基于固體廢棄物資源化利用的“無廢城市”建設(shè)初探

李建明，王志剛，王一峰，張長偉，劉晨曦，陳 蘭，孫寶洋，張平倉

(1.長江科學(xué)院 水土保持研究所，湖北 武漢 430010；2.中國科學(xué)院/教育部 水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心，陜西 楊凌 712100；3.中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049)

生態(tài)文明建設(shè)是中國特色社會主義建設(shè)的重要部分，是實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的有機組成部分，我們要加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式，把節(jié)約資源作為基本國策，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，保護生態(tài)環(huán)境，方可實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展[1-2]。但無序開發(fā)造成的資源浪費、水土流失、棄土棄渣、建筑垃圾等嚴(yán)重破壞了生態(tài)環(huán)境。針對建筑垃圾的資源化利用已有相關(guān)研究，并取得了一定的成果，但針對棄土棄渣資源化利用的研究目前仍較薄弱。本研究從棄土棄渣及建筑廢棄物的現(xiàn)狀和資源化利用方面著手，探討其對建設(shè)“無廢城市”的響應(yīng)。

1 “無廢城市”的概念及初步探索

“無廢城市”指的是以創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的新發(fā)展理念為引領(lǐng)，通過推動形成綠色發(fā)展方式和生活方式，持續(xù)推進固體廢物源頭減量和資源化利用，最大限度減少填埋量，將固體廢棄物環(huán)境影響降至最低的城市發(fā)展模式，也是一種先進的城市管理理念[3]。其核心是針對固體廢棄物，目的是要通過從源頭上減少固體廢棄物產(chǎn)生及將已經(jīng)產(chǎn)生或者將要產(chǎn)生的廢棄物通過一定技術(shù)和手段資源化利用，在量上減少廢棄物并減輕對環(huán)境的破壞，同時為產(chǎn)品生產(chǎn)提供新的原材料[4]。

目前，我國“無廢城市”工作正處于初始階段，需要借鑒并吸收國外先進技術(shù)及管理經(jīng)驗，探索適用于我國國情的“無廢城市”建設(shè)的相關(guān)理念。如新加坡提出了“零廢物”的最終目標(biāo)，旨在通過減少固體廢棄物的產(chǎn)生提高產(chǎn)品的使用壽命，通過發(fā)電將廢棄物進行綜合利用及減少最終的垃圾填埋量等方式，到2030年實現(xiàn)廢物綜合回收率達(dá)70%的目標(biāo)[5]。我國工程院院士杜祥琬提出了“建設(shè)無廢雄安新區(qū)”及“無廢社會”的戰(zhàn)略建議，指明“廢物”是放錯位置的資源，是可以資源化利用的?！盁o廢社會”是指通過創(chuàng)新生產(chǎn)和生活模式、構(gòu)建固體廢物分類資源化利用體系等手段，動員全民參與，從源頭對廢物進行減量和嚴(yán)格分類，對產(chǎn)生的廢物通過一定手段實現(xiàn)再利用，實現(xiàn)能源、環(huán)境、經(jīng)濟和社會共贏[6]。通過建設(shè)“無廢社會”減輕原生資源開采利用和固體廢物處理不當(dāng)帶來的生態(tài)環(huán)境破壞，同時解決“垃圾圍城”及“垃圾困村”等現(xiàn)象，通過稀有金屬等短缺資源的再利用，可以緩解我國資源緊張壓力，同時也是實現(xiàn)節(jié)約資源和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)的重要手段[7]。“無廢社會”的建設(shè)是在“無廢城市”基礎(chǔ)上進行的，固體廢棄物資源化利用不僅符合“無廢城市”“無廢社會”建設(shè)理念和要求，也是促進經(jīng)濟綠色發(fā)展的重要途徑。

2 固體廢棄物定義、類別及危害

2.1 定義及類別

固體廢棄物是指在生產(chǎn)、生活和其他活動中產(chǎn)生的喪失原有利用價值或者雖未喪失利用價值但被拋棄或者放棄的固態(tài)、半固態(tài)的物質(zhì)，以及法律、行政法規(guī)規(guī)定納入固體廢物管理的物品物質(zhì)[8]。固體廢棄物的“廢”具有時間和空間的相對性：時間方面指暫時無法加以利用，在未來將成為資源；空間方面理解為被放錯位置的資源或原料。根據(jù)不同的劃分標(biāo)準(zhǔn)劃分為不同的類別：按照化學(xué)性質(zhì)可劃分為有機固體廢棄物和無機固體廢棄物；按污染特性可劃分為一般固體廢棄物、危險固體廢棄物和放射性固體廢棄物；按照來源可劃分為工礦業(yè)固體廢物、生活垃圾和其他固體廢棄物；按照形態(tài)可劃分為固態(tài)和半固態(tài)廢棄物[9-10]。

