關(guān)于大宗固體廢棄物綜合利用全過(guò)程低碳化的實(shí)踐與展望

劉乃姝

【摘要】通過(guò)研究大宗固體廢棄物有關(guān)政策，結(jié)合行業(yè)現(xiàn)狀和具體實(shí)施項(xiàng)目進(jìn)行分析，提出大宗固體廢棄物綜合利用的實(shí)踐和低碳化路徑。

【關(guān)鍵詞】固體廢棄物;建筑垃圾;尾礦;低碳化

【中圖分類號(hào)】F299.22? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.01.003

引言：

大宗固體廢棄物（以下簡(jiǎn)稱“大宗固廢”）是資源綜合利用重點(diǎn)領(lǐng)域，指單一種類年產(chǎn)生量在1億噸以上的固體廢棄物。依據(jù)2021年3月國(guó)家發(fā)展改革委聯(lián)合九部門(mén)印發(fā)《關(guān)于“十四五”大宗固體廢棄物綜合利用的指導(dǎo)意見(jiàn)》，包括煤矸石、粉煤灰、尾礦、工業(yè)副產(chǎn)石膏、冶煉渣、建筑垃圾和農(nóng)作物秸稈等七個(gè)品類。本文基于實(shí)際項(xiàng)目案例，著重論述建筑垃圾和尾礦，這兩種大宗固廢的資源化利用。立足現(xiàn)狀，展望未來(lái)，根據(jù)國(guó)家對(duì)大宗固廢的綠色、全過(guò)程的綜合利用要求，為實(shí)現(xiàn)固廢資源化全過(guò)程減碳提出一條有效的解決路徑。

1、大宗固體廢棄物綜合利用的意義

“十四五”時(shí)期，高質(zhì)量發(fā)展是我國(guó)全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國(guó)家新征程的發(fā)展主題。各行業(yè)都應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到提高資源利用效率的重要意義。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不斷推進(jìn)，未來(lái)我國(guó)大宗固廢會(huì)在產(chǎn)出強(qiáng)度、利用率和附加值等方面遭遇極大的挑戰(zhàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)目前大宗固廢累計(jì)堆存量約600億噸，年新增堆存量近30億噸。

國(guó)內(nèi)城市固廢垃圾主要包括危廢（含廢舊汽車(chē)）、生活垃圾、建筑類垃圾、大件生活垃圾、生物質(zhì)垃圾五大類。其中，建筑類垃圾全國(guó)儲(chǔ)量已達(dá)30億噸，年增長(zhǎng)量高達(dá)8億噸，其中更是有約90%采用違法填埋的處理方式，大量占用優(yōu)質(zhì)土地的同時(shí)加速周邊地區(qū)水土流失、降低土地再生能力，已對(duì)環(huán)境造成極大污染。此外，目前國(guó)內(nèi)建筑垃圾處理技術(shù)落后，循環(huán)利用率不足1%，遠(yuǎn)低于歐美國(guó)家70%循環(huán)利用率的平均水平。

根據(jù)生態(tài)環(huán)境部公布的大宗工業(yè)固體廢物資源化利用數(shù)據(jù)顯示（見(jiàn)表1），2020年，全國(guó)尾礦的綜合利用率僅為27%，遠(yuǎn)低于其他5種工業(yè)固廢的綜合利用率。尾礦綜合利用率底下，導(dǎo)致大量的尾礦堆積，不僅造成資源的浪費(fèi)，還帶來(lái)環(huán)境污染，影響周邊人群的生活;此外，在安全上還存在極大的隱患，尾礦庫(kù)一旦發(fā)生潰壩事故，將給國(guó)家?guī)?lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至人員傷亡。

因此，黨的十九屆五中全會(huì)提出的“全面提高我國(guó)資源利用效率”，既是生態(tài)文明建設(shè)進(jìn)程中的挑戰(zhàn)，也是增強(qiáng)企業(yè)活力的機(jī)遇。因此，通過(guò)對(duì)大宗固廢高效率、高質(zhì)量、高附加值的規(guī)?；?，實(shí)現(xiàn)固體廢棄物綜合利用全過(guò)程低碳化，具有重大意義。

