施工工地低附加值廢棄物處理創(chuàng)新工藝

陳姍虹 中交四航局第二工程有限公司

李路野 廣東省建筑設(shè)計研究院

1.引言

改革開放以來，中國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成績斐然，市政等各類型施工企業(yè)功不可沒。由于施工行業(yè)的特殊性，很多工程項目坐落于偏遠(yuǎn)地區(qū)。為加強項目管理，確保項目進(jìn)度、質(zhì)量、安全和環(huán)保符合要求，一般都會成立項目經(jīng)理部負(fù)責(zé)項目的合同履行和施工管理工作，在施工現(xiàn)場分別設(shè)置辦公區(qū)、生活區(qū)和作業(yè)區(qū)。施工工地會產(chǎn)生大量的廢棄物，除了常規(guī)的建筑施工垃圾外，剩余大部分為低附加值廢棄物。本文主要針對施工工地全周期過程中所產(chǎn)生的低附加值廢棄物處理和處置，提出一個減量化和無害化的新思路，為施工企業(yè)提供參考。

2.施工工地廢棄物現(xiàn)狀

2.1 施工工地廢棄物種類

施工工地主要產(chǎn)生的廢棄物按照產(chǎn)生區(qū)域主要分為兩大類：施工現(xiàn)場垃圾和辦公區(qū)生活區(qū)垃圾。其中，施工現(xiàn)場垃圾主要包括：建筑、施工垃圾（如水泥漿和混凝土、廢渣土、余泥、磚石塊等），竹木材，廢金屬，裝飾廢料，包裝廢料等廢棄物以及少部分工業(yè)垃圾（如廢機(jī)油）等；而辦公區(qū)生活區(qū)垃圾主要有：紙制品（如報紙、包裝紙皮、辦公用紙等），塑料類制品，金屬類制品，布類皮革等織物，玻璃等。從比例上看，建筑、施工垃圾約占60%，其余占約40%。

2.2 施工工地廢棄物處理現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，國內(nèi)針對不同類型的施工工地廢棄物，采取了不同的處理和處置方式，主要包括：

（1）針對建筑、施工垃圾（如砂漿和混凝土、廢渣土、余泥、磚石塊等），采用填埋方式進(jìn)行處理，或經(jīng)過粉碎、分類后進(jìn)行二次利用，實現(xiàn)減量化、無害化。

（2）針對工業(yè)垃圾（如廢機(jī)油等），尤其是針對危險廢棄物等有毒有害垃圾，則按照相關(guān)法律或條例要求，在集中收集之后，由有資質(zhì)的公司進(jìn)行依法依規(guī)地處理和處置。

（3）針對除建筑、施工垃圾和工業(yè)垃圾以外的其他施工工地廢棄物（如竹木材、廢金屬、裝飾廢料、包裝廢料、紙制品、塑料、玻璃等），主要由市政垃圾收運單位收運至垃圾分揀或中轉(zhuǎn)中心進(jìn)行進(jìn)一步的處理，最后進(jìn)入后端的垃圾處理終端渠道進(jìn)行填埋、焚燒或回收利用。

2.3 施工工地中的低附加值廢棄物

低附加值廢棄物，主要指的是人類生產(chǎn)、生活和消費的過程中所產(chǎn)生的固態(tài)、半固態(tài)的廢棄物質(zhì)。其本身已無原有利用價值，具有廢棄物的屬性；又具有一定的回收利用價值，具有資源的屬性，但回收價值又不算大。這類具有一定熱值的低附加值廢棄物，若能加以合理利用，可以更好地促進(jìn)資源再生利用，降低生產(chǎn)生活成本。

施工工地的低附加值廢棄物主要包括三類：一是施工工地現(xiàn)場的竹料、木料、裝飾廢料、包裝廢料，二是辦公區(qū)和生活區(qū)產(chǎn)生的大件垃圾、木料、塑料、布皮類廢料，三是項目經(jīng)理部區(qū)域內(nèi)的園林垃圾和其他類型的低附加值廢棄物。若采用常規(guī)填埋或分揀回收的方式進(jìn)行處理，將消耗大量人力物力；若利用市政垃圾收運處置系統(tǒng)進(jìn)行廢棄物的處理與處置，對施工工地所屬范圍的城市垃圾管理帶來了一定的難度，且由于很大一部分施工工地地處偏遠(yuǎn)地區(qū)或者市政設(shè)施覆蓋不健全的地方，將造成處理處置效率低、公共資源浪費等問題。探討一種專門針對施工工地低附加值廢棄物的無害化與減量化的處理處置創(chuàng)新工藝思路勢在必行。

