建筑垃圾資源化研究

李 雷 周曉燕 李 華 張 浩 姚婷婷 王 濤

(1陜西工程勘察研究院，陜西 西安710068；2重慶長安汽車股份有限公司，重慶400023)

隨著我國城市化進程的快速發(fā)展，人們對生活空間、品質(zhì)的要求越來越高,刺激了建筑業(yè)的發(fā)展。建筑業(yè)成為國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的改善的核心行業(yè)，但同時也帶來了巨大的環(huán)境壓力—建筑垃圾。王羅春在《建筑垃圾處理與資源化》[1]中指出,中國每年拆除建筑面積達2億m2,年產(chǎn)建筑垃圾4億t/年,已占到城市垃圾總量的25%～45%，嚴(yán)重影響城市生態(tài)環(huán)境，制約城市化發(fā)展。在這嚴(yán)峻的情勢下，如何使建筑垃圾減量化、資源化，已成為我國亟待解決的重大問題。

1 建筑垃圾的概念

美國將建筑垃圾定義為[2]：“建筑結(jié)構(gòu)在新建、翻修或拆除過程中產(chǎn)生的廢物材料，主要包括磚、混凝土、石塊、渣土、玻璃、塑料等”。

日本將建筑垃圾定義為[3]：建設(shè)工程副產(chǎn)物，包括再生資源和廢棄物兩類。其中，再生資源主要指建設(shè)工程中可以再生利用作為原材料使用的物質(zhì)；廢棄物主要指不能作為原材料使用的物質(zhì)。

香港環(huán)境保護署[4]將其定義為：“任何物質(zhì)、物體或東西因建筑工程而產(chǎn)生，不管是否經(jīng)過處理或儲存，而最終被棄置的剩余物料，統(tǒng)稱為建筑廢物?！?/p>

邊遠[5]認(rèn)為：建筑垃圾是指在對建筑物或構(gòu)筑物的建設(shè)、維修、拆除和裝修的活動中產(chǎn)生的對建筑物本身無用或不需要的物料。

本文認(rèn)為建筑垃圾指：建設(shè)、拆遷過程中產(chǎn)生的廢棄物質(zhì)，有的可以再次利用，有的不能被利用。即建筑垃圾可分為一次性垃圾、再生性垃圾等。

綜上所述，目前對建筑垃圾的概念還沒有明確統(tǒng)一，不同的國家和地區(qū)對建筑垃圾的界定都存在一定的差別。

2 建筑垃圾資源化程度分析

許多國家已經(jīng)將建筑垃圾資源化程度作為其社會發(fā)展程度的重要指標(biāo)，并產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟價值[6]。

(1)德國在利用建筑垃圾制造再生材料方面處于世界領(lǐng)先水平。早在10多年前，德國對建筑垃圾的再生利用率就達到40%，道路開挖廢物的再生利用率達到90%[7-8]。據(jù)了解，德國有世界上規(guī)模最大的建筑垃圾處理廠，每小時可處理建筑垃圾1200t/h。

(2)美國建筑垃圾的綜合利用可分為3個等級：第1級“低級利用”，現(xiàn)場分揀、一般性回填，占建筑垃圾總量的50%～60%；第2級“中級利用”，作為建筑物或道路的基礎(chǔ)材料、建筑用磚等，約占其總量的40%；第3級“高級利用”，如將建筑垃圾還原成水泥、瀝青等再利用[9-10]。

(3)日本對建筑垃圾再利用程度也處于世界領(lǐng)先水平[11-12]。日本早在1970年就制定了《廢棄物處理法》；1977年率先制定了《再生骨料和再生混凝土使用規(guī)范》，2000年制定了《建設(shè)再循環(huán)法》等許多與建筑垃圾資源化利用相關(guān)的法律、法規(guī)和制度。據(jù)有關(guān)資料報道，各國建筑垃圾利用水平見表1。

表1.各國建筑垃圾利用水平[13]

