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我国城市化进程中,因旧城区改造、新城区开发和市政基础设施建设等活动,产生了大量建筑垃圾,对城市固体废物的管理造成了巨大压力。同时,伴随着经济的发展,城市建设对于材料的需求急剧增加,而天然原材料的供给日趋紧张,建立循环经济已经成为一种趋势。建筑垃圾因其特殊的组成和性质,具有很大的资源回收潜力;而且,实施建筑垃圾循环利用措施,可以使最终处置的废物减量,达到降低运输和处置成本以及节约填埋空间的目的。
1建筑垃圾产生状况
1.1组成特征
建筑垃圾是指构造物(所有类型的建筑物和市政基础设施)在新建、改建、扩建和拆毁活动中产生的废弃物。根据产生源不同,建筑垃圾可分为施工建筑垃圾(construction waste)和拆毁建筑垃圾(demolition waste)。施工建筑垃圾是指居民住宅、商业建筑和其它市政基础设施在新建、改建和扩建活动中产生的废弃物,而拆毁建筑垃圾是指建筑物和其它市政基础设施在拆毁活动中产生的废弃物。更广义的建筑垃圾还包括因地震、飓风、洪水等自然灾害或如战争等人为造成的灾难毁坏建筑物而产生的废弃物料。
1.1.1组成分类
按照组分性质的差异,建筑垃圾可分为惰性组分和非惰性组分,如图1所示。
图1建筑垃圾分类组成
惰性组分和一般非惰性组分是建筑垃圾循环利用的主要对象;利用惰性组分制造的再生骨料可替代天然原材料,用于非结构混凝土甚至是结构混凝土。荷兰和英国的工程实践表明,建筑垃圾再生骨料可以替代结构混凝土中20%-40%的天然骨料而不影响砌块的强度。
毒害组分的来源见表1,其一般不进行循环利用。这部分物料含有很多危害人体健康的物质,如电容器等含有的多氯联苯会造成人体内分泌失调,屋顶板和管路保温材料中的石棉可导致石棉尘肺病。毒害组分主要来源于工业厂房和供暖、供电等基础设施,在此类建筑物的拆毁过程中,如果不采取恰当的防护措施,这部分物料会对作业工人的健康产生很大威胁;另外,毒害组分在建筑垃圾填埋处置以后,还会经由渗滤液对环境造成潜在的危害。美国EPA在1995年对21个建筑垃圾填埋场的渗滤液进行监测发现,在所有93个指标中,有24个指标至少有1次测定值超过法规或者健康标准。
表1潜在危害物质及其来源
2.1.2组成变化及其影响因素
一般情况下,废木料和主要废混凝土、废砖瓦的惰性组分占了建筑垃圾的绝大部分,在荷兰和比利时,这2组物料在建筑垃圾中的比例超过了96%。惰性组分在各国建筑垃圾中所占比例为38%-94%,其中又以废混凝土为最大组分,在大多数国家都占到了建筑垃圾总量的一半左右,而有些国家废木料的比例也相当高,如在美国和芬兰,该比例甚至超过了25%。另外,据文献报道,毒害组分在建筑垃圾中所占的比例约为1%。
影响建筑垃圾组成的因素主要包括地理条件、建造和拆毁、建筑材料来源及构筑物的结构和使用历史等。建筑物结构的不同,其拆毁所产生的建筑垃圾组分会有很大差别,如钢混结构建筑物拆毁垃圾中废混凝土、废砖瓦和废木料的分别为84%、10%和4%,而砖混结构分别为31%、38%和31%;地理条件则对建筑结构和材料的选择有一定影响,从而影响建筑垃圾组分;另外,建造和拆毁主要影响建筑垃圾组分的混杂性;建筑物使用历史方面,一些有使用有毒有害物料历史的工业厂房的建筑结构物可能受到污染物质的渗透,会导致更多比例的建筑垃圾成为毒害组分,严重影响建筑垃圾的可循环利用。
2.2产生量及其影响因素
建筑垃圾的产生情况分为微观和宏观2个层面。
微观层面上,即在单幢建筑物的建造和拆毁活动中,单位建筑面积的建筑垃圾产生量分别为20-50kg/m2和1-2.5t/m2。在建筑物建造过程中,建筑物的设计方案、工人的素质和建筑材料使用的管理对建筑垃圾产生量的影响十分明显,而拆毁过程中建筑垃圾产生量的变化则主要取决于建筑物的结构或功能类型,如钢混和砖混结构拆毁的建筑垃圾量为1.6t/m2和2.3t/m2,而工业厂房和居民区建筑物拆毁的建筑垃圾量则分别为1.75t/m2和1.45t/m2。
