建筑拆除和装修垃圾处置、资源化利用和工程示范

1拆除和装修垃圾资源化利用研究背景

1.1建筑垃圾资源化利用现状

根据我国2003年颁布的《城市建筑垃圾和工程渣土管理规定》，建筑垃圾，是指建设、施工单位或个人对各类建筑物、构筑物等进行建设、拆迁、修缮及居民装饰房屋过程中所产生的混凝土、砖块及其他废弃物。

我国建筑垃圾的来源可划分为旧建筑物拆除时所产生的建筑垃圾、现有建筑物装修时所产生的建筑垃圾和新建建筑物在施工时产生的建筑垃圾三大类，每年约有20亿吨左右，还有大量存量垃圾。

建筑垃圾处理不当会占用土地、破坏土壤质量，影响空气质量、污染水域，破坏市容，恶化环境卫生，影响城市运行安全。

国外对建筑垃圾采用源头减量、分类处置、资源利用和综合利用的方式，进行资源化利用，目前新加坡、日本对建筑垃圾的资源化利用率高达90%以上。全国建筑垃圾（不含渣土）的资源化利用率在20%以下。北京、上海、深圳、河南、江苏、湖南、浙江均有较大规模处置建筑工程垃圾资源化利用生产线；建筑垃圾资源化利用水平稳步提升。

为了规范建筑垃圾回收、利用和处置行为，我国相继出台了一系列的法律，逐步形成了建筑垃圾资源化利用的法律制度体系。各地方也相继出台相关政策和文件，推进建筑废弃物的资源化利用。

1.2建筑垃圾特点及存在问题

（1）通过对装修垃圾、拆除垃圾的调研和取样分析可知，拆除垃圾中大块物料主要以混凝土和砖块为主，含量75%左右，灰土25%左右，其他为纸类、橡胶、纺织物。装修垃圾成分波动大，含有混凝土、砖、各类砌块、陶瓷、竹木，有时混有生活垃圾、园林垃圾、有害物等。

（2）装修垃圾资源化处置工艺采用传统中转分拣站，依赖人力分拣，自动化处置水平低，缺少对生活垃圾等特有内含物的分拣措施。建筑垃圾分级分类工艺设计不足。建筑垃圾资源化利用水平低。

（3）我国建筑垃圾资源化利用工作起步较晚，推动建筑垃圾资源化利用过程中也存在诸多困难。

•资源化利用技术水平待提升——建筑垃圾处置技术和装备、建筑垃圾资源化利用基地建造技术、再生产品规模化应用技术和高附加值提升技术。

•配套政策不健全——地方层面参差不齐，多部门联动、用地保障、收运处置和资源化利用管理体系和特许经营等制度有待进一步完善。建筑垃圾处置费用标准不一，产业扶持、财政优惠措施不完善。

•标准体系有待完善——建筑垃圾再生产品的产品标准、施工和验收标准，产品应用缺乏技术支撑。缺乏相关应用指南。

•相关产业体系不完备——处置基地规划、设计、施工、运营；建筑垃圾处置、再生材料和产品生产和工程应用。产业链不完善，协同处置少。

2处置基地建设技术

2.1规划布局研究

不同地区建筑垃圾处置基地布局及生产线配置技术可分为三个层次：全国层面、特定地区、单个基地。

•全国层面——不同地区拆除垃圾、装修垃圾的品种和数量不同。

•特定地区——针对废弃混凝土的专门处置基地、拆除垃圾和装修垃圾的精细分选。

•单个基地——有针对性地选择生产工艺与设备。

2.2基地设计技术研究

（1）建筑垃圾资源化处置基地总体设计

建筑垃圾处置基地总体设计上须解决处置基地选址、规模、总体布置、协同设计等问题。

总占地面积：按远期规模确定，用地指标应符合国家有关工程项目建设用地指标的有关规定。

总平面布置：应根据厂（场）址地形，结合风向（夏季主导风）、地质条件、周围自然环境、外部工程条件等，并考虑施工、作业等因素，经过技术经济比较确定；总平面布置应有利于减少建筑垃圾运输和处理过程中的粉尘、噪声等对周围环境的影响，并应防止各设施间的交叉污染；资源化处理工程总平面布置应以预处理及资源化利用厂房为主体进行布置，其他各项设施应按建筑垃圾处理流程、功能分区，合理布置，并应做到整体效果协调。

