基于固體廢棄物資源化利用的“無廢城市”建設初探

李建明，王志剛，王一峰，張長偉，劉晨曦，陳 蘭，孫寶洋，張平倉

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

生態文明建設是中國特色社會主義建設的重要部分，是實現中華民族偉大復興的有機組成部分，我們要加快轉變經濟增長方式，把節約資源作為基本國策，發展循環經濟，保護生態環境，方可實現可持續發展[1-2]。但無序開發造成的資源浪費、水土流失、棄土棄渣、建筑垃圾等嚴重破壞了生態環境。針對建筑垃圾的資源化利用已有相關研究，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狀和資源化利用方面著手，探討其對建設“無廢城市”的響應。

1 “無廢城市”的概念及初步探索

“無廢城市”指的是以創新、協調、綠色、開放、共享的新發展理念為引領，通過推動形成綠色發展方式和生活方式，持續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，將固體廢棄物環境影響降至最低的城市發展模式，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生及將已經產生或者將要產生的廢棄物通過一定技術和手段資源化利用，在量上減少廢棄物并減輕對環境的破壞，同時為產品生產提供新的原材料[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及管理經驗，探索適用于我國國情的“無廢城市”建設的相關理念。如新加坡提出了“零廢物”的最終目標，旨在通過減少固體廢棄物的產生提高產品的使用壽命，通過發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年實現廢物綜合回收率達70%的目標[5]。我國工程院院士杜祥琬提出了“建設無廢雄安新區”及“無廢社會”的戰略建議，指明“廢物”是放錯位置的資源，是可以資源化利用的。“無廢社會”是指通過創新生產和生活模式、構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格分類，對產生的廢物通過一定手段實現再利用，實現能源、環境、經濟和社會共贏[6]。通過建設“無廢社會”減輕原生資源開采利用和固體廢物處理不當帶來的生態環境破壞，同時解決“垃圾圍城”及“垃圾困村”等現象，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，同時也是實現節約資源和優化能源結構的重要手段[7]。“無廢社會”的建設是在“無廢城市”基礎上進行的，固體廢棄物資源化利用不僅符合“無廢城市”“無廢社會”建設理念和要求，也是促進經濟綠色發展的重要途徑。

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、生活和其他活動中產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、半固態的物質，以及法律、行政法規規定納入固體廢物管理的物品物質[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。根據不同的劃分標準劃分為不同的類別：按照化學性質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固體廢物、生活垃圾和其他固體廢棄物；按照形態可劃分為固態和半固態廢棄物[9-10]。

2.2 危 害

目前，國內外對于固體廢棄物的處理方式主要有焚燒和填埋，這不僅造成了相關資源的極大浪費，也給環境帶來了嚴重的污染：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境形成嚴重威脅；四是對城市及鄉村的環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

隨著生態文明建設持續推進，尋求綠色經濟發展模式已迫在眉睫，而解決好固體廢棄物的問題是恢復生態環境的重要舉措，也是落實“無廢城市”建設的有力手段。由于固體廢棄物的來源、物質組成、可資源化利用的程度及方向等有所差異，且科學技術、科研成果轉化不同，所以最優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狀及利用舉措

3.1.1 研究現狀

工程建設會產生大量的棄土棄渣，包括礦產開采、城鎮建設、公路及鐵路建設，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，會損壞壓占農田影響農業耕作，擾動破壞地表增加土壤侵蝕，誘發地質災害引起生態惡化[12]。在工程施工中，根據棄土是否可再利用分為工程產出土和工程垃圾土，其中產出土具備土壤的性質，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到共享，無法及時有效利用，使得工程產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、化學方法和熱處理方法來實現[13]。

針對工程棄土棄渣資源化再利用已開展試驗性研究：根據工程棄土的特性，按巨粒、粗粒及細粒分類投放并制訂集運方案，開展利用工程棄土制備燒結空心砌塊和巨粒工程棄土制備再生骨料技術的研發，已形成了技術儲備[14]。深圳市鹽田區提出，從棄土的產生、收集、運輸、排放到再生利用整個系統需要配套出臺一系列相應的措施、辦法甚至法規來實現規范化管理，進而達到資源化利用的目的[15]。在山區建設高鐵、公路等進行隧道開挖時會產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品研發、定型及工藝優化等，已制作成功并大力推廣了多種渣土資源化產品，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，還建立了配套產品標準[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、抗澇保收、圍涂區填筑、堆山造景，并建立消納場地，規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建設項目之間協調利用、設置棄土場、渣土消納場及建筑垃圾資源化利用[22]。在少土山區可以通過相關技術在現場將棄土棄渣轉化為可根植土，適應各種地形的需求[23]。具備良好條件的棄渣場的平臺及邊坡覆蓋表土后，可直接納入當地耕地或耕地后備資源開發利用進而增加耕地資源[24-25]。

3.1.2 土石方信息平臺建設

工程建設產生的棄土棄渣首先應該滿足項目自身的需要，盡可能完成內部調配，減少土石方的外運,但由于大多數項目無法做到土石方的完全平衡，會產生多余土石方或者需要外購等情形。因此，由政府相關部門建立統一的土石資源調配中心，將整個區域內不同建設項目對土、石方量的需求及外棄信息統一在一個平臺發布，構建區域甚至整個城市的土石方信息平臺，最終可實現區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境危害。構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，實現臨時和最終棄土棄渣體的規范化存儲和管理[22,26-27]。土石方信息平臺的建立需收集區域范圍內在建項目的基本信息，重點包括基礎施工、土石方開挖和填筑的時間節點，建立電子檔案庫，并搭建一個公開的土石方調配信息查詢系統，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，實現信息互通共享[28]。

