施工工地低附加值废弃物处理创新工艺

陈姗虹 中交四航局第二工程有限公司

李路野 广东省建筑设计研究院

1.引言

改革开放以来，中国经济高速发展，基础设施建设成绩斐然，市政等各类型施工企业功不可没。由于施工行业的特殊性，很多工程项目坐落于偏远地区。为加强项目管理，确保项目进度、质量、安全和环保符合要求，一般都会成立项目经理部负责项目的合同履行和施工管理工作，在施工现场分别设置办公区、生活区和作业区。施工工地会产生大量的废弃物，除了常规的建筑施工垃圾外，剩余大部分为低附加值废弃物。本文主要针对施工工地全周期过程中所产生的低附加值废弃物处理和处置，提出一个减量化和无害化的新思路，为施工企业提供参考。

2.施工工地废弃物现状

2.1 施工工地废弃物种类

施工工地主要产生的废弃物按照产生区域主要分为两大类：施工现场垃圾和办公区生活区垃圾。其中，施工现场垃圾主要包括：建筑、施工垃圾（如水泥浆和混凝土、废渣土、余泥、砖石块等），竹木材，废金属，装饰废料，包装废料等废弃物以及少部分工业垃圾（如废机油）等；而办公区生活区垃圾主要有：纸制品（如报纸、包装纸皮、办公用纸等），塑料类制品，金属类制品，布类皮革等织物，玻璃等。从比例上看，建筑、施工垃圾约占60%，其余占约40%。

2.2 施工工地废弃物处理现状

现阶段，国内针对不同类型的施工工地废弃物，采取了不同的处理和处置方式，主要包括：

（1）针对建筑、施工垃圾（如砂浆和混凝土、废渣土、余泥、砖石块等），采用填埋方式进行处理，或经过粉碎、分类后进行二次利用，实现减量化、无害化。

（2）针对工业垃圾（如废机油等），尤其是针对危险废弃物等有毒有害垃圾，则按照相关法律或条例要求，在集中收集之后，由有资质的公司进行依法依规地处理和处置。

（3）针对除建筑、施工垃圾和工业垃圾以外的其他施工工地废弃物（如竹木材、废金属、装饰废料、包装废料、纸制品、塑料、玻璃等），主要由市政垃圾收运单位收运至垃圾分拣或中转中心进行进一步的处理，最后进入后端的垃圾处理终端渠道进行填埋、焚烧或回收利用。

2.3 施工工地中的低附加值废弃物

低附加值废弃物，主要指的是人类生产、生活和消费的过程中所产生的固态、半固态的废弃物质。其本身已无原有利用价值，具有废弃物的属性；又具有一定的回收利用价值，具有资源的属性，但回收价值又不算大。这类具有一定热值的低附加值废弃物，若能加以合理利用，可以更好地促进资源再生利用，降低生产生活成本。

施工工地的低附加值废弃物主要包括三类：一是施工工地现场的竹料、木料、装饰废料、包装废料，二是办公区和生活区产生的大件垃圾、木料、塑料、布皮类废料，三是项目经理部区域内的园林垃圾和其他类型的低附加值废弃物。若采用常规填埋或分拣回收的方式进行处理，将消耗大量人力物力；若利用市政垃圾收运处置系统进行废弃物的处理与处置，对施工工地所属范围的城市垃圾管理带来了一定的难度，且由于很大一部分施工工地地处偏远地区或者市政设施覆盖不健全的地方，将造成处理处置效率低、公共资源浪费等问题。探讨一种专门针对施工工地低附加值废弃物的无害化与减量化的处理处置创新工艺思路势在必行。

3.施工工地低附加值废弃物处理主要技术分析

3.1 施工工地低附加值废弃物特点

对施工工地的低附加值废弃物进行分析，发现其具有以下五个典型特征：

（1）低值性。低附加值废弃物具有一定的回收价值，但是回收价值较低，若无政策激励或提供补贴，单纯的对其回收意义不大，利用率不高。

（2）分散性。低附加值废弃物的产生具有不规则、无标准、不固定的特点，施工工地的施工现场、办公区和生活区均可以产生，却又不易形成规模，因而在施工工地分散分布。

（3）多样性。低附加值废弃物的产生形式、表现形态、处理与处置方式等都是多种多样的。

（4）持续性。随着施工进程的不断推进，低附加值废弃物在施工工地区域内持续地、不间断地产生，越大型的项目其产生量也会越大。

（5）有害性。低附加值废弃物本质上是废弃物，具有一定的有害性，有些甚至含有有害物质，若不合理的堆放和处置，容易对施工工地及周边环境产生二次污染，应在产生后迅速合理地进行回收和处理处置。

