新背景下建筑垃圾處理的碳減排作用分析

來源：《CE碳科技》微信公眾號

作者：中城環(huán)境 郝粼波、楊柳、何江海、王志楊、王晨瑾

隨著“雙碳”戰(zhàn)略的推進(jìn)，我國城鄉(xiāng)建設(shè)開啟了以綠色轉(zhuǎn)型為引領(lǐng)的新篇章。建筑領(lǐng)域作為碳排放重點(diǎn)行業(yè)，其中，建筑垃圾資源化利用的減碳效果最為直接，具有顯著的碳減排效益。

本文介紹了我國建筑垃圾處理行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，分析了推進(jìn)其減碳作用的實(shí)施重點(diǎn)，利用“有無對比”方法對具體項(xiàng)目進(jìn)行了碳減排定量測算。研究發(fā)現(xiàn)，每綜合利用1t建筑垃圾可減少二氧化碳排放量約0.698t。該結(jié)論對建筑垃圾處理領(lǐng)域進(jìn)行碳減排、深入研究關(guān)鍵環(huán)節(jié)的碳排放核算機(jī)理提供了一定的參考與借鑒。

建筑領(lǐng)域是碳排放重點(diǎn)行業(yè)，建筑全生命周期碳排放占比超過40%。作為全球基礎(chǔ)建設(shè)規(guī)模最大的國家，我國建筑垃圾總產(chǎn)生量同樣位居世界前茅，“十三五”末期年產(chǎn)量即已超過20億噸，這個(gè)數(shù)字也是國民經(jīng)濟(jì)跨越增長的風(fēng)向標(biāo)。

建筑垃圾的簡易、無序堆填，不僅增加了生態(tài)環(huán)境污染負(fù)荷、隨之帶來一系列社會(huì)附加成本和負(fù)面影響，而且忽略了其自身潛在資源價(jià)值屬性，與無廢城市和綠色建造的新型管理理念相違背。雖然建筑垃圾自身成分復(fù)雜、難于完全實(shí)現(xiàn)前端分類，但是通過過去二十余年的穩(wěn)步發(fā)展，我國建筑垃圾處理行業(yè)已經(jīng)從溝壑填埋的“刀耕火種”時(shí)代逐步邁向了自動(dòng)化生產(chǎn)的“新工業(yè)”時(shí)代?？梢灶A(yù)見，“資源利用高效化”將成為建筑垃圾處理領(lǐng)域發(fā)展過程的永恒主題。

隨著“雙碳”戰(zhàn)略的推進(jìn)，我國城鄉(xiāng)建設(shè)開啟了以綠色轉(zhuǎn)型為引領(lǐng)的新篇章。與新發(fā)展觀相適應(yīng)，綠色建造作為新型建造方式，貫穿了建材生產(chǎn)、建材運(yùn)輸、建筑施工、建筑運(yùn)行、建筑拆除、廢棄物處置等六個(gè)階段。目前國內(nèi)外碳減排研究主要集中在前面四個(gè)階段，對于生命周期的尾聲兩個(gè)階段涉獵較少。然而，正是建筑物拆除后的資源化處理，使得建筑垃圾變?yōu)樵偕G色建材，不僅成為了綠色建造的物質(zhì)基礎(chǔ)，而且使得建筑全生命周期的綠色低碳循環(huán)變?yōu)榱爽F(xiàn)實(shí)。

一、建筑垃圾處理與綠色建造推進(jìn)

1. 建筑垃圾處理的發(fā)展趨勢

新固廢法將建筑垃圾從生活垃圾范疇單獨(dú)分離，也將建筑垃圾的環(huán)境污染防治管理和安全隱患防治管理提升到新的高度，有助于促進(jìn)“建筑垃圾分類處理、回收利用和全過程管理”制度和體系的逐步建立，實(shí)現(xiàn)建筑垃圾從原來的不可控管理，向“建筑垃圾分類處理、回收利用和全過程可控管理”過渡，最終實(shí)現(xiàn)減量化、資源化、無害化的目標(biāo)，不斷推進(jìn)工程建設(shè)可持續(xù)發(fā)展和城鄉(xiāng)人居環(huán)境改善。

2. 建筑垃圾資源化利用對綠色建造的推動(dòng)作用

基于綠色建造的碳減排總體路徑，我們可以從城市綠色更新、綠色策劃、綠色設(shè)計(jì)、建造方式轉(zhuǎn)型升級、組織方式變革、綠色拆除、建筑材料價(jià)值鏈減排、建筑與建材產(chǎn)業(yè)有效銜接、建筑垃圾資源化利用等重點(diǎn)方面推進(jìn)綠色建造實(shí)施。

