關鍵詞：廢棄混凝土；處置現(xiàn)狀；產量預測；典型處理工藝；效益分析

中圖分類號：X799 文獻標志碼：B

前言

中國經濟持續(xù)快速發(fā)展，伴隨著建筑市政工程領域大規(guī)模的房屋建筑和基礎設施建設，導致建筑垃圾產量高速增長。根據《建筑垃圾處理技術標準》（CJJ/T134-2019），建筑垃圾分為工程渣土、工程泥漿、工程垃圾、拆除垃圾和裝修垃圾。工程渣土和工程泥漿以前端源頭減量控制為主，資源化利用水平較低。拆除垃圾和裝修垃圾以再生建材產品作為主要資源化方向，大中型城市在積極推進建設該類建筑垃圾集中末端處理設施?；趶U棄物資源化利用和循環(huán)經濟發(fā)展等方面，與其他四類建筑垃圾相比，工程垃圾具有原料品質好、處理工藝簡單、再生產品利用價值高和市場消納途徑廣等特點，主要成分為廢棄混凝土塊。

目前，中國廢棄混凝土年產量在1～2億噸，以堆棄、填埋處置和低端粗放回收等傳統(tǒng)終端消納方式為主，進而產生占用城市土地資源、污染周邊的土壤水體環(huán)境、影響城市市容環(huán)境及公共衛(wèi)生等問題，而廢棄混凝土作為可再生利用的資源，其處理處置應以資源化利用作為導向，充分挖掘經濟價值、提高社會效益。文章以廢棄混凝土作為研究對象，以上海市為例，從產生、收運、處理及再利用等環(huán)節(jié)分析目前上海市的廢棄混凝土處置現(xiàn)狀，結合典型處理工藝剖析實際項目的經濟效益和碳排放效益，為國內探索規(guī)范化、集約化、高效協(xié)同處置廢棄混凝土模式提供參考。

1上海市廢棄混凝土處置現(xiàn)狀

1.1宏觀政策背景

伴隨著城市化進程的高速發(fā)展，混凝土作為城市建設最基本的建筑材料，粗細集料等再生建材的市場需求量也在逐年增加，基于上海市存在天然石材資源匱乏的現(xiàn)狀條件，每年存在的原材料缺口需由外省市供應填補。隨著天然礦產資源開采緊張和國內環(huán)保意識增強，廢棄物處置和資源化再生利用之間建立起雙向循環(huán)。作為國內垃圾綜合處理及資源化利用的先行者，上海市一直關注廢棄混凝土再生利用領域，市政府及相關主管部門先后發(fā)布《上海市建筑垃圾處理管理規(guī)定》、《上海市廢棄混凝土資源化利用管理暫行規(guī)定》和《上海市廢棄混凝土回收利用管理辦法》等指導文件，明確廢棄混凝土應按照有關規(guī)定進入資源化利用設施進行處置利用。

1.2行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

廢棄混凝土具有組分單一、易利于高值資源化利用等特點，目前市內產生的廢棄混凝土基本能實現(xiàn)產生、收運、處理及再利用的閉環(huán)管理，全鏈各環(huán)節(jié)工作界面及費用承擔模式，見圖1。

如圖1所示，廢棄混凝土主要來源于建設工地，主要包括建筑工程領域地基與基礎分部工程、市政工程領域道路工程等，其中以深基坑支護結構中的鋼筋混凝土內支撐體系為主。廢棄混凝土進人體系后，主要經歷前端收運環(huán)節(jié)、中端處理環(huán)節(jié)和后端利用環(huán)節(jié)，形成的再生利用產品進入建材市場。

1.2.1前端收運環(huán)節(jié)

廢棄混凝土原料由項目專業(yè)承包單位負責提供，且在開工前完成《廢棄混凝土再生處理合同》和信息報送，明確固體廢物的流向。

1.2.2中端處理環(huán)節(jié)

廢棄混凝土處理由符合要求的再生處理企業(yè)負責，原料及產品堆放、配置處理生產線，由于鋼筋混凝土支撐梁體積較大，無法滿足前端上料設備要求，需要采用液壓機械設備進行粗破碎。

1.2.3后端利用環(huán)節(jié)

廢棄混凝土經處理后，產生的再生骨料由再生處理企業(yè)負責銷售，企業(yè)也可根據建材市場情況配置再生衍生產品生產線，如水泥砂漿生產線、再生磚生產線等，再生產品質量應滿足相關管理規(guī)定的質量要求。