國內(nèi)對建筑垃圾資源化研究較為滯后。目前，我國在這方面也正在吸取國外的技術(shù)經(jīng)驗并出臺了相關(guān)的建筑垃圾管理政策與技術(shù)研究。

1980年至今，我國在建筑垃圾處理方面已制定了相關(guān)法律政策，如《城市建筑垃圾管理規(guī)定》《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》和一些地方性政策法規(guī)[14]。中國建筑材料科學(xué)研究總院承擔(dān)國家“十五”科技攻關(guān)項目專題“建筑垃圾的循環(huán)再生及其應(yīng)用技術(shù)研究”。1992年北京建筑工程學(xué)院研究了“再生混凝土”并取得了突出的成果。

3 建筑垃圾的危害分析

1)占用空間，污染土地[5]。隨著建筑垃圾的增加，垃圾堆放空間也在逐漸擴大。據(jù)估計,每1萬t建筑垃圾約占用67m2的土地。建筑垃圾堆放到城市郊外，影響附近的土質(zhì)，破壞土壤的結(jié)構(gòu)，降低作物產(chǎn)量。見圖1。

圖1 農(nóng)田建筑垃圾

2)空氣污染[15]。建筑垃圾堆放狀態(tài)下，在溫度、水分等作用下，有機物質(zhì)分解，產(chǎn)生有害氣體；對空氣有污染；有的垃圾在焚燒過程中產(chǎn)生有毒致癌物質(zhì)，對空氣造成二次污染。建筑垃圾高溫有毒氣體見圖2。

圖2 高溫有毒氣體

3)水資源污染。雨水的淋濾作用，使建筑垃圾經(jīng)地表匯流、地下滲流，水資源發(fā)生污染。如果含有重金屬類、放射性、化學(xué)原料類有害成分，則會對水資源造成嚴(yán)重的污染。對人體健康造成很大的危害。

4)破壞城市軟環(huán)境，影響市容[16]。

建筑垃圾不及時清理，堆放在市內(nèi)，堵塞交通，對城市市容、環(huán)境帶來很大的影響。

4 建筑垃圾資源化處理工藝分析

經(jīng)統(tǒng)計分析，建筑垃圾的主要成份為：混凝土、磚塊、砂石、金屬、木材、玻璃、塑料、瀝青等，其中前五種成份占到垃圾總量的80%左右[17]。

研究建筑垃圾資源化技術(shù)工藝是解決此問題的根本性趨向。通過填埋、集中堆放、焚燒等粗放式方法預(yù)處理建筑垃圾，會造成嚴(yán)重的負面影響。通過表1可以看到，國外在建筑垃圾資源化利用方面技術(shù)很高。所以，學(xué)習(xí)國外的處理技術(shù)，選擇符合我國實際的建筑垃圾資源化處理工藝，才能實現(xiàn)其高效資源化。

4.1 生產(chǎn)環(huán)保型建筑材料

目前，建筑材料中，黏土磚仍是主要材料，但生產(chǎn)黏土磚需浪費大量土地資源，燒制此磚不僅耗煤量大，而且會造成空氣污染。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，河南部分城市采用煤矸石做磚，加水泥等輔助材料處理，不用燒制，使煤矸石變廢為寶。因此，生產(chǎn)環(huán)保型建筑材料，可以利用各種垃圾，節(jié)約資源，保護環(huán)境。

4.2 再生集料

建筑垃圾中的混凝土、磚石等經(jīng)研磨篩分后可作為再生集料的原料，分為粗集料和細集料[18]。粗集料可當(dāng)做碎石直接用于地基加固墊層；細集料可用作混凝土砂漿。見圖3。