2、大宗固體廢棄物綜合利用的現(xiàn)狀研究

2.1建筑垃圾的綜合利用現(xiàn)狀

長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)建筑垃圾的主要處理方式為直接填埋，占比達(dá)98%，僅能分揀出約2%的廢金屬和廢混凝土，實(shí)現(xiàn)回收利用。施工總包單位基于降低成本的考慮，通常將拆除產(chǎn)生的大量建筑垃圾運(yùn)至城市周邊，廢棄于露天堆放或簡(jiǎn)單填埋處理。全國(guó)大中型以上城市中，有67%被垃圾包圍，其中25%的城市已經(jīng)再無(wú)可能增加新的垃圾填埋場(chǎng)。在大量占用土地的同時(shí)，垃圾填埋還會(huì)影響植物根系的生長(zhǎng)，阻斷土壤生物鏈，改變土壤結(jié)構(gòu)，對(duì)環(huán)境形成無(wú)法逆轉(zhuǎn)的破壞。

近年來(lái)國(guó)內(nèi)許多城市在建筑垃圾回收利用方面作了一些嘗試并取得了一定成效。住建部也相繼頒布了針對(duì)工程施工廢棄物、再生骨料、再生砂粉等的再生利用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。為形成從源頭治理，科學(xué)利用，到形成多樣化綠色再生建材產(chǎn)品，提供了有效保證。以北京市為例，2020年7月21日發(fā)布北京市人民政府令第293號(hào)《北京市建筑垃圾處置管理規(guī)定》，強(qiáng)化了北京市建筑垃圾的傾倒、堆放、貯存、運(yùn)輸、消納、利用等處置活動(dòng)及其監(jiān)督管理。截至2019年北京高安屯建筑垃圾資源化處置中心建成時(shí)，全市已有4座資源化處置工廠，85座臨時(shí)性資源化處置設(shè)施，年處置能力由當(dāng)初的300萬(wàn)噸增長(zhǎng)為9000萬(wàn)噸。

經(jīng)調(diào)研走訪北京市內(nèi)三個(gè)建筑垃圾處理廠，分別為北京高安屯建筑垃圾資源化處置中心，北京市政路橋大興建筑垃圾資源化處置廠和北京金隅琉水建筑垃圾資源化處置廠。這三個(gè)公司年處理建筑垃圾能力均為100萬(wàn)噸左右，采用國(guó)產(chǎn)破碎設(shè)備成套破碎生產(chǎn)線，資源化產(chǎn)品以再生骨料為主，加工工藝基本為：原料入場(chǎng)、預(yù)分揀/預(yù)破碎、上料、破碎機(jī)破碎、篩分、磁選 ，最終形成成品骨料。其主要生產(chǎn)廠房的面積約為3萬(wàn)m左右，廠區(qū)占地面積在200～300畝之間。

運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，原料來(lái)源和骨料銷(xiāo)售是工廠經(jīng)營(yíng)的關(guān)鍵問(wèn)題。由于源頭垃圾分類不完善，導(dǎo)致建筑垃圾所含的渣土和輕質(zhì)垃圾較多，出料率在70%左右，一旦混凝土建筑垃圾進(jìn)料不足，則無(wú)法達(dá)到生產(chǎn)線處理能力，企業(yè)便會(huì)進(jìn)入虧損狀態(tài)。此外，骨料銷(xiāo)售也比較困難，由于國(guó)內(nèi)再生骨料標(biāo)準(zhǔn)不明確，導(dǎo)致紅磚骨料沒(méi)人要，混凝土骨料僅用于墊層，銷(xiāo)售價(jià)格較低，產(chǎn)品附加值不高。（表2）

2.2尾礦的綜合利用現(xiàn)狀

新《固廢法》實(shí)施后，大部分地方政府都開(kāi)始嚴(yán)管尾礦庫(kù)，限制新建尾礦庫(kù)，要求礦山企業(yè)采用尾礦干堆技術(shù)，尾砂綜合利用技術(shù)。對(duì)于礦山企業(yè)來(lái)說(shuō)，采用新技藝、新工藝，轉(zhuǎn)變粗放式生產(chǎn)方式已是迫在眉睫，刻不容緩。

