建筑垃圾和淤泥處理現(xiàn)狀及綜合利用研究

吳自強(qiáng)（安徽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 合肥 230012）

0 引言

近些年來，隨著自然資源的不斷緊缺與環(huán)境污染的不斷加重，我國(guó)越來越重視對(duì)環(huán)境污染的治理與能源的可再生利用。特別是建筑行業(yè)，其在給我國(guó)的經(jīng)濟(jì)帶來快速增長(zhǎng)的同時(shí)，對(duì)環(huán)境的污染也很嚴(yán)重，建筑行業(yè)在建筑施工過程中會(huì)產(chǎn)生大量的建筑垃圾與淤泥，如果不對(duì)這些建筑垃圾與淤泥進(jìn)行必要的處理與利用，必然會(huì)造成大量資源的浪費(fèi)和嚴(yán)重的環(huán)境污染。為此，我國(guó)眾多學(xué)者對(duì)建筑垃圾與淤泥處理技術(shù)開展了大量研究，對(duì)建筑垃圾中的固體廢棄物的綜合利用情況進(jìn)行了分析，并提出了針對(duì)固體廢棄物的處理利用技術(shù)。

本文通過對(duì)我國(guó)建筑垃圾和淤泥的處理現(xiàn)狀進(jìn)行分析，闡述了建筑垃圾與淤泥處理過程中存在的不足，并結(jié)合總產(chǎn)量預(yù)測(cè)模型對(duì)我國(guó)建筑垃圾與淤泥的未來增長(zhǎng)趨勢(shì)進(jìn)行了探討，在此基礎(chǔ)上對(duì)我國(guó)建筑垃圾和淤泥的綜合利用途徑與處理技術(shù)進(jìn)行分析，提出相關(guān)對(duì)策與建議，希望能為我國(guó)對(duì)建筑垃圾與淤泥處理能力的進(jìn)一步提高提供參考。

1 我國(guó)建筑垃圾和淤泥處理現(xiàn)狀

1.1 建筑垃圾與淤泥產(chǎn)生量大且利用率低

自我國(guó)城市化建設(shè)不斷深入以來，建筑行業(yè)在建筑施工過程中產(chǎn)生了大量的建筑垃圾與淤泥。據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，近年我國(guó)平均每年都要產(chǎn)生大約15.5億t的建筑垃圾，并且每年的建筑垃圾量都有很大增長(zhǎng)，由于城市排污功能與地表降雨的雙重作用，大量的淤泥也隨之產(chǎn)生，淤泥的淤積面積不斷擴(kuò)大，淤積速度不斷加快，淤積厚度也不斷增長(zhǎng)，這給我國(guó)大量的河道與湖泊環(huán)境帶來巨大的損害，如今已成社會(huì)性公害。相關(guān)調(diào)研結(jié)果表明，建筑垃圾中包含建筑拆除及施工過程中所產(chǎn)生的廢棄物、棄廢泥土等，物質(zhì)成分非常復(fù)雜，包括瀝青混凝土、廢舊磚瓦、廢棄鋼筋及金屬、大量的廢棄裝修材料等，而淤泥中的成分更是含有大量的酸堿物質(zhì)、鉛、鉻、砷、鎘等污染物，這也致使我國(guó)對(duì)建筑垃圾與淤泥的利用率一直處于較低水平。

1.2 建筑垃圾與淤泥處理較為單一

當(dāng)前，我國(guó)的建筑垃圾與淤泥產(chǎn)生量巨大，但對(duì)建筑垃圾與淤泥的處理方式卻顯得極為粗獷，處理方式也較為單一，再加上處理企業(yè)存在環(huán)境保護(hù)意識(shí)不足、缺乏技術(shù)支撐、重視利益等眾多問題，也使大量的建筑垃圾開始露天堆放，對(duì)淤泥的處理則存在二次污染、成效慢、能耗高，致使企業(yè)難以對(duì)淤泥進(jìn)行有效處理。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年所產(chǎn)生的建筑垃圾中，有將近90%未經(jīng)過處理就進(jìn)行堆放或填埋，這必然會(huì)造成淤泥量的不斷增多，進(jìn)而給環(huán)境及湖泊河流帶來嚴(yán)重污染。

1.3 政府缺乏對(duì)建筑垃圾與淤泥處理利用的監(jiān)管

雖然近些年來我國(guó)政府已經(jīng)出臺(tái)了關(guān)于建筑垃圾處理的相關(guān)文件，但監(jiān)管部門在對(duì)建筑垃圾與淤泥處理的監(jiān)管上卻存在一些漏洞，而且對(duì)建筑垃圾與淤泥的處理所涉及到的部門較多，部門間又缺乏緊密的聯(lián)系與協(xié)調(diào)，這就造成了監(jiān)管力度的削弱。