其中，建筑垃圾資源化利用的減碳效果最為直接，是串聯(lián)九大綠色建造實(shí)施重點(diǎn)措施的關(guān)鍵技術(shù)路線。為細(xì)致分析其對綠色建造以及減碳效應(yīng)的推進(jìn)作用，有必要從建筑垃圾的減量化、資源化、無害化等方面入手，深入分析各子目標(biāo)實(shí)施過程所面臨的具體問題，并針對性提出實(shí)施重點(diǎn)。

圖1  建筑垃圾資源化利用的減碳作用示意圖

二、推進(jìn)建筑垃圾減碳作用的實(shí)施重點(diǎn)

1. 減量化實(shí)施分析

（1）背景分析

建筑垃圾減量化是綠色建造中節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的重要內(nèi)容?；诰G色建造的建筑垃圾減量化，貫穿綠色建造全過程，包括工程立項(xiàng)策劃、設(shè)計(jì)和施工階段。通過提出建筑垃圾減量化方法與措施，達(dá)到從源頭和施工現(xiàn)場減少建筑垃圾的目的。

提到減量化概念，必然要聯(lián)系到“無廢城市”的城市管理理念，他的內(nèi)在要求即包括“持續(xù)推進(jìn)固體廢物源頭減量和資源化利用，最大限度減少填埋量，將固體廢物環(huán)境影響降至最低的城市發(fā)展模式”?？梢灾v，建筑垃圾減量化的推進(jìn)是推動(dòng)城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面綠色轉(zhuǎn)型的重要抓手。以減量化為抓手的“無廢城市”建設(shè)，可有效減少原材料和產(chǎn)品在提取、制造、運(yùn)輸、分配和處置等過程中的碳排放，具有減少固廢污染、提升資源利用效率和減少碳排放的協(xié)同效果。

（2）減量化工作實(shí)施重點(diǎn)

開展建筑垃圾減量化工作，首先需要分析不同類建筑垃圾的產(chǎn)生源、種類和性質(zhì)——分類是減量化的前提，是促進(jìn)建筑垃圾處理行業(yè)協(xié)同降碳的先置條件。

建筑垃圾從源頭分類后，歸集為拆除垃圾、裝修垃圾、工程垃圾、工程渣土和工程泥漿，應(yīng)結(jié)合物料組分及當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，形成“收、運(yùn)、處”一體化體系。工程渣土、工程泥漿、工程垃圾和拆除垃圾應(yīng)優(yōu)先就地利用，裝修垃圾應(yīng)采用集中處置模式進(jìn)行資源化利用。各類建筑垃圾處理及利用優(yōu)先次序宜按下表確定。

表1  建筑垃圾處理及利用優(yōu)先次序

注：進(jìn)行堆填、填埋處置的垃圾，應(yīng)滿足相應(yīng)處置方式的物料理化指標(biāo)要求。

建筑垃圾分門別類后，采用就地利用方式可以有效降低運(yùn)輸過程產(chǎn)生的碳排放，同時(shí)最大程度降低進(jìn)入終端填埋的物質(zhì)總量，減少碳排放的協(xié)同倍增作用。目前，施工現(xiàn)場產(chǎn)生的垃圾（包括建造作業(yè)、拆除作業(yè)等環(huán)節(jié)）占國內(nèi)建筑垃圾總產(chǎn)量比例約70%，這是推行減量化工作的核心對象。而源頭減量，是對建筑垃圾實(shí)施碳減排的追本溯源手段，其具體措施包括重視規(guī)劃銜接、推行全過程減量模式以及完善立法保障措施。

2. 資源化實(shí)施分析

（1）背景分析

建筑垃圾的成分在一定程度上決定了工藝，得到資源化利用的目的，需在工藝環(huán)節(jié)上充分去除建筑垃圾中的雜物，分離不同組分的物質(zhì)。不同的來源所產(chǎn)生的建筑垃圾成分是不一樣的，而且存在著明顯的區(qū)別，需要根據(jù)建筑垃圾的來源及成分針對性考慮主導(dǎo)的綜合利用工藝及產(chǎn)品方案。

（2）資源化利用實(shí)施重點(diǎn)

高效資源化利用的關(guān)鍵在于“分類”，這建立在對建筑垃圾組分的深刻認(rèn)識，以及對我國現(xiàn)有建筑垃圾前端預(yù)處理技術(shù)發(fā)展程度的理解。

根據(jù)建筑垃圾分類，不同的建筑垃圾收集運(yùn)輸及分類資源化利用方案各具差異，具體如下：

·拆除及裝修垃圾

圖2  拆除及裝修垃圾再生資源化利用產(chǎn)品方案示意圖

·工程渣土

工程渣土主要是以種植、回填、造景為主，應(yīng)當(dāng)在源頭就進(jìn)行分流。

圖3 工程渣土再生資源化利用示意圖

·其他建筑垃圾

工程垃圾應(yīng)優(yōu)先考慮就地資源化處理模式，在進(jìn)行初步雜物分揀后，預(yù)處理方式宜參照拆除垃圾處理方式。現(xiàn)場不具備條件時(shí)，應(yīng)采用集中收運(yùn)、處理模式。再生處理工藝選擇，應(yīng)根據(jù)物料成分具體情況等因素確定，可參照拆除垃圾、裝修垃圾再生處理工藝。工程垃圾經(jīng)過初步分類后，宜與拆除垃圾、裝修垃圾協(xié)同處理。

