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城市建筑垃圾资源化的技术方法和实现路径

来源:天津市和平区环境保护监测站   时间:2015-04-01   阅读量:531

摘要:城市建筑垃圾已经占到了城市固体废物的很大一部分,其能否被最优化处置,对城市的环境和经济都有重大影响。本文阐述了城市建筑垃圾的种类和特点,分析了发达国家在建筑垃圾处理方面的先进的管理经验和工业技术,并对现阶段我国建筑垃圾实现资源化,提出了一些需要重视的问题。

Abstract:Urban construction waste has accounted for a large part of urban solid waste. That it can be optimized disposed, can have a significant impact to the urban environmental and economic. This paper describes the types and characteristics of urban construction waste, summarize some analysis of the advanced management experience and technology of developed countries in dealing with the construction waste. And some problems which should be paid attention to have been put forward to the present stage of our country’s construction waste disposition.

Keywords:urban construction waste, waste disposition, management experience, industry technology

1、绪论

近年伴随着我国经济的迅速发展,工程建设不断加快和房地产产业的兴盛,建筑垃圾的产生量也在高速增长。我国建筑垃圾的数量已占到城市垃圾总量的30%-40%。有关统计显示,在每万m2建筑的施工过程中,仅建筑垃圾就会产生500-600t。据有关部门预测,中国每年20亿m2以上的工程建设将持续10~15年,意味着每会产生约1亿t以上的建筑垃圾[1]。

目前,我国的绝大部分建筑垃圾主要的处理方式,是被直接运到郊外或乡村,采用露天堆放或填埋的方式进行处理。而堆放和填埋则需耗用大量宝贵的土地资源,而大量建筑垃圾清运到郊外也会产生不小的经济费用。同时,清运和堆放过程中的遗撒和扬尘又影响了环境空气的质量,造成了二次污染。而且这些污染一旦造成,恢复难度和成本非常巨大。在现代都市朝着工业化、城市化加快发展的今天,大量工程建设产生的建筑垃圾正严重威胁着人类生存的自然环境。

那么作为消费和贡献了巨大国民财富的钢筋水泥混凝土,从拆除的一刹那,是否真的就变成了一文不值危害环境的垃圾呢?有没有将其重新利用起来的可行方法呢?答案是肯定的。

今天,可用来填埋建筑垃圾的土地将越来越少。建筑垃圾资源化的意义在于它能够有效缓解建筑垃圾对环境和经济两个方面造成的压力。环境角度:排入外界的垃圾量减少,相应的侵占土地面积减小,排入水体和大气的有害物质减少,对土壤的破坏也会降低;经济角度:减少了土地使用面积,降低材料的重建成本,资源利用率得到提高。总之,建筑垃圾资源化,对于节约资源,改善环境,提高经济效益和社会效益,实现资源优化配置和实现可持续发展具有重要意义。

2、城市建筑垃圾的种类和特点

2.1 建筑垃圾的定义和种类

目前我国对建筑垃圾还没有明确的定义,因此关于建筑垃圾的定义存在诸多不尽相同观点。根据建设部在2005年3月23日发布并于同年6月1日起施行的《城市建筑垃圾管理规定》所称建筑垃圾,是指建设单位、施工单位新建、改建、扩建和拆除各类建筑物、构筑物、管网等以及居民装饰装修房屋过程中所产生的弃土、弃料及其它废弃物。在研究领域,学者们对建筑垃圾的定义也不尽相同。概括说来,建筑垃圾是指构造物在新建、改建、扩建和拆毁活动中产生的废弃物。具体而言,建筑垃圾是指在建筑物的建设、维修、拆除过程中产生的固体废弃物,主要包括废混凝土块、废沥青混凝土块以及施工过程中散落的砂浆、混凝土、碎砖渣等[9]。

按照来源分类,建筑垃圾可分为土地开挖、道路开挖、旧建筑物拆除、建筑施工和建材生产垃圾五类,其中旧建筑物拆除和建筑施工产生的垃圾占绝大部分。不同结构类型的建筑所产生的垃圾各种成分的含量虽有所不同,但其基本组成是一致的,主要由土、渣土、散落的砂浆和混凝土、剔凿产生的砖石和混凝土碎块、打桩截下的钢筋混凝土桩头、金属、竹木材、装饰装修产生的废料、各种包装材料和其它废弃物等组成。具体成分的比例见表2-1。