3.2 施工工地低附加值废弃物处理创新工艺简介

考虑到施工工地垃圾产生的特殊性，结合低附加值废弃物的低值性、分散性、多样性、持续性、有害性等典型特征，创新性地、有针对性地提出低附加值废弃物处理创新工艺——先对施工工地所有区域内垃圾进行初次简单分类，将其中的低附加值废弃物统一收集后，进行二次筛选和筛分操作，后进行粉碎操作，经粉碎后的物料视情况进行成型压实操作，最后将未成型或成型后的废弃物料统一进行热裂解气化发电。整个工艺采用可移动式设备组成工艺链，使设备具有高移动性且组装便捷的特点，最终实现低附加值废弃物的减量化、无害化、资源化、能源化利用。具体工艺流程如图1所示。

3.3 施工工地低附加值废弃物处理工艺流程介绍

低附加值废弃物处理创新工艺由一次分拣、筛选筛分、破碎、成型和热裂解气化及燃气发电五部分工艺构成，具体如下：

图1 施工工地低附加值废弃物处理创新工艺流程图

（1）一次分拣（简单分拣）。主要是对未完全分类的施工工地垃圾进行初步分类，将低附加值废弃物与传统的施工类建筑垃圾进行初步分离，避免后续工艺中过多的非低附加值废弃物的混入，保证整个工艺流程的顺畅。此步骤的分拣操作不需引入设备且无复杂的流程，只需要在施工工地垃圾收集端设置简单的分类指示标识，或者人工将混入建筑、施工垃圾中的低附加值废弃物分拣出来即可。

（2）筛选筛分。经过第一次简单分拣，可以保证95%以上的物料属于低附加值废弃物。利用筛分设备，对此类废弃物按物料粒度大小、密度、性质等差异进行分选。适用于垃圾处理筛分设备主要有固定筛、滚筒筛、碟片转动筛、振动筛及摆动筛等。而针对施工工地低附加值废弃物处理的创新工艺流程中，主要涉及到了两大类筛分：重力筛分和磁力筛分。

（3）重力筛分：是按物料密度差异的分选技术，指在活动的或流动的介质中按颗粒密度大小进行颗粒混合物的分选过程。重力分选的介质有空气、水、重液（密度大于水的液体）、重悬浮液等。由于大件垃圾中使用了多种不同物质，因此密度也多种多样。实际上它们解离后，由于受不同重力，它们就会分离或彼此分开。例如空气摇床，就很早被用于选种业的回收过程中，近年来已广泛地用于生活垃圾、大件垃圾及各类垃圾的分选过程之中。

（4）磁力筛分：是借助磁选设备产生的磁场使铁磁性物质组分分离的一种方法，在常规固体废物的处理系统中，磁选主要用于回收或富集金属物质，或在某些工艺中用于物料中铁质物质的去除。从破碎的固体废物中回收金属碎片最常用的方法是：破碎后和分选前，或在破碎和分选后进行铁金属的磁选回收。通过磁选使废物中的铁金属分离出来，以便在废物处理工艺中减少对设备的损坏和消耗，达到更佳的回收效果。磁选技术发展较早，磁选设备也较为完善。

综上所述，筛分和筛选步骤是低附加值废弃物处理与处置工艺流程中，较为关键的预处理步骤。此步骤可以将混入的渣土以及金属等物质进行进一步废分离，一方面可以将回收价值较大的垃圾返回建筑垃圾中进行统一的回收处理，另一方面可以将低附加值废弃物中的杂类分开出来，保证后续工艺流程的顺利进行。

（1）破碎。此步骤主要是为了满足后续工艺环节中对物料直径的要求，使大尺寸的废弃物可以变成符合所需尺寸的物料，或使某些相互连接的废弃物实现分离和解离。常用的垃圾破碎设备主要有单、双轴撕碎机、重锤机、旋转破碎机等。本工艺路线中，破碎步骤作为一个重要的预处理环节，是后续工艺环节的保障。