2 建筑垃圾和淤泥總產(chǎn)量預(yù)測(cè)模型研究

2.1 總產(chǎn)量預(yù)測(cè)模型的構(gòu)建

通過構(gòu)建總產(chǎn)量預(yù)測(cè)模型的方式，來對(duì)我國(guó)建筑垃圾與淤泥的未來總產(chǎn)量的增長(zhǎng)趨勢(shì)進(jìn)行評(píng)估。以我國(guó)某城市的建筑垃圾為例，預(yù)測(cè)模型的構(gòu)建步驟如下：用x（n+1）代表建筑垃圾的實(shí)際觀測(cè)值，在x（n+1)中，n+1代表年份的時(shí)間序列值，為了使微分公式更加利于計(jì)算，n是以0為起點(diǎn)來進(jìn)行計(jì)取的。從2011年至2016年中共存在6個(gè)觀測(cè)值，分別用n+0至n+5進(jìn)行表示，具體取值如表1所示。

表1 建筑垃圾總量計(jì)算模型

從表1中可知，該城市的建筑垃圾總量的歷年觀測(cè)值原數(shù)列x為：

單次累加值數(shù)列為：x（1）={969,1988,3134,4354,5540,6920}，具體計(jì)算公式為：

利用 x（1）來建立微分方程，通過 MATLAB軟件，采用最小二乘法來對(duì)該微分方程進(jìn)行通解，以此得出該城市的建筑垃圾總量預(yù)測(cè)值的相關(guān)計(jì)算公式，即 x?（1）（n+1）=13 567e0.062n-1 2841。 通過該計(jì)算公式，可以求出該城市在2011年至2016年的計(jì)算值，利用這些數(shù)值的累減計(jì)算，能夠獲得該預(yù)測(cè)公式的新數(shù)據(jù)序列，從而使其能夠和原有的數(shù)據(jù)數(shù)列進(jìn)行對(duì)比。此方法同樣適用于淤泥產(chǎn)生總量的預(yù)測(cè)模型構(gòu)建。

2.2 總量預(yù)測(cè)模型權(quán)威性的檢驗(yàn)

對(duì)總量預(yù)測(cè)模型的權(quán)威性進(jìn)行檢驗(yàn)，可以通過三種方法來實(shí)現(xiàn)：一是關(guān)聯(lián)度檢驗(yàn)方法，二是后驗(yàn)差檢驗(yàn)方法，三是小誤差比值檢驗(yàn)方法。其預(yù)測(cè)模型的精度級(jí)別檢驗(yàn)表如表2所示。

表2 預(yù)測(cè)模型精度檢驗(yàn)等級(jí)表

關(guān)聯(lián)度檢驗(yàn)方法是通過兩個(gè)因素或兩個(gè)系統(tǒng)中其他因素的變化而產(chǎn)生的關(guān)聯(lián)性大小來進(jìn)行檢驗(yàn)，采用定量分析的方式來對(duì)其未來變化趨勢(shì)進(jìn)行比較研究，實(shí)際值和預(yù)測(cè)值越接近，其關(guān)聯(lián)性就越大。具體分析公式為：

該計(jì)算公式中，

在求出關(guān)聯(lián)度以后，需要對(duì)2016年以后的建筑垃圾總產(chǎn)生量進(jìn)行預(yù)測(cè)，并列出預(yù)測(cè)數(shù)值與預(yù)測(cè)累加值，然后利用后驗(yàn)差比值的計(jì)算公式將殘差的平均值與原有數(shù)據(jù)的平均值進(jìn)行比較，即，其中該公式代表原有數(shù)據(jù)平均值，而，該公式代表殘差平均值。通過比較分析，可以判斷出c的比值越小，精度便越高，以此判斷出這些數(shù)據(jù)的精度等級(jí)，并通過小誤差概率公式來對(duì)小誤差概率的精度等級(jí)進(jìn)行檢驗(yàn)，利用公式將2016年以后n的取值分別用6以后的數(shù)字代替，并經(jīng)過上述公式計(jì)算，能夠預(yù)測(cè)出2016年以后的建筑垃圾預(yù)測(cè)累加值，并利用累減計(jì)算來獲得2016年以后的年預(yù)測(cè)值。采用同樣的方法，還能算出淤泥的年預(yù)測(cè)值。