•主体设施：应包括计量设施、预处理系统、处置系统、资源化利用系统、原料及成品贮存系统、通风除尘系统、污水处理系统、厂区道路、地基处理、防洪等。

•辅助设施：应包括进厂（场）道路、供配电、给排水设施、生活和行政办公管理设施、设备维修、消防和安全卫生设施、车辆冲洗、通信、信息化及监控、应急设施（包括建筑垃圾临时存放、紧急照明）等。

•协同设计：横向协同——拆除、装修垃圾和废弃混凝土等协同处置；纵向协同——建筑垃圾和不同品类的再生建材产品匹配。

（2）建筑垃圾资源化利用生产工艺、生产线布局、设备选型与配置

工艺路线优选（图1）：装修垃圾和拆除垃圾处理线采用分开建设、单独处理、协同处置和资源化利用的模式，以实现工艺线的高效、稳定。

1）拆除垃圾生产线：两级破碎+两级筛分工艺

装载上料+一级破碎（颚式破碎）+一级分选（振动筛、风选、除铁、人工监选）+二级破碎（反击式破碎机）+二级分选（振动、除铁、涡电流分选）。

最终产出成品为：骨料（0～5mm，5～12mm，12～31.5mm）+副产品（废铁、有色金属、打包的可燃物）。

主要设备包括：颚式破碎机、振动筛、风选机、近红外光分选、涡电流分选、电磁除铁器、反击破碎机等。

2）装修垃圾生产线：两级破碎+三级筛分工艺

一级液压双轴粗破碎+一级筛分（振动、磁选、风选、智能机器人分选工艺）+二级精破碎+二次分选（振动、风选、光电）+三级末端精细筛分（振动筛、风选机、涡电流）。

依据上述工艺，最终产出成品为：骨料（0～5mm，5～12mm，12～31.5mm）+副产品（废铁、有色金属、木材、硬质塑料、打包的可燃物）。

主要设备包括：液压双轴破碎机、振动筛、风选机、智能分选机器人、近红外光分选、涡电流分选、反击破碎机、除铁器等。

2.3基地建造技术研究

以嘉定某建筑垃圾处置基地为例来介绍建筑垃圾资源化处置示范基地的绿色建造技术。

该基地位于嘉定区外冈镇泉塘路以东、郭泽塘以北，总建筑面积25948.5m2，建筑垃圾总处理规模1500吨/天，年处理量50万吨。处理工艺采用：粗分选+破袋+破碎+多级筛分+骨料利用。产品部分骨料制砖及再生利用、金属和木材回收利用。

主要设备：风选装置AirStar1000；光选装置UniSort2800；折板风选ZZS250；螺杆筛分装置Unit625；双层振动筛SZWS1600*6500。反击式破碎机PF1010；颚式破碎机PE500*750；振动筛DYGS100；单箱收尘器；多箱收尘器。策尼特Z1500全自动制砖生产线。

建筑垃圾资源化处置示范基地绿色建造技术包括：绿色化建造技术、数字化建造技术和高效建造技术。

（1）示范基地绿色化建造技术

•环境自动监控制技术

•循环水利用技术

•预制道路永临结合技术

（2）示范基地数字化建造技术

•BIM施工模拟技术

•BIM管线碰撞检查技术

•BIM+IOT的能源管理

•基于二维码的现场管理

•配合质量安全事项的管控

•基于人脸识别的人员管理

（3）示范基地高效建造技术

•新型设备基础变形与平整度控制技术

•新型设备高效安装技术

•示范基地施工组织优化技术

2.4基地建造技术研究

该基地建造技术推广应用完成了包括上海金山永久生活垃圾综合处理改扩建二期、天马生活垃圾末端处置综合利用中心二期、松江建筑固体垃圾处理中心、嘉定区湿垃圾资源化处理工程以及金华市第二生活垃圾焚烧发电项目一期工程的主体工程施工。制定了匹配垃圾分类处置与资源化利用的新系统新设备穿插安装与试运行的土建施工部署与工艺技术。在原有垃圾处理厂确保不间断生产运营条件下的低影响升级改造施工技术。

（1）建立基于全生命周期的质量控制体系

依据3R1H(Reduce、Reuse、Recycle and Harmless)原则进行构建了一整套质量管控体系（图2）。研究结果用于本项目从前端投放、中转、末端处置的运营管理。

（2）开发环境污染控制技术

1）除尘抑尘设施

车间的粉尘控制采取区域隔离、间歇操作、干雾抑尘以及有组织粉尘收集等综合措施。

建筑垃圾处理线和制砖车间上料区域采取房间分隔，并设置干雾抑尘系统。产品车间进行分隔，并设置干雾抑尘系统。另设置若干雾炮等喷雾设备作为车间内扬尘控制的备用设备。根据实际粉尘产生情况，仅当粉尘扩散时采取局部、间歇式喷雾。