3.施工工地低附加值廢棄物處理主要技術(shù)分析

3.1 施工工地低附加值廢棄物特點

對施工工地的低附加值廢棄物進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其具有以下五個典型特征：

（1）低值性。低附加值廢棄物具有一定的回收價值，但是回收價值較低，若無政策激勵或提供補貼，單純的對其回收意義不大，利用率不高。

（2）分散性。低附加值廢棄物的產(chǎn)生具有不規(guī)則、無標(biāo)準(zhǔn)、不固定的特點，施工工地的施工現(xiàn)場、辦公區(qū)和生活區(qū)均可以產(chǎn)生，卻又不易形成規(guī)模，因而在施工工地分散分布。

（3）多樣性。低附加值廢棄物的產(chǎn)生形式、表現(xiàn)形態(tài)、處理與處置方式等都是多種多樣的。

（4）持續(xù)性。隨著施工進(jìn)程的不斷推進(jìn)，低附加值廢棄物在施工工地區(qū)域內(nèi)持續(xù)地、不間斷地產(chǎn)生，越大型的項目其產(chǎn)生量也會越大。

（5）有害性。低附加值廢棄物本質(zhì)上是廢棄物，具有一定的有害性，有些甚至含有有害物質(zhì)，若不合理的堆放和處置，容易對施工工地及周邊環(huán)境產(chǎn)生二次污染，應(yīng)在產(chǎn)生后迅速合理地進(jìn)行回收和處理處置。

3.2 施工工地低附加值廢棄物處理創(chuàng)新工藝簡介

考慮到施工工地垃圾產(chǎn)生的特殊性，結(jié)合低附加值廢棄物的低值性、分散性、多樣性、持續(xù)性、有害性等典型特征，創(chuàng)新性地、有針對性地提出低附加值廢棄物處理創(chuàng)新工藝——先對施工工地所有區(qū)域內(nèi)垃圾進(jìn)行初次簡單分類，將其中的低附加值廢棄物統(tǒng)一收集后，進(jìn)行二次篩選和篩分操作，后進(jìn)行粉碎操作，經(jīng)粉碎后的物料視情況進(jìn)行成型壓實操作，最后將未成型或成型后的廢棄物料統(tǒng)一進(jìn)行熱裂解氣化發(fā)電。整個工藝采用可移動式設(shè)備組成工藝鏈，使設(shè)備具有高移動性且組裝便捷的特點，最終實現(xiàn)低附加值廢棄物的減量化、無害化、資源化、能源化利用。具體工藝流程如圖1所示。

3.3 施工工地低附加值廢棄物處理工藝流程介紹

低附加值廢棄物處理創(chuàng)新工藝由一次分揀、篩選篩分、破碎、成型和熱裂解氣化及燃?xì)獍l(fā)電五部分工藝構(gòu)成，具體如下：

圖1 施工工地低附加值廢棄物處理創(chuàng)新工藝流程圖

（1）一次分揀（簡單分揀）。主要是對未完全分類的施工工地垃圾進(jìn)行初步分類，將低附加值廢棄物與傳統(tǒng)的施工類建筑垃圾進(jìn)行初步分離，避免后續(xù)工藝中過多的非低附加值廢棄物的混入，保證整個工藝流程的順暢。此步驟的分揀操作不需引入設(shè)備且無復(fù)雜的流程，只需要在施工工地垃圾收集端設(shè)置簡單的分類指示標(biāo)識，或者人工將混入建筑、施工垃圾中的低附加值廢棄物分揀出來即可。

（2）篩選篩分。經(jīng)過第一次簡單分揀，可以保證95%以上的物料屬于低附加值廢棄物。利用篩分設(shè)備，對此類廢棄物按物料粒度大小、密度、性質(zhì)等差異進(jìn)行分選。適用于垃圾處理篩分設(shè)備主要有固定篩、滾筒篩、碟片轉(zhuǎn)動篩、振動篩及擺動篩等。而針對施工工地低附加值廢棄物處理的創(chuàng)新工藝流程中，主要涉及到了兩大類篩分：重力篩分和磁力篩分。