2.2 危 害

目前，國內(nèi)外對于固體廢棄物的處理方式主要有焚燒和填埋，這不僅造成了相關(guān)資源的極大浪費，也給環(huán)境帶來了嚴(yán)重的污染：一是造成土壤污染，降低土壤的分解能力，最終造成肥力與土質(zhì)的降低，甚至由于含有病菌等對人體健康和生命安全造成危害；二是造成水體污染，對水生動植物產(chǎn)生影響，最終影響人類健康；三是造成大氣污染，粉塵及有毒有害氣體在空氣中傳播對人類及其生存環(huán)境形成嚴(yán)重威脅；四是對城市及鄉(xiāng)村的環(huán)境和市容市貌造成影響[11]。目前，我國的固體廢棄物對土壤、水體、空氣等造成嚴(yán)重影響，威脅到人類健康，急需采取措施對固體廢棄物進行有效處理，而資源化利用是固體廢棄物處理的最佳方式。

3 固體廢棄物資源化利用

隨著生態(tài)文明建設(shè)持續(xù)推進，尋求綠色經(jīng)濟發(fā)展模式已迫在眉睫，而解決好固體廢棄物的問題是恢復(fù)生態(tài)環(huán)境的重要舉措，也是落實“無廢城市”建設(shè)的有力手段。由于固體廢棄物的來源、物質(zhì)組成、可資源化利用的程度及方向等有所差異，且科學(xué)技術(shù)、科研成果轉(zhuǎn)化不同，所以最優(yōu)化的固體廢棄物解決思路就是將其最大資源化利用。

3.1 工程棄土棄渣研究現(xiàn)狀及利用舉措

3.1.1 研究現(xiàn)狀

工程建設(shè)會產(chǎn)生大量的棄土棄渣，包括礦產(chǎn)開采、城鎮(zhèn)建設(shè)、公路及鐵路建設(shè)，以及水利水電工程等，施工過程中有大量的挖填方活動，會嚴(yán)重擾動地表并破壞原有地貌及植被，如不實施有效的整治措施，會損壞壓占農(nóng)田影響農(nóng)業(yè)耕作，擾動破壞地表增加土壤侵蝕，誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害引起生態(tài)惡化[12]。在工程施工中，根據(jù)棄土是否可再利用分為工程產(chǎn)出土和工程垃圾土，其中產(chǎn)出土具備土壤的性質(zhì)，具有良好的土工性能，可直接被利用；而垃圾土的土工性能差不能直接被利用，最終是在填埋場或者拋泥區(qū)進行廢棄處理。但由于不同施工項目或同一施工項目的施工時序、土石方供需等信息未達(dá)到共享，無法及時有效利用，使得工程產(chǎn)出土有時成為工程垃圾土，工程垃圾土的再生利用可通過物理方法、化學(xué)方法和熱處理方法來實現(xiàn)[13]。

針對工程棄土棄渣資源化再利用已開展試驗性研究：根據(jù)工程棄土的特性，按巨粒、粗粒及細(xì)粒分類投放并制訂集運方案，開展利用工程棄土制備燒結(jié)空心砌塊和巨粒工程棄土制備再生骨料技術(shù)的研發(fā)，已形成了技術(shù)儲備[14]。深圳市鹽田區(qū)提出，從棄土的產(chǎn)生、收集、運輸、排放到再生利用整個系統(tǒng)需要配套出臺一系列相應(yīng)的措施、辦法甚至法規(guī)來實現(xiàn)規(guī)范化管理，進而達(dá)到資源化利用的目的[15]。在山區(qū)建設(shè)高鐵、公路等進行隧道開挖時會產(chǎn)生大量的廢棄土石方，其中石方占隧道出渣的50%～80%，碎石、片石和塊石通過石料加工廠可以在路堤填料、機制砂加工、碎石加工、隧道襯砌和明洞及仰拱回填等多個方面進行利用[12,16-17]。通過開展余泥渣土資源化利用的新產(chǎn)品研發(fā)、定型及工藝優(yōu)化等，已制作成功并大力推廣了多種渣土資源化產(chǎn)品，包括實心磚、路面磚、種植砌塊、護坡砌塊、海綿城市蓄水模塊等，還建立了配套產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)[18-19]。也有提出利用建筑棄土燒制磚瓦、取土坑回填還耕、抬高田面、抗?jié)潮Ｊ?、圍涂區(qū)填筑、堆山造景，并建立消納場地，規(guī)范無法最終進行資源化利用的棄土[20]。有的針對工程施工中產(chǎn)生的廢棄泥漿，借鑒日本的YS工法提出采用DF劑改良材料使泥漿快速固化成再生土資源，作為工程回填土、建材制作輔助原料、園林綠化工程用土[21]。對多余土石方處理的方法包括生產(chǎn)建設(shè)項目之間協(xié)調(diào)利用、設(shè)置棄土場、渣土消納場及建筑垃圾資源化利用[22]。在少土山區(qū)可以通過相關(guān)技術(shù)在現(xiàn)場將棄土棄渣轉(zhuǎn)化為可根植土，適應(yīng)各種地形的需求[23]。具備良好條件的棄渣場的平臺及邊坡覆蓋表土后，可直接納入當(dāng)?shù)馗鼗蚋睾髠滟Y源開發(fā)利用進而增加耕地資源[24-25]。