工程泥漿應(yīng)優(yōu)先考慮就地處理模式?，F(xiàn)場不具備條件時(shí)，應(yīng)采用集中收運(yùn)、處理模式?？紤]到各建筑工地施工管理方式存在較大差異，在進(jìn)行工程泥漿處理前，必須做到溯源可查，掌握泥漿調(diào)研檢測數(shù)據(jù)；根據(jù)后端資源化利用方式要求，選擇是否進(jìn)行砂石組分回收處理。工程泥漿經(jīng)預(yù)處理后，應(yīng)著重控制含水率低于40%，物料黏度、流變性、持水性、滲透系數(shù)等核心指標(biāo)得到改善后方可進(jìn)行后續(xù)環(huán)節(jié)處置。

3. 無害化實(shí)施分析

（1）背景分析

“無害化”是建筑垃圾管理的根本目的，也是總體要求。建筑垃圾從產(chǎn)生、收集、運(yùn)輸?shù)綔p量、再利用、再生利用、回收利用都必須遵循這一要求。

“減量化”和“資源化”是建筑垃圾“無害化”管理的重要手段，“減量化”、“資源化”必須服從并服務(wù)于“無害化”這個(gè)根木目標(biāo)。只有滿足“無害化”標(biāo)準(zhǔn)的“減量化”和“資源化”才是真正意義上的“減量化”和“資源化”，否則不過是偷換概念，實(shí)質(zhì)上對生態(tài)環(huán)境造成次生危害。

（2）無害化處理實(shí)施重點(diǎn)

實(shí)現(xiàn)建筑垃圾的無害化處理，首先應(yīng)對建造過程和拆除過程產(chǎn)生的建筑垃圾產(chǎn)生源、構(gòu)成及性質(zhì)進(jìn)行分析。結(jié)合分類組分特點(diǎn)，采取不同處理工藝后，無法進(jìn)行資源化再生利用的組分可以考慮無害化填埋處理方式。

·建造、拆除過程產(chǎn)生的建筑垃圾

建造、拆除過程產(chǎn)生的建筑垃圾處理設(shè)施建設(shè)應(yīng)遵循城市整體規(guī)劃、城市環(huán)境衛(wèi)生專項(xiàng)規(guī)劃等相關(guān)內(nèi)容的規(guī)定，并結(jié)合建筑垃圾產(chǎn)生類別、產(chǎn)生量選擇適宜收集、運(yùn)輸及處理的方式。在當(dāng)?shù)貤l件允許情況下，應(yīng)優(yōu)先選擇資源化處理方式。

建造、拆除產(chǎn)生的建筑垃圾處理過程分選出的危險(xiǎn)廢棄物應(yīng)于廠（場）內(nèi)指定區(qū)域集中暫存，定期交由有資質(zhì)企業(yè)統(tǒng)一運(yùn)輸、處置。產(chǎn)生的無利用價(jià)值的惰性物、含粉塵廢氣、生產(chǎn)廢水等，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)?span>環(huán)保排放要求，選擇適宜的處理技術(shù)，推薦采用衛(wèi)生填埋處理方式。

·工程渣土、工程泥漿

工程渣土、工程泥漿，應(yīng)達(dá)到可溯源要求，并對來源地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、地理環(huán)境等條件進(jìn)行資料收集及初步分析，掌握土樣調(diào)研檢測數(shù)據(jù)，重點(diǎn)了解含砂率及含水率等相關(guān)指標(biāo)。

含砂率超過35%的原料，進(jìn)廠后必須進(jìn)行預(yù)處理以回收砂石組分，剩余組分經(jīng)預(yù)處理后，應(yīng)改善高含水率、高黏度、易流變、高持水性和低滲透系數(shù)等特性，方可進(jìn)行后續(xù)環(huán)節(jié)處置。結(jié)合當(dāng)?shù)匾?guī)劃、環(huán)保等相關(guān)部門要求，改性后物料應(yīng)優(yōu)先考慮資源化利用方式，鼓勵(lì)進(jìn)行再生建材產(chǎn)品制備生產(chǎn)。確受當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)政策限制或項(xiàng)目所在地?zé)o條件進(jìn)行資源化利用時(shí)，應(yīng)確保改性物料各力學(xué)指標(biāo)符合相關(guān)要求，方可進(jìn)行堆填、作為覆蓋用土以及填埋處置等處理方式。