（3）重力篩分：是按物料密度差異的分選技術(shù)，指在活動的或流動的介質(zhì)中按顆粒密度大小進(jìn)行顆?；旌衔锏姆诌x過程。重力分選的介質(zhì)有空氣、水、重液（密度大于水的液體）、重懸浮液等。由于大件垃圾中使用了多種不同物質(zhì)，因此密度也多種多樣。實際上它們解離后，由于受不同重力，它們就會分離或彼此分開。例如空氣搖床，就很早被用于選種業(yè)的回收過程中，近年來已廣泛地用于生活垃圾、大件垃圾及各類垃圾的分選過程之中。

（4）磁力篩分：是借助磁選設(shè)備產(chǎn)生的磁場使鐵磁性物質(zhì)組分分離的一種方法，在常規(guī)固體廢物的處理系統(tǒng)中，磁選主要用于回收或富集金屬物質(zhì)，或在某些工藝中用于物料中鐵質(zhì)物質(zhì)的去除。從破碎的固體廢物中回收金屬碎片最常用的方法是：破碎后和分選前，或在破碎和分選后進(jìn)行鐵金屬的磁選回收。通過磁選使廢物中的鐵金屬分離出來，以便在廢物處理工藝中減少對設(shè)備的損壞和消耗，達(dá)到更佳的回收效果。磁選技術(shù)發(fā)展較早，磁選設(shè)備也較為完善。

綜上所述，篩分和篩選步驟是低附加值廢棄物處理與處置工藝流程中，較為關(guān)鍵的預(yù)處理步驟。此步驟可以將混入的渣土以及金屬等物質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步廢分離，一方面可以將回收價值較大的垃圾返回建筑垃圾中進(jìn)行統(tǒng)一的回收處理，另一方面可以將低附加值廢棄物中的雜類分開出來，保證后續(xù)工藝流程的順利進(jìn)行。

（1）破碎。此步驟主要是為了滿足后續(xù)工藝環(huán)節(jié)中對物料直徑的要求，使大尺寸的廢棄物可以變成符合所需尺寸的物料，或使某些相互連接的廢棄物實現(xiàn)分離和解離。常用的垃圾破碎設(shè)備主要有單、雙軸撕碎機(jī)、重錘機(jī)、旋轉(zhuǎn)破碎機(jī)等。本工藝路線中，破碎步驟作為一個重要的預(yù)處理環(huán)節(jié)，是后續(xù)工藝環(huán)節(jié)的保障。

（2）成型。此步驟主要針對密度較小的一類低附加值廢棄物，由于后續(xù)工藝環(huán)節(jié)熱裂解氣化的進(jìn)料要求，密度較小或者粘性較大的物料會對氣化爐的運行造成一定程度的影響，因此成型步驟也是一個重要環(huán)節(jié)。針對低附加值廢棄物的特點，可以采用壓塊成型機(jī)處理密度小的此類廢棄物，將其壓塊成型為密度較大，強度較高的物料。成型步驟可以保證密度較低的低附加值廢棄物熱值得以充分的發(fā)揮和利用；且經(jīng)過成型后的廢棄物體積減小，有利于存放、使用和運輸；混入一定的添加劑，如Ca(OH)2、CaO等，也可以防止廢棄物產(chǎn)生惡臭。

值得注意的是，由于低附加值廢棄物的種類和密度不同，密度較大一類物料經(jīng)過破碎步驟之后，無需進(jìn)行成型步驟的處理，直接與經(jīng)過成型后的低密度低附加值廢棄物進(jìn)入下一個工藝流程。