3.1.2 土石方信息平臺建設(shè)

工程建設(shè)產(chǎn)生的棄土棄渣首先應(yīng)該滿足項目自身的需要，盡可能完成內(nèi)部調(diào)配，減少土石方的外運,但由于大多數(shù)項目無法做到土石方的完全平衡，會產(chǎn)生多余土石方或者需要外購等情形。因此，由政府相關(guān)部門建立統(tǒng)一的土石資源調(diào)配中心，將整個區(qū)域內(nèi)不同建設(shè)項目對土、石方量的需求及外棄信息統(tǒng)一在一個平臺發(fā)布，構(gòu)建區(qū)域甚至整個城市的土石方信息平臺，最終可實現(xiàn)區(qū)域或整個城市的土石方平衡，減少土石方占地及其造成的環(huán)境危害。構(gòu)建土石方信息平臺另一個重點是需要確定好棄渣場的選址及安全防護工作，實現(xiàn)臨時和最終棄土棄渣體的規(guī)范化存儲和管理[22,26-27]。土石方信息平臺的建立需收集區(qū)域范圍內(nèi)在建項目的基本信息，重點包括基礎(chǔ)施工、土石方開挖和填筑的時間節(jié)點，建立電子檔案庫，并搭建一個公開的土石方調(diào)配信息查詢系統(tǒng)，使得土石方的供方和需求方能夠通過該平臺快速查詢到購買或者銷售的渠道，實現(xiàn)信息互通共享[28]。

土石資源調(diào)配中心建設(shè)內(nèi)容有信息平臺、城區(qū)土石資源流轉(zhuǎn)倉儲基地和規(guī)范化棄渣場三部分，其中信息平臺是方便供方和需求方發(fā)布銷售和購買信息，了解情況后向土石資源調(diào)配中心直接申報，實行統(tǒng)一調(diào)配；土石資源流轉(zhuǎn)倉儲基地，要科學(xué)規(guī)劃，可以臨時存儲多余的土石資源，并在該基地根據(jù)規(guī)范和要求做好分類存儲，基地需要考慮安全性問題，加強防護工作；棄渣場要高標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范化建設(shè)，用于存放最終確需廢棄的棄土棄渣，根據(jù)棄渣場等級做好渣場安全穩(wěn)定、水土流失防護和生態(tài)恢復(fù)等工作[26]。建立土石方調(diào)配信息平臺是2018年在“兩會”上由民進中央提出的，該提議需要建設(shè)單位、監(jiān)管機構(gòu)及第三方服務(wù)單位等多方共同努力，實現(xiàn)土石資源的區(qū)域內(nèi)調(diào)配，實現(xiàn)資源最大化，減少因棄土棄渣造成的危害及損失，緩解目前土、石、砂資源緊缺的局面[28]。

3.2 建筑垃圾研究現(xiàn)狀及資源化利用

3.2.1 研究現(xiàn)狀

建筑垃圾的資源化利用在國外已有較長歷史，并取得了較多的研究成果及經(jīng)驗。在日本，建筑垃圾被稱為“建設(shè)副產(chǎn)物”，包括了廢棄物處理法中所確定的廢棄物和資源有效利用促進法中規(guī)定的再生資源兩部分[29]。德國在1972年制定了廢物處理法，對未處理利用的建筑垃圾按照500歐元/t標(biāo)準(zhǔn)征收處理費用，新加坡建筑垃圾再循環(huán)率已達(dá)98%，美國在1982年頒布了混凝土骨料標(biāo)準(zhǔn)，骨料生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的再生骨料占50%[30]。