2）降噪设施

主要噪声源设备采用减震降噪措施+车间密闭且墙体隔声材料降噪相结合。对设备降噪到85db以下，再通过墙体、绿化及距离进一步降噪。

3）超净排放技术

利用CFD软件模拟设备内部微负压情况。

针对建筑拆除和装修垃圾预处理、精细分选的整个生产线环节扬尘点较多，气流量较大导致生产线产生大量粉尘容易外排的问题，开展设备内部微负压状况研究，优化设计整个生产线集尘抑尘非标设备，开发生产线的废气循环分流减排工艺技术和粉尘超净排放非标设备，实现粉尘零排放。

原处理设备各采样监测点的平均颗粒物浓度为25.79mg/m3，采用新工艺处理后的预处理车间各监测平均颗粒物浓度为2.28mg/m3，降低91%；室外排放浓度为1.25mg/m3，降低约88%，颗粒物对外总减排97%。

（3）建筑垃圾处置基地绿色工厂

主编CECS团体标准《建筑垃圾资源化绿色工厂评价导则》。评价指标体系由基础设施、管理体系、产品、污染排放、碳排放5类指标组成，并增加加分项——提高与创新，进而推动建筑垃圾处置工厂的绿色化水平。

3资源化利用技术

3.1建筑垃圾资源利用途径

拆除垃圾的资源化利用途径为：以拆除垃圾为原料实现资源再利用→配备除尘、降噪的环保加工厂→产出各类高品质机制砂石、再生微粉→砂石料制备大宗建材、高附加值建材产品→绿色再生建材产品用于基础设施和城镇化建设。

装修垃圾的资源化利用途径为：经过高效分类、分选技术，将装修垃圾分类回收处理。

3.2建筑垃圾资源化利用技术

（1）建立了再生骨料、再生微粉的性能指标体系及应用技术。

1）不同来源的再生骨料性能指标研究

废弃混凝土再生骨料性能指标需满足《混凝土用再生粗骨料》GB/T 25177、《混凝土和砂浆用再生细骨料》GB/T 25176、《再生骨料应用技术规程》JGJ/T 240相关要求；砖混比例的差异会直接影响再生砖混骨料的性能，如吸水率、压碎指标、表观密度及堆积密度等，再生砖混骨料的各个基本性质与砖混比例之间具有较高的线性相关关系。

2）不同来源的再生微粉性能指标研究

上海又宏环保再生骨料经球磨所得再生微粉；上海浦盈搅拌站布袋收尘所得再生微粉；常熟建筑垃圾处置厂加工所得再生砂粉；废弃红砖经破碎粉磨所得再生砖粉。

对以上不同来源的再生微粉的矿物组成和化学成分等性能进行分析，并与普通混凝土原材料进行比较。

3）形成了再生骨料品质控制技术——物理强化、化学强化。

基于骨料破碎工艺、整形工艺的优化，使得不同粒径再生粗（细）骨料的表观密度提高4.86%～8.6%（1.98%～3.85%），吸水率降低0.28%～0.56%（5.63%～20.9%），堆积密度提高11.7%（16.3%），针片状骨料含量降低50%。

地质聚合物增强再生骨料：矿粉和水玻璃的掺量是影响再生骨料吸水率的重要因素。

（2）建立了再生建材产品的性能指标体系及应用技术。

1）再生骨料混凝土性能体系及应用技术

开发了C20～C50不同强度等级的再生混凝土，并对混凝土工作性、力学性能、耐久性能等展开研究，并开展规模化应用工作。主要应用在相关工程的道路、垫层、地坪、底板、导墙和次结构等非结构工程部位。

开展不同取代率的再生混凝土性能研究。

再生骨料混凝土成功应用于上海华为青浦研发生产项目、青浦区赵巷镇盈港东路南侧07-07地块动迁安置基地（一期）、绿地上海市西科技园项目、沪南公路改建工程、老港再生能源利用中心二期工程。

2）建筑垃圾再生砂浆制备及应用

以废弃混凝土再生细骨料、再生微粉，开发了不同强度等级的再生抹灰砂浆（DP）、再生地面砂浆（DS）和再生砌筑砂浆（DM）；再生砂浆性能均可满足《预拌砂浆》GB/T 25181相关要求。