我國(guó)采用尾礦加工建筑材料始于20世紀(jì)末。尾礦加工后可用于制作建筑用砂和磚、公路和鐵路的鋪路碎石，作為制備陶瓷、水泥等的原材料，還可用作礦物化肥或土壤改良劑等等。部分建材生產(chǎn)企業(yè)逐步意識(shí)到大量積存的建筑渣土、礦渣、煤矸石、粉煤灰侵占土地，浪費(fèi)資源。利用其作原料，生產(chǎn)優(yōu)良的墻體材料，實(shí)現(xiàn)排放和利用的良性循環(huán)，是消納這種污染較為有效的途徑之一。

在這樣的發(fā)展背景下，一段時(shí)期以來(lái)，我國(guó)的尾礦制磚技術(shù)得到了較大的發(fā)展。但面對(duì)如何適應(yīng)國(guó)家大力推進(jìn)墻體材料改革，大力發(fā)展裝配式建筑等政策時(shí)，各建材企業(yè)依然任重道遠(yuǎn)。加大研發(fā)力度，優(yōu)先發(fā)展能替代黏土實(shí)心磚的承重類新型墻材產(chǎn)品，實(shí)施一批資源節(jié)約重點(diǎn)工程、循環(huán)經(jīng)濟(jì)示范工程，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的雙豐收。

3、大宗固體廢棄物綜合利用的實(shí)踐和低碳化路徑

2020年9月22日，習(xí)近平總書(shū)記宣布中國(guó)的“3060”目標(biāo)。為完整、準(zhǔn)確、全面貫徹新發(fā)展理念，做好碳達(dá)峰，碳中和工作，2021年10月24日，《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見(jiàn)》發(fā)布。意見(jiàn)提出了五方面主要目標(biāo)，確保如期實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和。隨著“減碳”相關(guān)法律法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)計(jì)監(jiān)測(cè)體系的完善，提升城鄉(xiāng)建設(shè)綠色低碳發(fā)展質(zhì)量也必將逐步規(guī)范。（圖1）

通過(guò)了解建筑垃圾和尾礦的綜合利用現(xiàn)狀，分析其生產(chǎn)工藝流程，我們更加充分認(rèn)識(shí)到其對(duì)促進(jìn)我國(guó)綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟(jì)體系構(gòu)建的重要性，更應(yīng)以“減碳”相關(guān)法律法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)計(jì)監(jiān)測(cè)體系為依據(jù)，來(lái)發(fā)展大宗固廢的綜合利用技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，對(duì)大宗固體廢棄物的綜合利用技術(shù)提出以下發(fā)展路徑：

3.1加大引進(jìn)力度，大力發(fā)展環(huán)保裝備高端制造技術(shù)

大宗固體廢棄物的綜合利用前端，最重要的就是破碎環(huán)節(jié)，破碎機(jī)的選擇是此項(xiàng)工藝的關(guān)鍵。經(jīng)調(diào)查，北京市內(nèi)三個(gè)年處理建筑垃圾能力100萬(wàn)噸的建筑垃圾處理線，均采用國(guó)產(chǎn)破碎設(shè)備，其主要生產(chǎn)廠房的面積約為3萬(wàn)m左右。

在筆者參與的一個(gè)建筑垃圾資源化處置項(xiàng)目中，采用一款德國(guó)固廢處理設(shè)備，其具有全球?qū)＠Ｗo(hù)刀軸技術(shù)和特殊合金刀頭，建筑垃圾處理能力為350-500噸/小時(shí)。經(jīng)規(guī)劃設(shè)計(jì)，采用該設(shè)備成套的年處理建筑垃圾能力100萬(wàn)噸的建筑垃圾處理線，主要生產(chǎn)廠房的占地面積可縮減為1萬(wàn)m，較同等產(chǎn)量的生產(chǎn)廠房減少了2/3的占地面積，大大節(jié)省了建設(shè)投資和土地使用，不考慮其日后節(jié)省的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，僅在再生骨料加工的建廠階段即實(shí)現(xiàn)了“減碳”。

目前，該設(shè)備制造企業(yè)已與國(guó)內(nèi)相關(guān)部門(mén)、企業(yè)簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議。作為高端裝備引入的示范項(xiàng)目，必將帶動(dòng)國(guó)產(chǎn)設(shè)備向節(jié)能環(huán)保、高技術(shù)含量的方向發(fā)展。