宏观层面上,各国建筑垃圾的产生量在城市固体废弃物中所占比例为20%-60%,如图2所示。通过对各国的建筑垃圾产生量和GDP及建筑行业产值的分析发现,建筑垃圾的产生量和经济发展状况具有相关性,如图3和图4所示,建筑垃圾的产生量随着GDP或建筑行业的产值这2个经济指标的增长而增加回归性分析得R2分别为0.9611和0.8285)。另外,建筑物的平均使用寿命、城市发展规划和突发性灾难如地震等因素也影响建筑垃圾产生量。
图2各国建筑垃圾和城市固体废物产生量关系
图3建筑垃圾产生量和GDP的关系
图4建筑垃圾产生量和建筑行业产值的关系
3建筑垃圾的循环利用途径及发展动向
传统意义上,建筑垃圾的循环利用是指末端的回收利用,即在建筑垃圾产生之后,通过一定加工处理,回收其中的物料或能量的活动。随着全过程固体废物管理思想的兴起,促进后续回收利用的源头控制步骤也纳入了建筑垃圾的循环利用的范围。
选择性拆毁(selective demolition)和解构(deconstruction)是当前主要的源头控制拆毁技术。选择性拆毁确保了建筑垃圾中一些物料如木框架和金属部件等保持原状,从而得到直接的利用;并且在建筑物拆毁之前对有毒有害组件进行预拆除,防止和其他物料混杂,为后续利用创造了条件;解构是指和建筑物建造相反流程进行拆毁的技术,和选择性拆毁类似,不过要求更高、强调更大比例的直接利用。
解构拆毁技术所需投入的劳动力较大,并且目前建筑物的建造方式也极大地限制了解构拆毁技术的推广;而选择性拆毁由于其灵活性,能够根据实际情况决定选择性拆毁所应达到的程度,在工程应用中相对普遍。解构技术的应用,则将随着考虑建筑物使用寿命结束后材料循环的建筑设计理念的普及而逐渐推广。
建筑垃圾的利用,是以分选分类为基础的。其中,废金属可回炉熔炼;废玻璃可生产玻璃纤维增强难燃石膏板、玻璃轻骨料以及亮彩琉璃等墙体装饰材料;而废木料则可制造木纤素塑木、刨花板、中密度纤维板和塑木复合托盘等产品;废弃聚合物通过再生可生产窖井盖、落水箅子和行道木护根等;剩下主要为惰性组分的物料则可通过破碎、分选、筛分和加工等步骤制造初级产品如基础填料、土壤调节剂和再生骨料等,或更高品级的再生产品如多孔砖等墙体材料和道路地砖等。另外,如果受条件限制,一些可燃组分如废木料和废塑料等则可进行焚烧回收能量。
由于全过程固体废物管理已逐渐成为主流的管理原则,因此,就建筑垃圾这个废物流来说,其循环利用已被纳入到建筑物的整个生命周期的物流组织管理范围。另外,一些软性的新管理理念如绿色设计、源头减量等也引起了人们越来越多的兴趣。
4建筑垃圾循环利用管理
如图5所示,通过对建筑材料生命周期的物料流向分析可知,从资源开采、建材加工、建筑图5建筑材料物流去向施工、拆毁到最终处置和循环利用的整个物流过程中,限制建筑垃圾循环利用的因素主要包括:(l)天然建材和再生建材的成本、产品质量、消费者使用情况等方面的对比;(2)建筑垃圾焚烧填埋处置和循环利用方式的成本对比以及非法处置的惩罚风险;(3)旧建筑物拆毁过程的物料流向和分类要求控制;(4)建筑垃圾循环利用设施和再生建材市场的建立;(5)建筑物设计阶段对使用寿命结束后拆毁建筑垃圾的可循环利用性方面的考虑。
4.1循环利用促进措施
促进建筑垃圾循环利用的主要措施有经济措施、行政措施和信息平台等。在实际运用中,单一手段的使用具有一定局限性,需要根据实际情况,联合使用2种或2种以上手段,才能有效促进建筑垃圾循环利用。
经济激励措施是利用企业行为的趋利性,通过税收或贴现的形式,调节建筑垃圾的填埋处置和循环利用的成本,促使企业或拆建承包商投入到建筑垃圾循环利用活动中。经济激励主要包括填埋税、焚烧税、天然建材税等征税计划以及税收减免和奖励等措施。其中,填埋税是最主要的手段,有利于促使建筑垃圾从填埋场分流,因此得到各国的青睐。
