废轮胎炼油浅谈城市固废资源化的国内外发展现状
1.城市固体废弃物简介
废弃物,也就是不能按预定用途继续使用或目标产品之外产生的材料,有制造工艺过程中产生的废弃物,如废钢渣;有使用过程中产生的废弃物,如生活垃圾;也有使用寿命结束时的废弃产品,如建筑垃圾。城市固体废弃物(以下简称“固废”)产生于城市,因此摒弃农业废弃物或矿山废弃物等类型。生活垃圾、建筑垃圾(包括市政垃圾)是其主要的来源,如城市中的工业,则对应有工业废弃物,其类型和数量依照城市的具体工业布局而变化。还有绿化垃圾、电子垃圾、汽车垃圾等,其数量随着人们物质生活水平的提高与整体社会科技水平的发展,处于不断地增长之中。固废研究也离不开对空气、水及噪声等因素的研究。譬如,对泥浆的研究,就涉及水和泥的分离,而飞灰正是对生活垃圾焚烧后废气排放处理的产物,固废的处理工艺,也需要对空气、水及噪声的排放加以控制。
城市固废产生于城市运行的各项活动,在时间上和空间上存在明显的不均匀性。譬如,上海早期的房子是石砌房子,后来发展为砖砌房子,现在大量的都是混凝土房子,这体现在拆房垃圾的成分上,有着明显的时代痕迹。又如,我们在对生活垃圾焚烧炉渣的研究过程中,发现昆山
焚烧炉渣中的有金属含量比上海更高,这与昆山电子器件生产厂家密集有很大关系。另外,2016年上海加大了“拆违”的力度,拆房垃圾数量爆发式增长,给政府废弃物管理部门造成了极大的处置压力。随着城市人口和居住人口密集度的增加,城市固废的数量不断增加,而城市容纳固废的填埋场数量在不断萎缩,还有国家从政策上禁止垃圾的跨省界流动,这些都加大了城市固废对于城市管理者的压力。在此背景下,对于某些具有一定经济利益的固废,地下市场涌动,如废轮胎被拉到深山土法炼油,废旧混凝土用风镐打碎取钢筋,煤渣直接掺入道路材料,生活垃圾湿法提取贵重金属等。这些做法有的以环保为名破坏环境,有的使材料生产与应用失去质量控制。
2.国外城市固废资源化利用现状
2.1欧洲
发达国家将污染物转移到发展中国家的发展方式,受到了全世界的批评。1987年,以挪威前首相布伦特兰夫人为主席的世界环境与发展委员会(WCED),向联合国提交了一份报告《我们共同的未来》(文件名为《布伦特兰报告》),其中提到了“可持续发展”:既满足当代人的需要,又不对后代人满足其自身需求的能力构成危害的发展;应把生态利益、社会利
益和经济利益增长一起考虑。《布伦特兰报告》中的有些概念,已经成为欧盟1991年3月正式采纳的有关垃圾的指令91/156/EEC的一部分。这一指令意在迫使欧盟成员国规定:通过清洁技术、可被再利用或再生的产品的开发,预防和减少废弃物;垃圾的再生与回收,以及它向次级材料的转化;垃圾的回收与处置,起到不危及人体健康或环境。
总体而言,欧洲的固废再生存在以下特点:
(1)大量固废经加工后作为再生集料或次级集料被用于道路工程中,这一方面说明了道路工程有着巨大的材料需求,另一方面是因为道路建设的普遍性,所以总能到运距相对短的工程项目。不过,有些欧洲国家(最有名的是荷兰)已经开始研究石质建材再生回其最初所在材料中的可能性(从“垃圾管理”转向“链管理”)。其内涵就是混凝土应优先再生回新混凝土中,灰砂砖再生回新灰砂砖中。不过,建材的再生仅当再生产品与天然资源相比在成本、质量和数量方面有竞争优势时才有吸引力。由于制造良好质量再生集料混凝土必需的若干额外程序,以及可能略微复杂的加工,混凝土生产再生集料的成本将比道路建设中水平更高。即便在荷兰,填埋建拆垃圾存在着禁令,混凝土中的应用迄今也还未大规模启动。这里主要的理由也是道路建设仍具有充足的能力。不过,普遍的预期是,将来混凝土的应用将增加,尤其是由于拆除混凝土的数量快速增长。