3.2貫徹3R原則，打造循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈

“減量化、再利用、再循環(huán)”是循環(huán)經(jīng)濟(jì)最重要的實(shí)際操作原則，即通常所說(shuō)的3R原則。雖然通過(guò)再利用和再循環(huán)可以實(shí)現(xiàn)廢棄物資源化，但我們首先應(yīng)該重視的仍然是要將資源的消耗量和廢物的產(chǎn)生量有效降低，將減量化提升至最優(yōu)先的級(jí)別。

3.2.1減量化原則

唐明述院士曾經(jīng)說(shuō)過(guò)“延長(zhǎng)建筑物使用壽命是最大的節(jié)能減排”。通常普通混凝土的壽命只有30年，而高性能的混凝土壽命可達(dá)到100年。普通混凝土中，水泥占比在12%，其他為8%拌合水和80%的集料。而高性能混凝土生產(chǎn)過(guò)程中選擇低水泥用量、大摻量礦物摻合料的復(fù)合膠凝材料體系是重要的技術(shù)原則。因此，尾礦處理企業(yè)可根據(jù)礦源的品類、性能，利用高性能混凝土在配置中必須摻加足夠數(shù)量的摻合料（礦物細(xì)摻料）和高效外加劑的特點(diǎn)，加大與混凝土生產(chǎn)企業(yè)的交流與合作，研發(fā)礦物外加劑配制高性能混凝土的技術(shù)路徑，實(shí)現(xiàn)減量化，實(shí)現(xiàn)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)。

3.2.2再利用原則

目前無(wú)論是建筑垃圾還是尾礦加工企業(yè)的再利用，都是比較被動(dòng)的，“來(lái)料加工”的模式。要想提高固廢的再利用水平，原料單一必然導(dǎo)致產(chǎn)品單一，企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益受到影響，必然需要長(zhǎng)期依靠政府補(bǔ)貼，即給財(cái)政增加負(fù)擔(dān)，也十分不利于企業(yè)的發(fā)展。

以某黑滑石礦業(yè)開(kāi)發(fā)+循環(huán)經(jīng)濟(jì)的國(guó)際環(huán)保產(chǎn)能合作項(xiàng)目為例。以“全自動(dòng)、多功能、節(jié)能環(huán)?！钡奈驳V處理成套技術(shù)為切入點(diǎn)，解決尾礦帶來(lái)的環(huán)境安全問(wèn)題，同時(shí)生產(chǎn)尾礦再生產(chǎn)品以進(jìn)一步提高尾礦利用率，進(jìn)而發(fā)展新型建材及新型房屋。該生產(chǎn)線既可以煅燒黑滑石，也可以煅燒尾礦和煤矸石混料，制成燒結(jié)保溫砌塊（磚）、墻板，具有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，隨著全球范圍內(nèi)墻體材料行業(yè)研究的深入及產(chǎn)業(yè)化程度的提升，個(gè)性化、高端化的產(chǎn)品將逐漸獲得更廣闊的應(yīng)用空間，實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的雙豐收。

這項(xiàng)尾礦處理成套技術(shù)中，尾礦和煤矸石混料的方法，充分發(fā)揮了煤矸石的熱值，其具有的熱值，完全可以滿足焙燒要求，無(wú)需再使用天然氣等燃料。經(jīng)計(jì)算萬(wàn)塊標(biāo)磚天然氣耗量為1040nm3，年耗標(biāo)煤30310噸，通過(guò)煤矸石替代大大降低了企業(yè)的年能耗指標(biāo)，減少了二氧化碳排放量。

3.2.3再循環(huán)原則

再循環(huán)原則是要求生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品在完成其使用功能后能重新變成可以利用的資源而不是不可恢復(fù)的垃圾。對(duì)各類資源再利用企業(yè)提出了較高的要求，即如何成為真正的“零”排放企業(yè)。

例如北京金隅琉水建筑垃圾資源化處置廠坐落于北京金隅水泥生產(chǎn)廠內(nèi)，建筑垃圾經(jīng)破碎后產(chǎn)生的余土可進(jìn)入水泥窯進(jìn)行煅燒，實(shí)現(xiàn)真正的零排放。而其他建筑垃圾資源化處置廠因不具備窯爐的煅燒的條件，仍然有少量余土需要考慮外運(yùn)或填埋。