表2-1 建筑施工垃圾的组成

垃圾组成

砖混结构

框架结构

框架-剪力墙结构

建筑垃圾对使用量占比

碎砖

30~50

15~30

10~20

3~12

砂浆

8~15

10~20

10~20

5~10

混凝土

8~15

15~30

15~35

1~4

桩头

8~15

8~20

5~15

包装材料

5~15

5~20

10~20

屋面材料

2~5

2~5

2~5

3~8

钢材

1~5

2~8

2~8

2~8

木材

1~5

1~5

1~5

5~10

其他

10~20

10~20

10~20

合计

100

100

100

垃圾产生量

50~200

45~150

40~150

2.2 建筑垃圾的特点

因为建筑垃圾大多为固体废弃物。包括泥土、石块、混凝土块、碎砖、木料、金属、管道及电器等废料,所以无污染的无机物(包括泥土、石块、混凝土块、碎砖)占90%以上。无机材料,具有耐酸、耐碱、耐水性,化学性质比较稳定,同时具有稳定的物理性质的特点。建筑垃圾的这些性质决定其经过处理是一种很好的再生建筑材料。废品(包括金属、竹木材、各种包装材料、木料、塑料、玻璃等)可能具有污染物的废弃物分拣后可作为再生资源利用[2]。

建筑垃圾在城市垃圾中属最清洁的垃圾,只要合理利用就不会产生二次污染。目前,由于建筑工地很少对建筑垃圾分类,加之生活垃圾也掺杂其中,增大了建筑垃圾的污染性,同时也加大了处理难度。

3 资源化利用的技术和发达国家利用现状

3.1 建筑垃圾资源化的利用价值

建筑垃圾都有它们的剩余价值,例如:(1)利用废弃建筑混凝土和废弃砖石生产粗细骨料,可用于生产相应强度等级的混凝土、砂浆或制备诸如砌块、墙板、地砖等建材制品。粗细骨料添加固化类材料后,也可用于公路路面基层。(2)利用废砖瓦生产骨料,可用于生产再生砖、砌块、墙板、地砖等建材制品。(3)渣土可用于筑路施工、桩基填料、地基基础等。(4)对于废弃木材类建筑垃圾,尚未明显破坏的木材可以直接再用于重建建筑,破损严重的木质构件可作为木质再生板材的原材料或造纸等。(5)废弃路面沥青混合料可按适当比例直接用于再生沥青混凝土。(6)废弃道路混凝土可加工成再生骨料用于配制再生混凝土。(7)废钢材、废钢筋及其他废金属材料可直接再利用或回炉加工。(8)废玻璃、废塑料、废陶瓷等低利用度建筑垃圾则具体情况具体分析[8]。

3.2 借鉴国内外的处理经验

自上世纪90年代以后,世界上许多国家,特别是发达国家已把城市建筑垃圾减量化和资源化处理作为环境保护和可持续发展战略目标之一。在综合利用建筑垃圾方面,日本、德国、英国、美国等一些发达国家开展较早,经过了数十年的发展和完善,在政策、技术和设备等方面均比较成熟[3]。

首先看看我们的邻国日本。因其国土面积小、资源匮乏,政府和国民非常珍惜和重视资源和环境保护。该国非常重视建筑垃圾的综合利用,将建筑垃圾视为“建筑副产品”和“可再生资源”。

日本在1977年制定了《再生骨料和再生混凝土使用规范》,并相继在各地建立了以处理混凝土废弃物为主的再生加工厂,生产再生水泥和再生骨料;1991年制定了《资源重新利用促进法》,规定建筑施工过程中产生的建筑垃圾,必须送往“再生资源化设施”进行处理:1994年日本国建设省制定了“建设资源再利用推进计划”和“建设工程材料再生资源化法案”。提出了建筑废弃物再生利用率的具体目标,要求将来建设工程实现废弃物零排放(Zero mission)。到2002年又颁布《建筑再利用法》,建立了建筑垃圾资源化回收体系,开发分类和处理技术,对建筑垃圾实行零排放策略,极大地促进了建筑垃圾的回收,回收率从1995年的42%增加到2011年的97%。行之有效的宏观法律手段和微观技术手段为日本建筑垃圾的资源化提供保证,使得日本建筑垃圾资源化率不断提高[4]。