行政措施主要是通过法律条文的形式,对建筑垃圾的处置方式、处置要求等设置限定性条款,确保建筑垃圾的处置不对环境和人的健康产生危害,促进建筑垃圾的循环利用,主要有填埋禁令、处置设施标准和处置要求、建筑垃圾分类要求等措施。行政手段能有效促进建筑垃圾从填埋场分流,防止建筑垃圾中一些有潜在危害的物料污染环境。
尽管法规和经济激励政策是促进建筑垃圾循环利用的主要推动力,但是,这2个手段的作用有一定的局限性,譬如,英国在实施填埋税政策后,从填埋场分流出来的建筑垃圾中,在无需支付填埋税的“执照处置场”处理的建筑垃圾量迅速上升。针对此类非法处置行为,各国和中国香港特别行政区都通过建立建筑垃圾产生和物流去向的信息平台的措施,对其进行管理,如美国EPA的押金和退款计划,丹麦地方政府针对所有收到的关于拆毁活动、固体废物流向等信息建立的数据库以及香港政府采用的控制建筑垃圾物流去向的TTS(trip-ticket system)系统等。另外,再生产品网络交易平台和绿色认证等信息控制手段也得到广泛应用。
4.2循环利用实施方法
建筑垃圾的循环利用实施方法主要有2种,即法规和政策方式。
法规方式主要是指填埋禁令,例如,为了完成2010年建筑垃圾减量88%的目标,美国的马萨诸塞州环保局提出在2003年末禁止未经加工处理的建筑垃圾进行填埋处置,禁令涉及的物料包括建筑垃圾中的废沥青、废砖、废混凝土和废木料等。另外,为了确保建筑垃圾能够得到最大程度的循环利用,一些国家在法规中规定了建筑垃圾分类要求,如丹麦政府在1995年发布公告,要求地方政府在遵守《环境保护法》的前提下制定地方法,规定建筑垃圾产生量超过一定规模的拆毁工程需要预先提交建筑垃圾处理计划,并要求对一些组分进行现场分类和循环利用。
政策方式主要体现在税收上,如丹麦和荷兰通过对建筑垃圾征收填埋税,极大地促进了建筑垃圾的循环利用,目前两国的建筑垃圾循环利用率都超过了90%。另外,为了降低建筑垃圾再生产品的成本,提升相对于天然建材的竞争力,一些国家对天然材料进行征税,同时,对循环利用活动实行税收减免或奖励的措施。如在荷兰,如果承包商在工程中使用再生材料替代天然材料,政府会给予一定的奖金以示鼓励;而丹麦和英国为了进一步缩小建筑垃圾再生产品和天然材料的成本差距,颁布了天然材料征税计划。而有些国家如美国,还通过一些工程示范和再生建材市场扶植政策,推动建筑垃圾的循环利用。
5我国建筑垃圾管理的发展方向
我国涉及建筑垃圾管理的法规主要有1995年颁布并于2004年修订的《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》(中华人民共和国主席令第31号)以及于2005年6月生效的《城市建筑垃圾管理规定》(中华人民共和国建设部令第139号)。另外,上海、北京、青岛、成都等城市的地方政府也于近几年制定了相应的建筑垃圾管理规定。借鉴发达国家的建筑垃圾管理及循环利用经验,今后在建筑垃圾管理上发展方向:
技术方面,借鉴发达国家和地区的经验,加大对建筑垃圾循环利用技术研发的支持力度,通过工程实际应用,探索适合我国国情的建筑垃圾循环利用技术。
政策体系建设方面,可采取的措施有:(1)制定合理的建筑垃圾填埋处置标准、处置设施以及再生产品技术标准等,完善建筑垃圾法律法规框架体系;(2)通过拨款、低息和无息贷款等优惠政策,加大对建筑垃圾循环利用企业的政策扶植;同时运用填埋税等经济杠杆促使建筑垃圾向循环利用方向发展;(3)以政府重大项目作为示范工程,优先使用建筑垃圾再生产品,不仅可以通过示范作用消除承包商对再生产品的怀疑态度,而且还能扩大建筑垃圾再生企业的产品销路,有助于建立和完善再生产品市场。
6参考文献略