(2)国情的不同,造成了欧洲各国再生水平的巨大差异。例如,挪威不是一个典型的“再生国家”,尤其在建拆垃圾再生方面,这类垃圾全国的再生水平在10%~20%,远低于欧盟25%的平均值。挪威地多人少,自然资源丰富,岩石作为自然资源,储量巨大,砾石和碎石的年产量大致为5000万t(或11.6t/人)。优质岩石材料的易于获取,导致建设工程中集料相对严格的技术要求。挪威气候表征为丰富的降水。由于从河流和湖泊中取水容易,因此全国只有不到15%的人口使用地下水作为饮用水(相比较,丹麦的饮用水主要由地下水供应)。这样挪威垃圾处置点的径流,没有受到太大的关注。由于可用空间、自然资源和地下水质量的优势,填埋仍是挪威建拆垃圾看似合理的解决方案。但这导致了挪威再生固废的动力不足。而人口密度高、国土面积小的荷兰,情况正好相反。荷兰石料矿产缺乏,优质石料依靠进口,这就使得再生集料具有很大的吸引力。为推动再生,荷兰政府颁布了可再生垃圾填埋的禁令,禁止如建拆垃圾等可再生垃圾进入填埋场,同时加大财政刺激,并引领技术开发,取得了极为有效的成果。
(3)欧洲标准化委员会起草统一的标准,指导各国的固废再生工作。比如按照CEN154“再生集料特别小组”的建议,将石质集料分成了三大类,反映了欧洲建筑物由混凝土、黏土砖和天然石料组成的事实,内墙和内墙饰也有使用石膏灰浆和石膏块的情况。
2.2美国
2013年,美国产生了大约2.54亿t城市固体垃圾,再生和成为堆肥使用的是其中的8700万t,相当于34.3%的再生率。除了生活垃圾外,建拆垃圾也是美国产量最大的垃圾之一(美国城市固废的统计中未将其包括在内)。2013年,美国产生了 5.3亿t的建拆垃圾。图1-3 显示了 2013年生产的建拆垃圾的材料组成。水泥混凝土占了最大比例(67%),其次是沥青混凝土(18%)。木制品占了 8%,其他产品合起来占了 7%。拆除垃圾占了建拆垃圾总产量的90%以上,建设垃圾所占比例在 10%以下。建拆垃圾产生于建筑物、道路、桥梁和其他结构。其他结构包括通信、电力、运输、下水道与垃圾处置、供水、保护与发展、制造等基础设施。2013 年,道路和桥梁对建拆垃圾的贡献(水泥混凝土 1.484 亿 t,沥青混凝土9510 万 t),显著高于建筑物(水泥混凝土7990 万t,屋面沥青防水 1260 万t,其他6970万t)和其他结构(水泥混凝土1.245亿 t)。这三个分类(建筑物、路桥、其他)中,水泥混凝土均占了建拆垃圾产量的最大份额。
美国的垃圾再生情况并不是非常好,其理由可能与挪威一样。资源的丰富、国土空间的巨大,使得垃圾填埋仍是美国固废很重要的处理手段之一。甚至生活垃圾焚烧炉渣与飞灰,在有些地方也还未被分开;或者有意将两者混合,称以此方式可将飞灰的毒性稀释。不过,个别固废在美
国取得了相当大的技术进步,最为人所知的就是废轮胎作为胶粉对沥青的改性,美国的加利福尼亚州、得克萨斯州、佛罗早达州和亚利桑那州为胶粉改性沥青技术的进步都付出了大量的努力。目前该技术已被引进中国。另外,美国用变异系数来控制沥青再生旧料的质量,可以说是抓住了固废质量的本质,不过其实际效果仍有待时间的检验
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