（3）熱裂解氣化及燃?xì)獍l(fā)電。此步驟是施工工地低附加值廢棄物處理創(chuàng)新工藝的核心步驟，是實現(xiàn)低附加值廢棄物減量化和資源化的關(guān)鍵所在。經(jīng)過前序工藝流程篩分和破碎后的低附加值廢棄物進(jìn)入熱裂解氣化發(fā)電系統(tǒng)，進(jìn)行最終的利用。燃?xì)饣蛴秒娍梢允褂门c施工工地本身的供電和用氣，與施工工地銜接性高，無需進(jìn)行能源的轉(zhuǎn)化或存儲，不會造成額外的浪費；且此創(chuàng)新工藝的能源屬于清潔型能源，環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)較高。施工工地低附加值廢棄物熱裂解氣化及燃?xì)獍l(fā)電技術(shù)的基本原理是把低附加值廢棄物在一定狀態(tài)下轉(zhuǎn)化為可燃性氣體，并進(jìn)行對其的凈化處理，再利用經(jīng)凈化后的可燃?xì)馔苿尤細(xì)獍l(fā)電設(shè)備進(jìn)行發(fā)電。熱裂解氣化及燃?xì)獍l(fā)電主要包括3個方面：

一是氣化。把廢氣垃圾轉(zhuǎn)化為氣體燃料。

二是燃?xì)鈨艋?。?jīng)過氣化后產(chǎn)生的燃?xì)夂幸欢康碾s質(zhì)，主要包括灰分、焦油等。為保證燃?xì)獍l(fā)電步驟的正常進(jìn)行，需要做相應(yīng)的氣體凈化操作。

三是發(fā)電。借助燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)等設(shè)備通過燃?xì)膺M(jìn)行發(fā)電操作。

整個過程可以采用移動式集成設(shè)備完成，保證整個低附加值廢棄物的處理流程具有占地面積小、處理效率高的特點。

3.4 施工工地低附加值廢棄物處理創(chuàng)新工藝特點及優(yōu)勢

該低附加值廢棄物處理創(chuàng)新工藝主要具有以下特點及優(yōu)勢：

（1）本創(chuàng)新工藝具有普適性。對施工工地所產(chǎn)生的低附加值廢棄物均可統(tǒng)一處理，減少了傳統(tǒng)處理方式中垃圾分類等工作所消耗的人力和物力，經(jīng)濟(jì)適用性高。

（2）本創(chuàng)新工藝具有良好的潔凈性。低附加值廢棄物的能源化利用，可有效地減少垃圾直接焚燒過程中CO2、SO2等有害氣體的排放。熱裂解氣化過程一般溫度較低，NOX的生成量也較少，還能有效控制二噁英的生成，具有良好的環(huán)境效益。

（3）本創(chuàng)新工藝所涉及的流程均可采用移動式中小型設(shè)備，設(shè)備整體更為緊湊，占地面積小，使用方便。

（4）本創(chuàng)新工藝最終的垃圾處理與處置形式為能源化利用，燃?xì)饧半娏梢灾苯訚M足施工工地的使用要求，在對垃圾進(jìn)行了減量化的同時，也達(dá)到了資源再生的最大化。

（5）本創(chuàng)新工藝中所選用的熱裂解氣化技術(shù)具有高效和低焦油的特點，氣化爐溫度分區(qū)控制及焦油的二次氣化技術(shù)的引入提高了能源轉(zhuǎn)化效率。

4.結(jié)論

本文從施工工地廢棄物的現(xiàn)狀出發(fā)，分析了施工工地低附加值廢棄物的產(chǎn)生、特征、處理處置現(xiàn)狀等，對比常規(guī)的垃圾回收、收運、處理與處置方式，開展問題研究和技術(shù)開發(fā)，探究行之有效的施工工地低附加值廢棄物處理創(chuàng)新工藝。

通過分析研究后提出：以熱裂解氣化及燃?xì)獍l(fā)電為核心的低附加值廢棄物能源化利用的創(chuàng)新工藝路線，通過一次分揀、篩選篩分、破碎、成型和熱裂解氣化及燃?xì)獍l(fā)電，在實現(xiàn)低附加值廢棄物減量化、無害化的同時，還進(jìn)行了能源化利用，實現(xiàn)綠色發(fā)展，打造綠色工地。

習(xí)近平總書記強調(diào)：“保護(hù)生態(tài)環(huán)境就是保護(hù)生產(chǎn)力，改善生態(tài)環(huán)境就是發(fā)展生產(chǎn)力?！比绻椖拷?jīng)理部在推進(jìn)施工管理、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時，不斷在“增藍(lán)”、“添綠”上下功夫，加大環(huán)保技術(shù)的研究和開發(fā)，一定能將環(huán)境優(yōu)勢轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)展優(yōu)勢，一頭抬起綠水青山，一頭抬起金山銀山！