（2）成型。此步骤主要针对密度较小的一类低附加值废弃物，由于后续工艺环节热裂解气化的进料要求，密度较小或者粘性较大的物料会对气化炉的运行造成一定程度的影响，因此成型步骤也是一个重要环节。针对低附加值废弃物的特点，可以采用压块成型机处理密度小的此类废弃物，将其压块成型为密度较大，强度较高的物料。成型步骤可以保证密度较低的低附加值废弃物热值得以充分的发挥和利用；且经过成型后的废弃物体积减小，有利于存放、使用和运输；混入一定的添加剂，如Ca(OH)2、CaO等，也可以防止废弃物产生恶臭。

值得注意的是，由于低附加值废弃物的种类和密度不同，密度较大一类物料经过破碎步骤之后，无需进行成型步骤的处理，直接与经过成型后的低密度低附加值废弃物进入下一个工艺流程。

（3）热裂解气化及燃气发电。此步骤是施工工地低附加值废弃物处理创新工艺的核心步骤，是实现低附加值废弃物减量化和资源化的关键所在。经过前序工艺流程筛分和破碎后的低附加值废弃物进入热裂解气化发电系统，进行最终的利用。燃气或用电可以使用与施工工地本身的供电和用气，与施工工地衔接性高，无需进行能源的转化或存储，不会造成额外的浪费；且此创新工艺的能源属于清洁型能源，环保标准较高。施工工地低附加值废弃物热裂解气化及燃气发电技术的基本原理是把低附加值废弃物在一定状态下转化为可燃性气体，并进行对其的净化处理，再利用经净化后的可燃气推动燃气发电设备进行发电。热裂解气化及燃气发电主要包括3个方面：

一是气化。把废气垃圾转化为气体燃料。

二是燃气净化。经过气化后产生的燃气含有一定量的杂质，主要包括灰分、焦油等。为保证燃气发电步骤的正常进行，需要做相应的气体净化操作。

三是发电。借助燃气内燃机等设备通过燃气进行发电操作。

整个过程可以采用移动式集成设备完成，保证整个低附加值废弃物的处理流程具有占地面积小、处理效率高的特点。

3.4 施工工地低附加值废弃物处理创新工艺特点及优势

该低附加值废弃物处理创新工艺主要具有以下特点及优势：

（1）本创新工艺具有普适性。对施工工地所产生的低附加值废弃物均可统一处理，减少了传统处理方式中垃圾分类等工作所消耗的人力和物力，经济适用性高。

（2）本创新工艺具有良好的洁净性。低附加值废弃物的能源化利用，可有效地减少垃圾直接焚烧过程中CO2、SO2等有害气体的排放。热裂解气化过程一般温度较低，NOX的生成量也较少，还能有效控制二噁英的生成，具有良好的环境效益。

（3）本创新工艺所涉及的流程均可采用移动式中小型设备，设备整体更为紧凑，占地面积小，使用方便。

（4）本创新工艺最终的垃圾处理与处置形式为能源化利用，燃气及电力均可以直接满足施工工地的使用要求，在对垃圾进行了减量化的同时，也达到了资源再生的最大化。

（5）本创新工艺中所选用的热裂解气化技术具有高效和低焦油的特点，气化炉温度分区控制及焦油的二次气化技术的引入提高了能源转化效率。

4.结论

本文从施工工地废弃物的现状出发，分析了施工工地低附加值废弃物的产生、特征、处理处置现状等，对比常规的垃圾回收、收运、处理与处置方式，开展问题研究和技术开发，探究行之有效的施工工地低附加值废弃物处理创新工艺。

通过分析研究后提出：以热裂解气化及燃气发电为核心的低附加值废弃物能源化利用的创新工艺路线，通过一次分拣、筛选筛分、破碎、成型和热裂解气化及燃气发电，在实现低附加值废弃物减量化、无害化的同时，还进行了能源化利用，实现绿色发展，打造绿色工地。

习近平总书记强调：“保护生态环境就是保护生产力，改善生态环境就是发展生产力。”如果项目经理部在推进施工管理、促进经济发展的同时，不断在“增蓝”、“添绿”上下功夫，加大环保技术的研究和开发，一定能将环境优势转变为发展优势，一头抬起绿水青山，一头抬起金山银山！