在上海建工承建的一系列工程项目中成功应用了再生地面砂浆、再生砌筑砂浆和再生抹灰砂浆约超200000吨。

3）建筑垃圾再生砖制备及应用

基于再生细骨料灰骨比、最大粒径、细粉含量等因素，开展建筑垃圾再生砂粉制备再生砖技术研究，当灰骨比在1:5、最大粒径5～6mm、细粉含量30%～35%时，制备的再生砖力学性能更好。再生砖性能满足《再生骨料混凝土砌块（砖）技术要求》（DB31T 1170）的要求。

建筑垃圾再生砖广泛应用于房建工程、道路工程、水利工程和市政工程的附属结构中。

4）建筑垃圾制备可控低强度材料

基于建筑垃圾再生骨料和微粉、工程渣土和泥浆以及工业固废（土体固结材料）制备可控低强度材料（CLSM）。

极大地降低了CLSM的成本，进一步促进了CLSM的推广应用。

（3）其他建筑垃圾的资源化利用——废旧木材的回收利用

废旧木材的化学组成包括木质纤维素及次要成分，包括树脂、单宁、香精油、色素、生物碱、果胶、蛋白质、淀粉和无机物等。

废旧木材的资源化利用技术，主要以热解、水解、能量生产和新材料制造为主要技术和手段。目前，拆除垃圾和装修垃圾中的废弃木材回收率可高达90%。

4商业推广模式

4.1示范工程

（1）陈行公路废弃混凝土处置基地

位于上海市浦东新区陈行公路552号，建设总用地面积为60多亩，建筑垃圾处理能力250吨/小时、2000吨/日，建筑垃圾零排放，粉料制砖，其他为混凝土骨料。废弃混凝土处置、再生混凝土、再生砂浆、再生水稳。

（2）松江区建筑垃圾资源化处理工程

依托于科技部“十三五”国家重点研发计划项目，本工程位于上海市松江区佘山镇，建设总用地面积为77.83亩，总处理规模为60万t/a（1800t/d，其中装修垃圾1200t/d，拆除垃圾600t/d）。

针对处理对象不同特性，装修垃圾采用“两级破碎+三级分选”工艺、拆除垃圾采用“两级破碎+两级分选”工艺，并根据市场情况，以再生骨料和再生砖等作为主要资源化产品。

本项目与湿垃圾资源化处理设施的厂址范围、天马焚烧厂一同纳入城市垃圾资源利用产业园。

（3）青浦区建筑垃圾人工智能精细分选技术与装备集成应用示范基地

依托于科技部“十三五”国家重点研发计划项目，项目占地约76亩，年处理建筑垃圾可达50万吨，其中装修垃圾1000吨/日、拆除垃圾500吨/日。该项目设计装修垃圾一级破碎分选线1条、拆除垃圾一级破碎分选线1条，二级破碎分选线1条，以及多种物料的缓存区，均布置在一体化建筑垃圾处理车间，同时旁边设置待分物料储存区。

本项目拆除垃圾处理工艺为：“两级破碎+两级级筛分+多级杂物分选”；装修垃圾处理工艺为：“两级破碎（预留破袋功能）+两级级筛分+人工智能精细分选技术与装备+多级杂物分选”。

本项目采用国产化设备，全程机械化作业，自动化程度高；采用节能产品，设备选型合理；资源化程度高、二次污染及能耗小，符合无害化处理要求；场内物料输送方式合理，输送流畅，密闭性好，确保无泄漏。

拆除垃圾工艺和装修垃圾工艺能够有效提高设备的处理能力，提高处理后物料的纯度，从而提高出售价格。能够满足示范基地建设，建筑垃圾资源化利用率95%以上。

4.2商业推广模式

4.2.1基于经济、环境、社会三重价值的建筑垃圾资源化产业链协同可持续商业推广模式

建立了以市场为导向，以政策为背书、标准为支持、技术为依托、产业链协同为基准、消纳和资源化利用建筑垃圾为目标，基于经济、环境、社会三重价值的建筑垃圾资源化产业链协同可持续商业推广模式。

（1）政策背书

国家层面政策——住房和城乡建设部、国家发展改革委发布《城乡建设领域碳达峰实施方案》，提出推进建筑垃圾集中处理、分级利用，到2030年建筑垃圾资源化利用率达到55%。同时，国家层面提出针对建筑垃圾处置和资源利用企业增值税和所得税优惠政策。