三、典型建筑垃圾資源化處理項(xiàng)目的減碳效果分析

1. 評價(jià)對象

本研究的評價(jià)對象為襄陽市某年處理50萬t的典型建筑垃圾資源化處理項(xiàng)目，總投資約3.2億元，年產(chǎn)再生壓制磚100萬m2，再生無機(jī)混合料20萬t，再生混凝土50萬m3，剩余再生骨料2.24萬t，回收金屬0.57萬t。

建筑垃圾廠內(nèi)資源化處理環(huán)節(jié)，年外購水泥及添加劑14.51萬t，外購天然砂石料48.33萬t，消耗電力615.23萬kWh、柴油180t、自來水19.19萬m3。

2. 碳排放量計(jì)算

建筑垃圾處理項(xiàng)目每年產(chǎn)生的碳排放包括化石燃料燃燒產(chǎn)生的二氧化碳排放（柴油消耗量180t）、凈購入電力消耗隱含的二氧化碳排放（電力消耗615.23萬kWh）和原材料使用隱含的二氧化碳排放（外購水泥及添加劑14.51萬t、外購天然砂石料48.33萬t、自來水19.19萬m3）。通過計(jì)算，本項(xiàng)目運(yùn)營期年二氧化碳排放量為11.31萬t，詳細(xì)計(jì)算過程見表2。

表2 項(xiàng)目碳排放量計(jì)算表

注：表中上標(biāo)表示數(shù)據(jù)來源，其中a為《工業(yè)其他行業(yè)企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報(bào)告指南》；b為《中國電力統(tǒng)計(jì)年鑒2020》各類電廠電耗數(shù)據(jù)加權(quán)平均得到；c為《建筑碳排放計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)》GB/T51366-2019。

3. 碳減排量計(jì)算

本文采用“有無對比”分析法，計(jì)算該建筑垃圾資源化處理項(xiàng)目的二氧化碳減排量。

在“無項(xiàng)目”情境下，采用傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)前節(jié)所述的壓制磚、無機(jī)混合料、商品混凝土、骨料、金屬等產(chǎn)品，需要年排放二氧化碳46.19萬t，詳細(xì)計(jì)算過程見表3。

表3 基準(zhǔn)情景碳排放量計(jì)算表

注：表中數(shù)據(jù)來源為《建筑碳排放計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)》GB/T51366-2019。

根據(jù)前述計(jì)算分析，“無項(xiàng)目”情景下年二氧化碳總排放量為46.19萬t，“有項(xiàng)目”情景下年二氧化碳總排放量為11.31萬t，不考慮泄露排放等極端情況，該建筑垃圾資源化利用項(xiàng)目實(shí)施后，年二氧化碳減排量可達(dá)到34.88萬t。該項(xiàng)目年均處理建筑垃圾50萬t，則每綜合利用1t建筑垃圾可減少二氧化碳排放量約0.698t。

四、結(jié)論

1. 基于綠色建造的碳減排總體路徑，建筑垃圾資源化利用的減碳效果最為直接，是串聯(lián)九大綠色建造實(shí)施重點(diǎn)措施的關(guān)鍵技術(shù)路線。

2. 為細(xì)致分析其對綠色建造以及減碳效應(yīng)的推進(jìn)作用，有必要從建筑垃圾的減量化、資源化、無害化等方面入手，深入分析各子目標(biāo)實(shí)施過程所面臨的具體問題，并針對性提出實(shí)施重點(diǎn)。

3. 建筑垃圾資源化處理技術(shù)具有顯著的碳減排效益，本文通過“有無對比”方法對具體項(xiàng)目進(jìn)行了碳減排定量測算，發(fā)現(xiàn)每綜合利用1t建筑垃圾可減少二氧化碳排放量約0.698t。

4. 本文研究結(jié)論對于建筑垃圾處理領(lǐng)域進(jìn)行碳減排、深入研究關(guān)鍵環(huán)節(jié)的碳排放核算機(jī)理具有重要參考作用，有助于提高行業(yè)資源利用效率、完善綠色低碳循環(huán)發(fā)展體系。

迷局未破，路在何方？

從“十二五”到“十三五”，再到“十四五”，國內(nèi)建筑垃圾行業(yè)歷經(jīng)怎樣發(fā)展階段，政策、標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)、工藝路線發(fā)生了哪些變化？未來我國建筑垃圾行業(yè)將朝哪些方向發(fā)展？

下一篇，我們將從產(chǎn)業(yè)回顧視角，結(jié)合項(xiàng)目從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，繼續(xù)推出“建筑垃圾十年看”系列文章，感興趣讀者請持續(xù)關(guān)注《CE碳科技》！

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       原文標(biāo)題 : 新背景下建筑垃圾處理的碳減排作用分析