1.3市場前景及問題

根據上海市混凝土行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，上海市2022年混凝土產量達5200萬方，其中C25及以下強度等級占比在30%左右，按照C25混凝土配合比設計，粗細集料質量占比約為80%，年需求量約為3120萬噸，結合再生衍生產品粗細集料取代率要求，再生骨料年需求量約為470萬噸。據市主管部門統(tǒng)計數據，近年來上海市廢棄混凝土年產生量為500～600萬噸。從資源化利用角度分析，上述物料平衡分析未包括市政交通領域道路路基及基層回填工程、建筑領域高強度等級混凝土和水泥砂漿使用，目前上海市再生骨料產品的市場需求量存在巨大缺口，再生產品及其衍生產品的市場應用前景廣闊。

目前上海市廢棄混凝土處置行業(yè)仍存在以下問題：（1）再生處理企業(yè)均分布在上海市近郊或遠郊，而采用深基坑支護結構的工程基本在市區(qū)范圍內，導致原料運輸距離較遠、運輸成本高；（2）再生處理企業(yè)名單動態(tài)調整，在交易合規(guī)性、落實環(huán)保措施、員工勞動保障等方面均存在不足之處；（3）再生產品質量與市場需求之間還處于磨合期，閉環(huán)管理存在問題；（4）與裝修垃圾、拆除垃圾處理設施之間未實現(xiàn)高效協(xié)同處置；（5）政府主管部門存在交叉監(jiān)管，需加強前端政策引導、后端職責監(jiān)管。

上述廢棄混凝土處置行業(yè)中存在的典型性問題，是大中型城市的建設發(fā)展和精細化固廢處置利用之間勢必會遇到的難題，目前上海市處置現(xiàn)狀可作為國內借鑒參考，在建設“無廢城市”方面規(guī)避共性問題，為精細化、集約化城市建設管理奠定基礎。

2產量預測與分析

2.1原料組分分析

對若干典型再生處理企業(yè)進行實地調研，各再生處理企業(yè)的原料組分、含量差異均不顯著，對樣本數據進行詳細分析可知：主要成分包括鋼筋、混凝土塊，摻雜少量混合物，其中鋼筋含量約為5%～10%，混凝土含量在90%以上，剩余部分以渣土和泥塊為主。

2.2產量預測

2.2.1指標法

參照國內已有的研究成果，基于深基坑占地面積、支撐梁設置層數及間距尺寸等技術參數，采用指標法估算廢棄混凝土產生量，見式（1）：

2.2.2估算法

根據研究數據統(tǒng)計表明：工程項目施工過程中產生的廢棄混凝土量與建筑原材料使用量存在正向相關性，結合各地區(qū)經濟發(fā)展水平、施工工藝選擇、工程建設標準和城市綜合管理能力等因素，并考慮未來城建規(guī)模效應，占比比例范圍一般為1%～4%。

3典型項目效益分析

3.1處理工藝路線

廢棄混凝土處理以破碎篩分、分選為主，主體工藝路線基本類似，主要以不同作用單元之間的優(yōu)化聯(lián)合。以上海市某典型廢棄混凝土處理企業(yè)為例，年處理工程規(guī)模50萬噸，處理工藝流程如圖2所示。由圖2可知，處理工藝采用兩級破碎+篩分、輔以分選除雜，工藝路線具有可參考性、通用性強等特點。

工藝路線設計亮點主要包括：（1）基于廢棄混凝土具有抗壓強度高、硬度大等特點，一級破碎設備采用顎式或圓錐形破碎機，通過擠壓壓碎作用實現(xiàn)粗破碎，進一步采用反擊式破碎機進行二級細破碎，減小物料尺寸以滿足篩分要求；（2）在一級破碎單元后預留分選單元，可設置風選設備或人工分揀平臺作為冗余保障措施，在原料中輕物質雜質含量高、磁選設備故障等應急情況下啟用；（3）根據再生骨料資源化利用方式，可對篩分單元內的篩板孔徑進行更換調整以得到不同目標級配的骨料，且篩網孔徑級差不宜過大。

3.2經濟效益分析

與裝修垃圾、拆除垃圾處理企業(yè)需要政府貼費支持不同，廢棄混凝土由于處理后的再生產品利用價值高、市場消納途徑廣泛，且企業(yè)通過合理組織生產運營、配置再生衍生產品生產線等方式，處理企業(yè)能實現(xiàn)自主市場化運營，企業(yè)經濟效益較好。

以上述再生處理企業(yè)為例，投資費用、經營成本和收入匯總如表1所示。由表1可知，建設期總投資中建筑安裝工程費用占比最大，該部分費用受廠房建設標準、結構形式、原材料市場價格波動情況影響大，對不同城市內廠房建設費用估算不具有顯著的參考意義。運營期總成本中原料收購費用、電力費占比較高，分別為39.2%、17.9%，其中原料收購市場價受市場供需情況影響、原料供給單位的主觀意向影響較大。再生處理企業(yè)可根據場地情況調配屯料、調整生產線運營時間等方式合理優(yōu)化降低生產成本。