日本通过完善的管理技术和成熟的回收技术促使建筑垃圾资源化,其主导方针是:尽可能不从施工现场排出建筑垃圾;建筑垃圾要尽可能重新利用;对于重新利用有困难的则应适当予以处理。在运作方面,具体依靠的是完善的管理技术和成熟的回收技术。

管理方面,日本利用全过程控制对垃圾的产生、收集、处理和回收过程进行管理,实现垃圾的减量化和资源化。通过评价和合理的规划,减少垃圾源头产生,实现建筑零排放,在建造时利用延长建筑物寿命的技术和建筑结构,同时发展强化的建筑材料技术,减少建筑垃圾产生。另外在建筑现场回收建筑废弃物,利用合适的技术进行处理。特殊的建筑废弃物可运至集中或分散的处理场进行回收,保证建筑垃圾的处置效率和产品的质量。运输过程实行传票制度,这使日本在很大程度上遏制了非法处理建筑垃圾的现象,也有利于政府部门掌握产业废弃物的数量、种类、处理途径等信息。日本建立了回收资源物流系统,为建筑垃圾的回收提供保障。同时日本通过市场调节机制和政府参与的形式,将建筑垃圾推向市场。通过合同的手段督促建造商减少垃圾的产生,同时利用经济政策鼓励建设单位使用再生产品。通过立法对再生产品质量标准进行规定,通过经济策略鼓励社会利用再生产品,加大宣传提高社会对再生产品的认识。

技术方面,日本的建筑垃圾回收技术主要有:(1)零排放施工、工业化技术;(2)再资源化利用混凝土、沥青混凝土、木材、污泥等技术;(3)废弃物发电、建设废弃物的生物燃料利用等;(4)设计与规划、零排放技术。日本明确要求建筑师在设计时要考虑建筑在50年或者100年后拆除的回收效率,建造者在建造时采用可回收的建筑材料和方法,并尽量做到建造零排放。日本对建筑垃圾进行严格的分类,不同的类别都有较为成熟的处理方案和技术。日本在混凝土回收上处于领先地位,大部分拆除混凝土用作路基材料或者回填材料,有时还用于结构。经过破碎、分选、筛分后用于市政工程、景观或者用作混凝土的骨料。日本还利用先进的技术提高骨料的质量,将其用于高质量的混凝土中,技术包括加热破碎、捣碎、机械破碎和重力浓缩等。沥青混凝土块可作为再生沥青骨料使用和作为再生碎石路基材料使用。建设工程产生的废木料,除了作为模板和建筑用材再利用外,通过木材破碎机,弄成碎屑作为造纸原料或燃料使用。垃圾回收技术的发展为建筑垃圾的资源化提供了技术保障,同时也为日本建筑垃圾的产业链发展带来了契机,使日本建筑垃圾的处理趋于标准化和市场化。

再看一下欧洲发达国家的代表,德国的建筑垃圾资源化现状。德国早在二战结束后,便开始循坏利用建筑垃圾来满足大规模建设对建材的巨大需求。同时德国是最早建立循环经济体系的国家,完备的立法可以有效的监督企业形成“谁生产谁负责”的体制,并采用经济杠杆来落实这一原则。在德国,建筑垃圾生产者可以选择填埋的方式处理,但将付出高昂的处理费用;而选择再生处理建筑垃圾,会比填埋的费用低很多,而且建筑垃圾的分类越好,所缴费用就越低;如果不处理产生的垃圾,则会面临高额的罚款甚至判刑。这样就很好的督促了生产者自觉的进行垃圾的资源化处理和建筑垃圾在源头的分类。当然资源再利用产品能有广大的市场,还要依靠大众的消费和认可,这源于德国本身的环境标志体系。贴有环境标志,标明该产品不但符合质量标准,而且在生产、使用、和后期处置过程中符合环保要求,对环境危害较小,同时有利于资源的再利用。促使大众行动起来,为保护环境贡献自己的一份力量。也正是因为有良好的激励和惩罚制度,德国的建筑垃圾回收率高达95%以上,回收利用率也高达70%以上。同时,这也促成了一个垃圾处理工业产业的繁荣,德国境内现有2000多座再生骨料加工厂[6]。