目前，我國建筑垃圾資源化正處于發(fā)展階段。江蘇、河南、山東、安徽等省份也在積極加快推進建筑垃圾資源化利用研究[30]。相關(guān)研究表明，城市垃圾中的40%源于建筑廢棄物[31]。根據(jù)《建筑垃圾處理行業(yè)2018年度發(fā)展報告》，我國建筑垃圾存在堆存量大、增長快、地域分布不平衡等問題，且處理手段滯后，資源化利用率總體不足10%，遠(yuǎn)低于日本及韓國的95%和歐美國家90%的利用率[32-33]。目前，深圳市提出了房屋拆除建筑物資源化利用需要提前制訂綜合利用的方案，構(gòu)建全市房屋拆除工程信息共享機制，以EPC 模式推廣裝配式建筑等方法、手段推進廢棄物資源化利用[31]。蘇州市提出了建筑垃圾終端資源化利用的工藝流程，將建筑廢棄物先破碎，然后經(jīng)過磁選、風(fēng)選和篩分等環(huán)節(jié)，最終實現(xiàn)建筑拆遷垃圾轉(zhuǎn)變?yōu)樵偕ㄖ牧喜⒂糜诠こ探ㄔO(shè)[34]?，F(xiàn)階段建筑行業(yè)的發(fā)展模式是“資源—產(chǎn)品—垃圾”及“生產(chǎn)—消費—垃圾”的單向發(fā)展，急需轉(zhuǎn)變?yōu)椤百Y源-產(chǎn)品-再生資源”和“生產(chǎn)-消費-再循環(huán)”的以廢舊建筑材料生產(chǎn)新型建材的產(chǎn)業(yè)鏈條和良性循環(huán)發(fā)展模式[35]。

3.2.2 建筑垃圾資源化意義

建筑垃圾處理行業(yè)的發(fā)展，將建筑垃圾資源化是最終的出路，建筑垃圾資源化是消化城市垃圾的有效途徑，也是我國實施創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略的重要措施[32]。廢舊建筑材料資源化的直接結(jié)果是減少了廢棄物的產(chǎn)量，進而減少了因廢棄物占地造成的土地資源浪費，進一步減輕因建筑廢棄物中的污染物排放到環(huán)境中造成的土地、水和大氣污染，具有良好的生態(tài)效益。廢舊建筑材料資源化能夠減少建筑原材料的成本并創(chuàng)造經(jīng)濟價值，同時能夠帶動一批綠色產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，實現(xiàn)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，并創(chuàng)造更多的就業(yè)機會，帶來一定的社會效益[35]。建筑廢棄物資源化不僅能創(chuàng)造經(jīng)濟效益，而更重要的是與現(xiàn)階段提倡的建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的生態(tài)文明相契合，這就為實現(xiàn)“無廢城市”提供了科學(xué)思路。借鑒已有的研究廢舊建筑材料再利用策略，可以從以下4個方面著手：①合理安排施工工序，列出廢棄材料清單；②減少原材料的開采；③健全法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；④加強廢舊建筑材料資源化利用的技術(shù)研究[36]。

3.3 固體廢棄物資源化利用的方向

3.3.1 棄土棄渣資源化利用方向

工程棄土棄渣相較于其他固體廢棄物而言，在物質(zhì)組成、理化性質(zhì)等方面具有較單一的特性，且含有的有毒有害物質(zhì)較少。通過分選—破碎—固化劑等改良措施后可以成為再生利用資源。在現(xiàn)有的技術(shù)手段及工程實際情況下，棄土棄渣資源化利用主要包括以下幾個方面：①在道路等工程中利用，可以作為道路路基、路塹等填筑材料；②利用棄土造田，修復(fù)山體建防護林，也可用于景觀園區(qū)建設(shè)修建人工景點等；③經(jīng)過熱處理等工藝，制作成磚瓦、陶瓷等工藝制品；④優(yōu)質(zhì)的棄渣經(jīng)過篩選可以作為混凝土骨料料源；⑤棄土摻高嶺土尾礦制燒結(jié)保溫砌塊[37]。