土石資源調配中心建設內容有信息平臺、城區土石資源流轉倉儲基地和規范化棄渣場三部分，其中信息平臺是方便供方和需求方發布銷售和購買信息，了解情況后向土石資源調配中心直接申報，實行統一調配；土石資源流轉倉儲基地，要科學規劃，可以臨時存儲多余的土石資源，并在該基地根據規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；棄渣場要高標準、規范化建設，用于存放最終確需廢棄的棄土棄渣，根據棄渣場等級做好渣場安全穩定、水土流失防護和生態恢復等工作[26]。建立土石方調配信息平臺是2018年在“兩會”上由民進中央提出的，該提議需要建設單位、監管機構及第三方服務單位等多方共同努力，實現土石資源的區域內調配，實現資源最大化，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 建筑垃圾研究現狀及資源化利用

3.2.1 研究現狀

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驗。在日本，建筑垃圾被稱為“建設副產物”，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標準征收處理費用，新加坡建筑垃圾再循環率已達98%，美國在1982年頒布了混凝土骨料標準，骨料生產企業生產的再生骨料占50%[30]。

目前，我國建筑垃圾資源化正處于發展階段。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]。相關研究表明，城市垃圾中的40%源于建筑廢棄物[31]。根據《建筑垃圾處理行業2018年度發展報告》，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，然后經過磁選、風選和篩分等環節，最終實現建筑拆遷垃圾轉變為再生建筑材料并用于工程建設[34]。現階段建筑行業的發展模式是“資源—產品—垃圾”及“生產—消費—垃圾”的單向發展，急需轉變為“資源-產品-再生資源”和“生產-消費-再循環”的以廢舊建筑材料生產新型建材的產業鏈條和良性循環發展模式[35]。

3.2.2 建筑垃圾資源化意義

建筑垃圾處理行業的發展，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，也是我國實施創新發展戰略的重要措施[32]。廢舊建筑材料資源化的直接結果是減少了廢棄物的產量，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境中造成的土地、水和大氣污染，具有良好的生態效益。廢舊建筑材料資源化能夠減少建筑原材料的成本并創造經濟價值，同時能夠帶動一批綠色產業的發展，實現優化產業結構，并創造更多的就業機會，帶來一定的社會效益[35]。建筑廢棄物資源化不僅能創造經濟效益，而更重要的是與現階段提倡的建設資源節約型、環境友好型的生態文明相契合，這就為實現“無廢城市”提供了科學思路。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健全法律法規和標準規范；④加強廢舊建筑材料資源化利用的技術研究[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，在物質組成、理化性質等方面具有較單一的特性，且含有的有毒有害物質較少。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。在現有的技術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，修復山體建防護林，也可用于景觀園區建設修建人工景點等；③經過熱處理等工藝，制作成磚瓦、陶瓷等工藝制品；④優質的棄渣經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回收、物質交換和能量轉移三個過程，建筑廢棄物的利用方向根據成分及利用方向包括以下幾個方面：①碎磚瓦經處理后作為砌塊、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處理后作為砌塊、填料；④廢舊鋼鐵通過磁選、清選、預熱等方法進行回收、利用，廢舊混凝土經破碎、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建筑產生廢棄木材可以重新制作成木板或采用風格獨特的設計方法作為裝修材料；⑥建筑污泥經處理或改良后，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)從政策層面統籌推進。結合經濟綠色發展要求及“無廢城市”建設工作方案，從強化宏觀管理、加強制度建設、完善政策機制、加快技術創新等方面著手，在制定城市總體規劃、土地利用規劃和循環經濟發展規劃時將建筑廢棄物資源化利用納入方案規劃，最大限度地從源頭上減少固體廢棄物產生并提高資源化利用效率。

(2)嚴格落實督查問責制度，制定固體廢棄物資源化利用目標考核制度。出臺相關地方性的法規和規章，依法嚴厲打擊各類固體廢棄物非法轉移、傾倒行為，嚴格落實督查問責制度。針對相關主管部門制定固體廢棄物資源化利用目標考核制度，強化考核結果應用，強化地方政府主體責任和相關部門職責的落實。

(3)引入市場機制，加大政策扶持力度，培育產業發展，建立并逐步完善建筑固體廢棄物資源化利用標準體系。實現固體廢棄物資源化利用必須要走產業化道路，積極引入市場機制，以新技術、新材料、新理念來指導固體廢棄物資源化，實現廢棄資源的再利用，充分調動企業的積極性，提高固體廢棄物利用產品的市場占有率，引導人們新的消費理念，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。總結凝練現有的技術水平，積極引進國際先進理念、技術和設備，建立適合我國國情的廢棄物資源化利用再生模式。總結成功經驗并建立示范區，推動成果轉化并推廣應用，在“走出去、引進來”方面加強國際交流與合作[39-40]。

4 結 語

隨著生態文明建設的持續推進，以及“無廢城市”建設工作的推行，固體廢棄物資源化利用已成為當前解決資源短缺、環境污染的重要途徑。生態環境修復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“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，并提出相應的舉措。認為解決棄土棄渣高效利用的基礎在于加快各地方建立土石方信息平臺，從加強事中事后監管及懲處力度等方面強化建設單位廢棄資源利用的意識；同時積極研發新方法、新材料、新技術，將廢棄物資源化重新作為再生資源，形成“資源—產品—再生資源”和“生產—消費—再循環”的新型產業鏈條和良性循環發展模式，解決固體廢棄物引起的相關問題，為資源的循環利用創造有利條件。