丹麦也早在1989年与芬兰、瑞典等北欧国家实施了统一的环境保护标志。通过法规和经济手段相结合来实现对建筑垃圾的利用。总之,纵观欧美各发达国家,都对建筑垃圾实行严格的管理,使其从源头上实现减量化。许多城市都不设有垃圾堆放和填埋场所,而且禁止焚烧垃圾和将其填海,鼓励将垃圾资源化利用,并采取一系列的政策支持,将其发展成一个重要的产业。

4、我国建筑垃圾资源化的实现路径

建筑垃圾的资源化利用是一个复杂的系统工程.一般要经历产生、清理、运输、存放、分拣、分类处理、形成产品、市场推广等一系列环节,涉及范围广,处理周期长,牵涉部门多,需要考虑法律、政策、技术、管理、经济、环境、社会等诸多问题。目前,我国在建筑垃圾的收集、分类处理、综合利用方面还处于刚刚起步阶段,要想真正解决建筑垃圾问题,实现建筑垃圾原料——建筑物——建筑垃圾——再生原料的循环,使原材料最大限度地合理、高效、持久、循环的利用,并把对环境的污染降至最小,必须考虑以下的几个方面[5]。

4.1 加强法律法规和相关行业标准的制定

我国至今尚无一部国家的关于建筑垃圾管理的法律、法规文件,《固体废弃物污染防治法》 虽然在第四条规定要实施清洁生产,但只是原则性的表述,没有实质的规定。全国人大于1995年11月通过的《城市固体垃圾处理法》,要求产生垃圾的部门必须交纳垃圾处理费。这是从我国国情和现有技术条件考虑,在当时阶段采取的一种限制建筑垃圾大量产生和排放的有效措施。但这种收费办法,并不能从根本上堵住产生大量建筑垃圾的源头,而且它也没有涉及到建筑垃圾的资源化问题。现有的法规规章中,有关建筑垃圾管理的定量指标更是无从查询,也缺少建筑垃圾环境污染控制方面的标准,这给具体的管理工作带来了相当的困难。如:建筑扬尘对城市空气环境产生的影响,究竟应该如何规范、控制;建筑垃圾的产生量是否应有控制指标等[7]。

要尽快制订完善建筑垃圾循环利用的法律法规。建立规范科学的建筑垃圾减排指标体系、监测体系,强化建筑垃圾的源头管理。提高条款的可操作性,避免指标空泛。同时建立与之相适应的管理制度,如建筑垃圾环境许可、建筑垃圾处理申报批准、建筑垃圾限量产生等。在执法过程中,做到有法可依、有法必依、违法必究,尤其是要加大监督执法力度,坚决杜绝建筑垃圾大量排放、随意排放和低水平再生利用。使建筑垃圾资源化由行政强制逐渐成为全社会的自觉行动。

同时,要保证建筑垃圾资源化的质量和效果。必须要制订一系列的标准规范,才能为建筑垃圾资源化过程中每一个技术环节提供技术依据,找到质量控制点,使产品有合格、验收的依据。现场施工有科学的操作规范,结构有验收的标准等,这样建筑垃圾资源化才有章可循。

4.2 加快建筑垃圾处理和再生利用的技术研究

目前我国建筑垃圾资源化的成本过高,是阻碍资源化的一大原因。我国对建筑垃圾处理和再生利用技术研究起步较晚,投入的人力、物力不足,虽然有一定的成果。但缺乏新技术、新工艺的开发能力。并且设备陈旧落后,与技术的全面推广还有很大的距离。