3 建筑垃圾和淤泥的綜合利用

3.1 舊木材與木屑的綜合利用

建筑垃圾中的舊木材與木屑是從原有建筑拆除后得到的，其中有很大一部分能夠進(jìn)行重新利用，可以進(jìn)行樓梯、地板、裝飾條、欄桿等木制品的制作，此外還可以利用粘合劑來加工成復(fù)合板材。而所產(chǎn)生的木屑及鋸末等，可以用于燃料、堆肥原料，還可以將其用于防護(hù)工程中的覆蓋物。此外，廢舊木材與木屑還能夠用于生產(chǎn)水泥復(fù)合材料及黏土等。它相比于普通混凝土，具備導(dǎo)熱小、質(zhì)量輕的優(yōu)勢(shì)。

3.2 舊磚瓦的綜合利用

舊磚瓦也是建筑垃圾中的一種，在進(jìn)行綜合利用時(shí)，應(yīng)先將其進(jìn)行破碎處理，然后使其能夠成為輕型砌塊的生產(chǎn)原料。舊磚瓦還能充當(dāng)水泥及地面磚的制作原料。此外，將其加入石灰后，還能用于道路路基的填充原料。

3.3 廢舊瀝青的綜合利用

在建筑物拆除過程中會(huì)有許多廢舊瀝青產(chǎn)生，這些廢舊瀝青在經(jīng)過分選分離后，能夠進(jìn)行重復(fù)利用，通過將這些產(chǎn)生的廢舊瀝青進(jìn)行破碎與篩選，然后加入新骨料、瀝青材料與再生劑，并按照規(guī)定的比例來將其進(jìn)行均勻攪拌，從而使其成為一種能夠重新利用的再生瀝青混凝土，可廣泛應(yīng)用于道路橋梁工程的鋪設(shè)。建筑垃圾中的屋面瀝青材料在經(jīng)過回收以后，還能夠用于路面瀝青的熱拌與冷拌作業(yè)，從而起到節(jié)省骨料的作用。

3.4 廢舊混凝土的綜合利用

在建筑垃圾中，廢舊混凝土占據(jù)了生產(chǎn)總量的三成左右，這也使其綜合利用價(jià)值極大。我國(guó)對(duì)于廢舊混凝土的綜合利用技術(shù)已經(jīng)不斷成熟。再生混凝土是將原有的廢舊混凝土進(jìn)行破碎、清洗與分級(jí)后，通過規(guī)定比例的混合來使其成為再生骨料，再生骨料按照其利用途徑可區(qū)分為建筑再生骨料與道路再生骨料，粒徑可分為三級(jí)，通過將再生骨料進(jìn)行配置來制成的混凝土也叫再生混凝土。此外，通過將再生混凝土和石灰石進(jìn)行相應(yīng)比例的混合，再經(jīng)過磨細(xì)與窯燒處理還能夠獲得再生水泥。

3.5 建筑垃圾的混合利用

建筑垃圾還可以通過固定幾種成分的混合使用來作為骨料的替代品用于地基回填。通過將建筑垃圾中的有機(jī)雜質(zhì)進(jìn)行清除，并將建筑垃圾中的土、生石灰及碎磚進(jìn)行混合，然后進(jìn)行夯實(shí)，并在面層中鋪上三七灰層，能夠有效地對(duì)地基進(jìn)行加固，此外還可將建筑垃圾制成渣土樁，它不僅造價(jià)低、工藝簡(jiǎn)單，還能夠大大縮減施工周期。

3.6 淤泥的綜合利用

目前對(duì)淤泥的處理過程主要包括脫水與固結(jié)。脫水處理工藝的方法較多，主要有真空預(yù)壓法、直接攪拌固結(jié)法、機(jī)械脫水法等。固結(jié)工藝則可分為兩類：一類是化學(xué)固結(jié)，另一類是理化結(jié)合的固結(jié)技術(shù)。通過對(duì)淤泥的脫水與固結(jié)，能夠使其成為滿足工程施工要求的土工材料，廣泛應(yīng)用于公路路基回填、堤防加固等。