3.3.2 建筑廢棄物資源化利用方向

目前，廢舊建筑材料資源化包括物質(zhì)回收、物質(zhì)交換和能量轉(zhuǎn)移三個過程，建筑廢棄物的利用方向根據(jù)成分及利用方向包括以下幾個方面：①碎磚瓦經(jīng)處理后作為砌塊、墻體、路基墊層；②混凝土塊采用破碎、分選等工藝后，制成再生混凝土集料、路基墊層、碎石樁、行道磚、砌塊；③建筑材料中廢棄的砂漿經(jīng)處理后作為砌塊、填料；④廢舊鋼鐵通過磁選、清選、預(yù)熱等方法進行回收、利用，廢舊混凝土經(jīng)破碎、清洗和分級后，按照一定比例相互配合后形成再生骨料，可替代天然骨料，加入水泥砂漿拌制混凝土；⑤建筑產(chǎn)生廢棄木材可以重新制作成木板或采用風(fēng)格獨特的設(shè)計方法作為裝修材料；⑥建筑污泥經(jīng)處理或改良后，作為填埋土或回填土進行再利用；⑦建筑廢塑料可作為再生塑料原材料、燃料等；⑧建筑瀝青可再生瀝青混凝土，建筑玻璃經(jīng)高溫熔化后也可作為路基墊層[29,35,38]。

3.4 增強固體廢棄物資源化利用的建議

(1)從政策層面統(tǒng)籌推進。結(jié)合經(jīng)濟綠色發(fā)展要求及“無廢城市”建設(shè)工作方案，從強化宏觀管理、加強制度建設(shè)、完善政策機制、加快技術(shù)創(chuàng)新等方面著手，在制定城市總體規(guī)劃、土地利用規(guī)劃和循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃時將建筑廢棄物資源化利用納入方案規(guī)劃，最大限度地從源頭上減少固體廢棄物產(chǎn)生并提高資源化利用效率。

(2)嚴(yán)格落實督查問責(zé)制度，制定固體廢棄物資源化利用目標(biāo)考核制度。出臺相關(guān)地方性的法規(guī)和規(guī)章，依法嚴(yán)厲打擊各類固體廢棄物非法轉(zhuǎn)移、傾倒行為，嚴(yán)格落實督查問責(zé)制度。針對相關(guān)主管部門制定固體廢棄物資源化利用目標(biāo)考核制度，強化考核結(jié)果應(yīng)用，強化地方政府主體責(zé)任和相關(guān)部門職責(zé)的落實。

(3)引入市場機制，加大政策扶持力度，培育產(chǎn)業(yè)發(fā)展，建立并逐步完善建筑固體廢棄物資源化利用標(biāo)準(zhǔn)體系。實現(xiàn)固體廢棄物資源化利用必須要走產(chǎn)業(yè)化道路，積極引入市場機制，以新技術(shù)、新材料、新理念來指導(dǎo)固體廢棄物資源化，實現(xiàn)廢棄資源的再利用，充分調(diào)動企業(yè)的積極性，提高固體廢棄物利用產(chǎn)品的市場占有率，引導(dǎo)人們新的消費理念，促進社會向“無廢城市”“無廢社會”邁進。

(4)積極開展建筑垃圾綜合利用工程示范，加強國際交流與合作?？偨Y(jié)凝練現(xiàn)有的技術(shù)水平，積極引進國際先進理念、技術(shù)和設(shè)備，建立適合我國國情的廢棄物資源化利用再生模式?？偨Y(jié)成功經(jīng)驗并建立示范區(qū)，推動成果轉(zhuǎn)化并推廣應(yīng)用，在“走出去、引進來”方面加強國際交流與合作[39-40]。

4 結(jié) 語

隨著生態(tài)文明建設(shè)的持續(xù)推進，以及“無廢城市”建設(shè)工作的推行，固體廢棄物資源化利用已成為當(dāng)前解決資源短缺、環(huán)境污染的重要途徑。生態(tài)環(huán)境修復(fù)工作中的一個重要方面就是解決固體廢棄物堆存問題，這也是建設(shè)“無廢城市”的必然要求。本文以固體廢棄物中的棄土棄渣和建筑廢棄物為代表，從研究現(xiàn)狀、資源化利用方向分析了固體廢棄物資源化利用的可行性，并提出相應(yīng)的舉措。認(rèn)為解決棄土棄渣高效利用的基礎(chǔ)在于加快各地方建立土石方信息平臺，從加強事中事后監(jiān)管及懲處力度等方面強化建設(shè)單位廢棄資源利用的意識；同時積極研發(fā)新方法、新材料、新技術(shù)，將廢棄物資源化重新作為再生資源，形成“資源—產(chǎn)品—再生資源”和“生產(chǎn)—消費—再循環(huán)”的新型產(chǎn)業(yè)鏈條和良性循環(huán)發(fā)展模式，解決固體廢棄物引起的相關(guān)問題，為資源的循環(huán)利用創(chuàng)造有利條件。