運營期總收入以低級利用的再生骨料進行直接出售為主，在實際運營生產過程中，企業(yè)配置水穩(wěn)生產線、水泥砂漿生產線等以適應市場需求，提高企業(yè)再生衍生產品豐富性、抵抗市場風險、增加項目經濟效益。隨著天然原材料實際市場交易價格持續(xù)處于高位，再生骨料市場價格具備上漲空間和潛力。鑒于限制天然砂石料開采和再生骨料大規(guī)模鼓勵使用，未來再生骨料市場消納路徑會更廣泛。以設定處理規(guī)模下測算出項目內部收益率約為20%，項目整體投資回報較為理想。

3.3碳排放效益分析

在全球倡導碳中和的理念下，中國作為碳排放量達到百億噸量級的大國，為實現(xiàn)1.5攝氏度溫升控制目標，應對全球氣候變化提出“2030年碳達峰、2060年碳中和”目標。廢棄混凝土作為建筑垃圾處置利用的重要分支，涉及碳排放量變化的來源包括廢棄混凝土支撐梁的切割拆除、原料運輸、處理及再生產品的資源化利用等全流程環(huán)節(jié)。

目前各行業(yè)碳排放分析核算存在邊界劃分模糊的問題，切割拆除階段、運輸階段的碳排放一般在建筑領域、交通運輸領域進行整體統(tǒng)籌核算。與天然砂石料在各領域總用量相比，再生骨料產量占比較小，對建材領域整體碳排放分析核算影響不顯著，且目前再生骨料整體利用水平仍處于較低水平、產品利用不規(guī)范，導致這部分減排量通常未納入核算范圍內。國內碳排放分析核算工作還處于起步摸索階段，尤其是涉及跨行業(yè)的碳排放核算，一般會出現(xiàn)重復計算、邊界范圍重疊遺漏等現(xiàn)象，故以上碳排放的分析核算可為類似項目提供參考。

4協(xié)同處置趨勢分析

4.1處理設施間協(xié)同處置

基于原料特性、設備及工藝流程適用性、處理生產合理性等方面，廢棄混凝土具備與拆除垃圾處理設施協(xié)同處置的基本條件，拆除垃圾資源化處理設施可作為應急托底保障措施。在資源調配整合趨于合理的趨勢下，未來廢棄混凝土可納入拆除垃圾、裝修垃圾處理設施進行統(tǒng)籌處理處置及資源化利用，其中輕質物中熱值較高的塑料類物質可通過焚燒廠進行協(xié)同處置，殘渣灰土類可依托附近項目基礎回填、綠化用土、場地標平、填埋進行處置消納，涵蓋各類固廢處理設施的環(huán)保靜脈產業(yè)園區(qū)建設實現(xiàn)垃圾協(xié)同處置，是未來垃圾綜合治理的發(fā)展趨勢。

4.2區(qū)域間協(xié)同處置

近年來頻發(fā)的建筑垃圾、生活垃圾跨地區(qū)非法轉移傾倒的問題，表面分析是環(huán)境污染治理存在漏洞，更深層次反映出各地區(qū)廢棄物處置壓力大、區(qū)域間協(xié)同性差等問題。未來各城市群在區(qū)域內會推進高質量一體化發(fā)展，通過示范區(qū)建設在長三角地區(qū)形成廢棄物協(xié)同處置良性機制，包括合作機制工作范疇、依托各板塊終端設施建立跨行政區(qū)域的應急協(xié)同機制、提高區(qū)域內調劑處置能力。

5結論

上海市廢棄混凝土基本實現(xiàn)產生、收運、處理及資源化利用的閉環(huán)管理，但在前端收運、中端處理及后端產品利用等環(huán)節(jié)存在市場調節(jié)、政府監(jiān)管、處理企業(yè)規(guī)范運營等問題。在產業(yè)政策導向下，下游再生產品應用前景廣泛。目前廢棄混凝土處理工藝以破碎篩分、分選為主，主體工藝路線無顯著性差異，工藝系統(tǒng)選擇及設備配置根據目標級配的再生骨料粒徑確定。再生處理企業(yè)經濟效益較好，無需政府財政資金支持。全鏈碳排放來源涉及原料切割拆除、運輸、處理環(huán)節(jié)，其中切割拆除工序碳排放量占比高達80%；建筑建材領域再生骨料替代天然砂石料進行資源化利用，碳減排效益不顯著。廢棄混凝土應實現(xiàn)與其他垃圾處理設施協(xié)同處置，強化城市群區(qū)域間協(xié)同處置固體廢棄物。