圖3 建筑垃圾資源化示意圖

4.3 制作夯擴樁

利用建筑垃圾作為填充材料，采用特殊工藝，制成DDC擠密夯擴樁，強度較大，但其適應(yīng)地區(qū)范圍較小，主要適用于軟弱地基和松散地基的一種加固處理新技術(shù)。近年來，“DDC擠密夯擴型樁”施工技術(shù)廣泛應(yīng)用于濕陷性黃土地區(qū)。單樁豎向承載力設(shè)計值可達500～700kN。經(jīng)測算，該項技術(shù)較其他常用技術(shù)可節(jié)約基礎(chǔ)投資20%左右[19]。見圖4。

圖4 DDC夯擴樁

4.4 建筑垃圾填海工程

我國沿海地區(qū)海拔較低，加之全球氣溫的升高，海平面也相應(yīng)上升，沿海城市的陸地面積逐漸變小。建筑垃圾作為填海的原料是最好的選擇，但必須對建筑垃圾進行分撿、破碎、篩分、清洗除污處理，通過堆載預(yù)壓進行填海造陸。填海處理區(qū)，應(yīng)作好軟土固結(jié)排水系統(tǒng)。從工程技術(shù)、成本角度考慮，應(yīng)盡量就地取料。

5 建立建筑垃圾管理體系

所謂建筑垃圾管理體系，是實現(xiàn)建筑垃圾最小化、資源化目標(biāo)的保障[20-21]。

5.1 法律、行政監(jiān)督系統(tǒng)

從立法、監(jiān)管等方面完善建筑垃圾管理[22]，彌補了現(xiàn)狀監(jiān)管體制下多部門多領(lǐng)導(dǎo)、責(zé)權(quán)不清的缺陷。應(yīng)將行政監(jiān)管嵌入各建設(shè)項目整個環(huán)節(jié)當(dāng)中，嚴(yán)格控制建筑垃圾的產(chǎn)生。從保護城市環(huán)境理念轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w的以建筑垃圾資源化為核心。將法律與行政監(jiān)督相結(jié)合，形成有效的行政監(jiān)管機制。

5.2 電子商務(wù)系統(tǒng)[23-24]

運用現(xiàn)代電子信息技術(shù)，對建筑垃圾的產(chǎn)生、清運、處理等全過程實施動態(tài)監(jiān)控?？茖W(xué)規(guī)劃、合理布置建筑垃圾處理廠。

5.3 循環(huán)生產(chǎn)管理系統(tǒng)

通過對建筑垃圾處理工藝的研制開發(fā)和設(shè)備的改進，有效的提高建筑垃圾的重復(fù)利用率，實現(xiàn)與世界發(fā)達國家技術(shù)接軌。

5.4 經(jīng)濟激勵機制[25]

實行經(jīng)濟激勵機制，以激勵企業(yè)減少排放、提高資源循環(huán)利用率。通過減稅、補貼、信貸等調(diào)控政策，開發(fā)多元化的融資渠道，鼓勵金融機構(gòu)向企業(yè)低息貸款，實現(xiàn)技術(shù)經(jīng)濟可操作性。

5.5 宣傳教育系統(tǒng)[26]

通過政府部門、傳媒機構(gòu)、行業(yè)協(xié)會和教育機構(gòu)等開展建筑垃圾資源化宣傳教育活動，從小開始普及節(jié)約資源、垃圾資源化的知識，以增強人們保護環(huán)境的意識。建立公眾監(jiān)督機制，倡導(dǎo)市民對違法、違規(guī)現(xiàn)象的監(jiān)督舉報。

6 結(jié)論

通過分析國內(nèi)外對建筑垃圾資源化技術(shù)研究現(xiàn)狀，我國在這方面較為落后。面對建筑垃圾所帶來的嚴(yán)重危害，本文通過4種處理工藝，研究了建筑垃圾資源化的方法途徑，科學(xué)合理的綜合利用建筑垃圾，改善城市環(huán)境。倡導(dǎo)建立相關(guān)管理政策體制，充分發(fā)揮節(jié)約資源，保護環(huán)境的意識，實現(xiàn)建筑垃圾減量化、資源化。

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