圖3 淤泥的固化工藝過程

圖3所示為淤泥的固化工藝流程。淤泥的預(yù)處理技術(shù)主要分成三個(gè)重要內(nèi)容，一是對(duì)淤泥的泵送，通過絞吸船來對(duì)淤泥進(jìn)行泵送，然后利用多級(jí)格柵濾除工藝將收集到的淤泥進(jìn)行濾除，以此清除掉淤泥當(dāng)中的建筑垃圾，然后通過多級(jí)淤泥沉淀池來對(duì)淤泥進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)處理，在預(yù)處理時(shí)，需要利用泵送工藝將水泥進(jìn)行沉淀處理，將淤泥中的80%～90%的泥砂沉淀到第一級(jí)的沉淀池當(dāng)中，然后在第一級(jí)沉淀池中安裝格柵，以此將淤泥中所有大于3 cm的雜物與垃圾進(jìn)行易除，然后將尾水引入到第二級(jí)沉淀池，以此類推，引入到第三級(jí)沉淀池，從而使淤泥中的尾水含泥量不斷降低，并最終使淤泥達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。在對(duì)淤泥進(jìn)行多級(jí)沉淀池預(yù)處理后，還要對(duì)淤泥進(jìn)行固化處理，將預(yù)處理后的淤泥加入固化材料來進(jìn)行拌和，并放入管道攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌，在攪拌過程中要利用空氣壓縮裝置來排出淤泥中的氣泡與空氣，然后由管道攪拌機(jī)將攪拌好的淤泥放到指定場(chǎng)所進(jìn)行堆放，固化3～7 d后將其作為原料進(jìn)行再生利用。

4 建筑垃圾和淤泥綜合利用的相關(guān)對(duì)策與建議

4.1 政府應(yīng)加大扶持力度

政府應(yīng)采取相應(yīng)的優(yōu)惠政策來進(jìn)一步加大對(duì)建筑垃圾與淤泥處理企業(yè)的扶持力度，例如企業(yè)每處理一噸建筑垃圾或淤泥就會(huì)獲得相應(yīng)的補(bǔ)貼，或是采取稅收優(yōu)惠政策來進(jìn)一步調(diào)動(dòng)企業(yè)的積極性。此外還要加大對(duì)建筑垃圾與淤泥資源化處理的宣傳力度。

4.2 不斷完善法律法規(guī)及監(jiān)管體系

政府應(yīng)通過對(duì)法律法規(guī)與監(jiān)管體系的不斷完善，強(qiáng)化建筑垃圾與淤泥資源化利用的監(jiān)管力度，以此確保建筑垃圾與淤泥從產(chǎn)生到處理再到利用的各個(gè)環(huán)節(jié)都能做到有法有依、有跡有循。此外，政府還應(yīng)落實(shí)各個(gè)部門在建筑垃圾與淤泥資源化處理與利用的監(jiān)管責(zé)任，以此強(qiáng)化各部門之間的緊密聯(lián)系，嚴(yán)格遵循誰污染、誰治理的原則，通過從法律層面上入手，明確各個(gè)責(zé)任主體的法律責(zé)任。

4.3 加大資源化利用推廣力度

政府應(yīng)做好建筑垃圾與淤泥資源化利用的推廣工作，進(jìn)一步加大宣傳力度，提高國(guó)民的環(huán)境保護(hù)意識(shí)，通過大力推廣由建筑垃圾利用所生產(chǎn)出的再生新產(chǎn)品，倡導(dǎo)資源節(jié)約與環(huán)境保護(hù)理念，推進(jìn)實(shí)現(xiàn)我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)。

4.4 加強(qiáng)建筑垃圾與淤泥處理企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新

建筑垃圾與淤泥處理企業(yè)應(yīng)加大技術(shù)創(chuàng)新力度，以此確保源頭扼制，此外還要進(jìn)一步加強(qiáng)建筑垃圾與淤泥的處理利用，構(gòu)建綜合處理利用體系。企業(yè)應(yīng)將建筑垃圾及淤泥按照其來源進(jìn)行分類，可制定建筑木材利用方案、建筑廢磚瓦利用方案、淤泥利用方案等。通過不斷引入新技術(shù)與新設(shè)備，來解決建筑垃圾與淤泥的處理利用難題，提高建筑垃圾與淤泥的利用效率。

5 結(jié)語

總而言之，建筑垃圾與淤泥在經(jīng)過處理以后，利用途徑非常廣泛，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)，還能極大提高經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。目前我國(guó)在建筑垃圾與淤泥處理技術(shù)方面與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在較大差距，遠(yuǎn)不能滿足預(yù)期發(fā)展需求。因此，必須進(jìn)一步加大對(duì)建筑垃圾與淤泥處理技術(shù)的研發(fā)力度，不斷研發(fā)與引進(jìn)更加高效的處理設(shè)備，從源頭上扼制建筑垃圾與淤泥的增長(zhǎng)速度，同時(shí)加大監(jiān)管力度，推動(dòng)我國(guó)建筑產(chǎn)業(yè)的綠色化發(fā)展。

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