地方层面政策——各地对加强建筑垃圾资源化利用支持政策也在持续加码，推广先进适用的建造技术和建筑垃圾利用技术，加快建筑垃圾综合利用产品应用。完善建筑垃圾产业政策、资金扶持、土地要素保障和收费制度，引导社会资本积极参与建筑垃圾处置和资源化利用。鼓励各类涉及财政性资金的建设工程项目，优先采购和使用建筑垃圾综合利用产品等。

（2）标准支持

1）标准体系——标准偏重于建筑垃圾的处理和再生阶段的技术本身，主要集中在再生骨料应用于混凝土、道路砖、预拌砂浆等产品领域，在管理、现场控制、设备等方面仍存空缺。

国家标准主要对建筑废弃物再生工厂设计、工程施工废弃物再生利用技术、混凝土再生粗骨料、混凝土和砂浆用再生细骨料进行规定。行业标准主要涉及行业包括建材行业标准（JC）3项、建筑行业标准（JG）2项、建筑行业工程建设规程（JGJ）3项，以及城镇建设行业标准（CJ）1项、城镇建设行业工程建设规程（CJJ）2项、环境保护标准（HJ）1项，标准主要围绕建筑垃圾处置技术、固定式建筑垃圾再生处置厂、再生产品、再生产品应用技术进行规定。

目前的国家标准和行业标准中主要是围绕建筑拆除垃圾中废弃混凝土和废弃砖瓦的再生利用，针对建筑装修垃圾的标准亟待编制推广。

2）编制建筑垃圾再生建材产品应用指南。

从建筑垃圾再生材料选用、建筑垃圾资源化利用再生建材产品制备技术及使用工程部位等方面建立再生建材产品应用技术指南，指导和规范建筑废弃混凝土资源化利用建材产品应用。

基于不断完善的建筑垃圾资源化利用标准体系，编制应用指南，还需完善再生材料标准、再生建材及应用技术标准，注重再生材料、再生产品的品种和数量与市场规模的匹配。开发适用于以再生骨（集）料取代部分天然骨料加工制成的主要用于房建工程、道路工程和园林绿化工程的建材产品。主要包括：房建工程：再生骨料墙体材料、再生骨料混凝土和再生骨料预拌砂浆。道路工程：再生集料无机混合料（石灰粉煤灰稳定碎石和水泥稳定碎石）、级配碎石、侧平石、透水混凝土、透水混凝土路面砖和混凝土路面砖。园林绿化工程：再生骨料植草砖。

（3）依托技术

技术创新——建筑垃圾高效低碳处置工艺、新型再生建材产品绿色制备技术、高附加值再生建材产品制备技术

（4）产业链协同

政府部门（提供政策支持）、行业协会（提供产业支撑）、规划设计单位（为建筑垃圾处置基地等建设提供设计）、基地建造单位、装备供应单位、处置基地、研发机构（研发建筑垃圾处置和资源化利用技术）、建材单位（研发并生产再生骨料混凝土、再生砂浆、再生墙材等再生建材产品）和建设施工单位（在施工中应用再生建材产品并取得了良好的经济社会效益）各方协同，见图3。

4.2.2基于三层商业模式画布理论的建筑垃圾资源化产业链协同可持续商业推广模式

基于三层商业模式画布理论的建筑垃圾资源化产业链协同推广可持续商业模式

三层商业模式画布（简称TLBMC）是由Joyce和Paquin提出的，用于设计可持续的商业模式，每层均由“价值主张、价值创造与交付、价值获取”3个元素构成。

价值创造和交付是商业模式的核心，思考如何向用户和客户提供良好的服务或信息来获取价值；价值主张是定位产生经济、环境和社会价值的产品和服务；价值获取处于价值链的末端，以产生效益为最终目的。

4.2.3建立建筑垃圾资源化利用信息平台

建立涵盖建筑垃圾产出、运输、处置、资源化利用的一体化信息平台，建筑垃圾资源化利用相关法律政策、技术创新、研究成果和资讯共享平台，完整的研、产、销、用产业链，建筑垃圾装备产品、固废产品以及资源利用化产品供求产业链，以及移动互联网技术助力建筑垃圾资源化利用产业链健康发展。图4为建筑垃圾资源化利用信息平台的构成及框架。

5结语

建筑垃圾资源化利用的“五环节”包括建筑拆除、垃圾处理、骨料加工、产品制备、基建应用。

建立以市场为导向，以政策为背书、标准为支持、技术为依托、产业链协同为基准、消纳和资源化利用建筑垃圾为目标，基于经济、环境、社会三重价值的建筑垃圾资源化产业链协同可持续商业推广模式。