品的需求。 在同时满足这些条件的基础上，与利用原生资源的成本相比，如果利用从废弃物 再生的资源的成本低，而且能在一定时间内维持价格差，循环再利用就能充分发 展，即静脉产业的运营就能得以实现 2 7 1 。对于废弃热固塑料而言，目前社会废 弃量是非常巨大的，废弃热固塑料资源化技术也有研究和应用，经过再生可以成 为二次资源，满足静脉产业的四项前提。因此，废弃热固塑料静脉产业链建立的 主要障碍是回收和再生成本偏高，以及再生市场的不完善。 可以说，循环经济理论的建立，是静脉产业发展的理论基础；经济社会中存 在大量的废弃物，是静脉产业发展的物质基础：废弃物中存在着有用的属性，是 静脉产业发展的价值基础；人们能够全部或部分掌握把废弃物再资源化的技术， 是静脉产业发展的技术基础；原生资源的有限性以及人们对再生资源的需求，是 静脉产业发展的市场基础。 ( 2 ) 静脉产业的运行 静脉产业活动主要包括废弃物回收、再资源化、最终处置和再生资源销售四 个阶段。 收运阶段 废弃物的收集运输与废弃物的排放过程对应，是静脉产业活动的开始。该过 程不仅是废弃物集中的过程，还包括根据不同的废弃物类别进行分类、分拣等。 收运阶段还要依据废弃物的“有价”属性和进行再利用不同要求选择不同的产业 活动流程：提取有再利用价值、并可以作为再生资源的部分，直接销售给再生资 源经营者：有再利用价值、但需要再资源化处理的部分，销售给再生处理者，并 通过其生产性的活动得到再生资源；而没有价值或价值很低、不足以抵消再利用 成本的部分则在市场机制下进行最终处置。 1 4 东华人学硕十学位论文废弃热同塑料资源化利用管理对策研究 再生处理阶段 再生处理是采用一定的技术手段，通过物理性、化学性的处理，从废弃物中 回收物质和能源，实现物质的闭环循环的过程。在这一过程中，废弃物被作为静 脉产业活动的“原料”，通过生产性活动产出的产品一再生资源进入销售渠道， 而再生处理的剩余部分则进入最终处置过程。 再资源化阶段是静脉产业实现自身经济价值的重要环节，是静脉产业“生产 性”的体现，也是循环经济原则的集中体现：废弃物再资源化过程减少了最终处 置的废弃物的量，即实现了减量化原则；生产得到的再生资源再次应用于生产和 消费，体现了再利用和资源化的原则。 最终处置阶段 最终处置不只是一般的“废弃”，而是在循环经济的框架下，基于保护环境、 保护资源的目的，以最合理的方式处理废弃物中最终没有可能再利用的部分。这 一阶段也可以视为静脉产业的一个生产性过程，即提供了废弃物最终处置的服