因此，如何利用現(xiàn)有的、區(qū)域的生產(chǎn)條件，形成全產(chǎn)業(yè)鏈模式，最大程度的變廢為寶，利用余熱回收技術(shù)，太陽(yáng)能綜合利用技術(shù)等，減少能源消耗，是大宗固廢綜合利用技術(shù)必須要堅(jiān)守的原則。

4、大宗固體廢棄物綜合利用的展望

到2025年，根據(jù)《指導(dǎo)意見(jiàn)》的部署，我們可以預(yù)見(jiàn)到大宗固廢綜合利用的美好前景。將實(shí)現(xiàn)利用能力提升，利用規(guī)模擴(kuò)大，存量有序減少，并逐步實(shí)現(xiàn)五個(gè)方面的完善和建立，即綜合利用產(chǎn)業(yè)體系、技術(shù)創(chuàng)新體系、綜合利用制度、協(xié)同發(fā)展模式和示范引領(lǐng)作用。

實(shí)施中既要從源頭入手，對(duì)企業(yè)產(chǎn)生固廢和隨意處置加大稅費(fèi)征收;又要對(duì)綠色再生建筑材料的生產(chǎn)企業(yè)給予財(cái)政補(bǔ)貼和稅費(fèi)減免的鼓勵(lì)政策，使企業(yè)樂(lè)于加大投入，進(jìn)行再生建材的生產(chǎn)和研發(fā);同時(shí)在產(chǎn)業(yè)鏈下游，通過(guò)政府采購(gòu)鼓勵(lì)使用再生建筑材料，通過(guò)優(yōu)惠政策拉動(dòng)需求，形成良性循環(huán)。

這其中的固廢利用的技術(shù)創(chuàng)新無(wú)疑是最重要的。作為基建大國(guó)，利用固廢資源生產(chǎn)建材產(chǎn)品，是一條綜合效益最佳的實(shí)施路徑。建材行業(yè)陸續(xù)出臺(tái)了與再生產(chǎn)品相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，例如《混凝土用再生粗骨料》GB/T25177和《混凝土和砂漿用再生細(xì)骨料》GB/T25176，以加強(qiáng)應(yīng)用推廣的生產(chǎn)和使用標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。因此各企業(yè)應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，以提高強(qiáng)度和可替代為目標(biāo)，提升產(chǎn)品加工和整合的技術(shù)水平。

同時(shí)，擴(kuò)大再生建材產(chǎn)品的應(yīng)用場(chǎng)景，改變目前多用于填充物的低端品類產(chǎn)品狀況，提高產(chǎn)品的附加值。如再生混凝土裝飾掛板，將藝術(shù)創(chuàng)意融入產(chǎn)品，形成產(chǎn)品規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)化，圖案紋理多樣化的可大量推廣、復(fù)制的新型外墻裝飾材料。再比如，利用高強(qiáng)纖維與再生混凝土結(jié)合，做成景觀雕塑，公共座椅，燈具裝飾、標(biāo)志標(biāo)識(shí)等等，運(yùn)用到城市更新改造中。隨著再生建材產(chǎn)品的多場(chǎng)景應(yīng)用，也勢(shì)必將循環(huán)再生的理念逐漸植入全體國(guó)民的意識(shí)之中，形成全民共識(shí)。

結(jié)語(yǔ)：

無(wú)論是建筑垃圾還是尾礦，都因其大量而廣泛地存在，影響著我們的生存環(huán)境。站在歷史重要的轉(zhuǎn)型窗口，各固廢資源化企業(yè)單位應(yīng)秉承綠色環(huán)保的低碳理念，進(jìn)行大宗固廢綜合利用全過(guò)程低碳化的研究與實(shí)施。通過(guò)政府的有效扶持和政策引導(dǎo)，企業(yè)的合理減量和科學(xué)利用，逐步將大宗固廢的綜合利用納入綠色低碳循環(huán)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)體系之中，為實(shí)現(xiàn)既定脫碳目標(biāo)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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