因此要实现建筑垃圾的资源化,必须从提高建筑垃圾的分选水平、处理能力、再生骨料的品质和质量的稳定性、加快再生混凝土及制品的产品开发、研发适用的施工工艺等技术环节入手,提高产业的技术水平。同时发展和引进国外先进技术,研究适合我国建筑垃圾回收的仪器设备,开发适合我国建筑垃圾资源化的方案是解决资源化的出路。推进建筑垃圾资源化再利用应用技术,建立示范工程。

另外建立资源化标准体系是确保资源化能够产业化的保证, 我国在这方面的科研投入始终不足,使得一些相应的技术标准和指标参数仍无法建立。比如,指导建筑垃圾循环再利用的建筑垃圾的结构、强度、力学等方面的特性指标、建筑垃圾代替原材料的技术、方法、安全系数等等[8]。

4.3 加大政策扶持力度,培养产业发展

在建筑垃圾资源化产业中,政府处于核心地位。这是因为建筑垃圾资源化产业高投入低附加值的特点,企业发展前期基本属于微利或者无利状态,该产业的正常运转必然离不开政府的一系列措施。另外,由于其巨大的社会效益和创建生态文明社会具有重大意义,政府也理应参与其中。

国外先进经验表明,要真正实现建筑垃圾资源化,必须走产业化的道路。而在当前市场经济条件下。要形成产业并获得发展,必须要充分调动企业的积极性。将建筑垃圾综合利用推向市场,走市场化的运作路线。鼓励国内外投资经营者参与建筑垃圾处理和经营。而政府要从政策上加大引导和扶持力度,运用政策、价格、财税、奖励等多种手段,保证建筑垃圾处理企业有一定的收益,才能培育起建筑垃圾资源化产业。另外对建筑垃圾资源化的产品,政府工程要首先带头使用。并建立配套制度,规定房地产商原材料按一定比例使用,达到要求的给予税收等方面的优惠。从而实现从生产到产品消费的各个阶段,都有相应的优惠制度,提高建筑垃圾再利用产品的市场占有率,才能推动建筑垃圾综合利用的产业化[10]。

5、结论

总之,我国建筑垃圾的数量已占到城市垃圾总量的30%~40%。绝大部分建筑垃圾未经处理就采用露天堆放或填埋的方式进行处理,耗用大量的征地、垃圾清运等建设投资。在现代都市朝着工业化、城市化加快的今天,大量工程建设产生的垃圾正威胁着人类生存的自然环境。而每年因取土制砖要有十几万亩良田遭到破坏,由于采砂、采石每年要有大片的山林草场被毁。其结果是,一方面是人类的建设生产的大量垃圾侵吞着人类的生存,另一方面是人类对建材的需求在破坏着人类的环境,从生产到消费,对环境构成了双重的破坏。实现建筑垃圾的资源化,既然是对生产原料的贡献又是对环境废物的处置,实现了最大的经济效益社会效益和环境效益,是我们当今城市建设中一个具有深远意义、亟需实施的重大计划。

参考文献

[1] 我国建筑垃圾资源化现状及对策,周文娟,陈家珑,路宏波,《建筑技术》2009年8期.

[2] 建筑垃圾资源化处理对策研究,庞永师,杨丽,《建筑科学》2006年1期.

[3] 国内外建筑垃圾资源化现状及发展趋势,何更新,《环境卫生工程》2009年1期.

[4] 日本建筑垃圾资源化对我国的启示,蒲云辉,唐嘉陵,《施工技术》2012年21期.

[5] 建筑垃圾资源化关键成功因素分析,齐丹丹,胡鸣明,石世英,《建筑技术》2012年7期.

[6] 欧洲建筑垃圾资源化利用现状及效益分析,陈家珑,《建筑技术》2012年7期.

[7] 建筑垃圾资源化的障碍因素分析, 王婷,《考试周刊》 2011年61期.

[8] 国内城市建筑垃圾资源化研究分析,张小娟,2013西安建筑科技大学.

[9] 我国建筑垃圾资源化管理现状及对策研究刘登,《中小企业管理与科技》2009年13期.

[10] 我国建筑垃圾资源化对策探讨,李凯,李双双,张莹,《环境保护与循环经济》2011年5期.

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关键字: 建筑垃圾 , 建筑垃圾资源化 , 资源化管理经验 , 资源化工程技术

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