建筑垃圾資源化項目的關鍵性規劃問題研究

高犁難

（哈爾濱市城市建設投資集團有限公司，哈爾濱 150076）

2020 年9 月1 日起施行的《中華人民共和國固體廢物污染環境防治法》（以下簡稱《新固廢法》）指出，要加大推進建筑垃圾污染環境防治工作的力度。《新固廢法》）規定，國家鼓勵采用先進技術、工藝、設備和管理措施，推進建筑垃圾源頭減量，建立建筑垃圾回收利用體系。要求政府推動建筑垃圾綜合利用產品應用。為此，哈爾濱市啟動了建筑垃圾資源化項目（以下簡稱“本項目”）。作為哈爾濱先行的建筑垃圾處理項目，本項目建成后將起到示范作用，為實現城市建筑垃圾處置的綠色轉型[1]、節能降碳及可持續發展提供有益的借鑒。

1 項目背景

當前，哈爾濱市建筑垃圾處理還處于行業的起步階段，建筑垃圾無集中消納場所，私拉亂倒問題突出，急需推進建筑垃圾資源化利用項目的建設[2]。《黑龍江省哈爾濱市城鄉固體廢物分類治理專項規劃（2019—2035 年）修編》對哈爾濱市內9 區各規劃了一處建筑垃圾處理設施，對區內的建筑垃圾實施就近處理，用以解決哈爾濱市建筑垃圾產量大、產生點分散、運距遠等問題。2021年9 月，哈爾濱市政府批示由各區加快啟動建筑垃圾處理設施建設。

哈爾濱市道外區建設末端資源化處理廠，負責全市的建筑垃圾資源化處理。通過采用可靠的工藝、先進的技術、優質的設備和方便的控制模式，建設“現代、先進、環保、集約”的現代化廢棄物綜合處置中心[3]。本項目建設后，預計可實現對建筑垃圾90%成分的再生利用。每年可節約建筑垃圾占用的土地280 多畝（1 畝約等于667 m2），以及節省標準煤1.5 萬t。

2 項目選址條件

本項目選址，距離主城區20 km。用地地勢平坦、交通便利。選址用地距農科院與附近村屯距離較近，環評和社會環境影響評價應作為重點[4]。由于用地距離市政配套設施較遠，本項目的給水、排水、供暖需自行解決，規劃方案如下。①給水條件，近期水源由地下水提供；遠期考慮接入團結鎮市政管網，水源為松花江水；②污水排水條件，近期達標后通過吸污車送入團結鎮污水處理廠進行處理；遠期排入市政污水管網；③雨水排水條件，近期通過管網收集排入廠區周邊的雨水溝；遠期排入市政管網；④電力條件，場地附近10 kV 高壓線就近接入；⑤供熱規劃，用電采暖。

3 項目建設理念

本項目將建成為綜合型示范基地，即：建筑垃圾資源化處理基地、海綿城市示范基地及綠色建筑示范基地。建筑垃圾經資源化處置后的再生產品，應用到道路、市政、園林、河道治理等建設中[5]。實現變廢為寶、充分體現循環經濟的3R（減量化、再使用、再循環）原則。本項目的運行實現“智慧管控”。以數字化、網絡化、智能化為主線，實現生產運營全方位、全過程的智能監管。助力“雙碳”。積極響應國家“雙碳”戰略，選用綠色低碳科技，把綠色低碳轉型、可持續發展作為生產設計的重要著力點，建設固體廢物處理與資源化循環利用運營平臺，為哈爾濱市生態環境治理和城市管理做貢獻。進行綠色建筑設計，節約資源、保護環境、減少污染[6]。廠區總平面布置力求經濟、合理，節約利用土地。在便于施工、便于安裝和便于維護的前提下，綜合考慮工藝流程順暢、工藝系統銜接合理、工程節能等因素。提高工程的可靠性及有效性，降低運行費用，減少日常維護成本。建筑垃圾處理運行高效，無二次污染。

4 項目經濟技術指標

4.1 建設用地

基于上述建設理念，確定本項目的最終建設方案。總建筑面積約為17 000 m2，廠區用地面積約為70 000 m2（包含預留場地、應急堆場等）。其中，主要單位工程占地面積見表1。本項目的建筑密度22.49%、容積率為0.41、綠地率為48.09%。

表1 主要單位工程占地面積

4.2 生產規模

擬建設年處理建筑垃圾30 萬t 的生產線，同時兼顧處理道外區的工程渣土。經本項目分選后的建筑垃圾分為惰性物、可回收物、不可回收利用的可燃物等。建筑垃圾處理線，單線作業時間預計為16 h/d，日處理規模為250 t/d；制磚生產線，工作時間預計為8 h/d，生產標準實心磚不少于56 500 塊。

5 工藝及設備選擇

5.1 基本原則

進行工藝選擇時，需要明確以下幾點。①建筑垃圾來源復雜，其中不可避免含有金屬、木材及其他裝飾材料等，必須對其通過機械和人工初分揀，再進行破碎、篩分、除鐵除雜等工藝處理，嚴控再生骨料的雜質成分；②針對篩出物相應的特性，后端采用不同的作業工藝和資源化利用處理方式；③根據所生產的再生建材產品選擇工藝配置。再生骨料越細、品質越高，需要投入的設備越多、處理工藝越復雜。

5.2 工藝描述

建筑垃圾綜合處理包括破碎篩分預處理系統和制砂系統2 個部分。通常經過粗碎和細碎，建筑垃圾的粒度已經可以滿足再利用的要求，但是此時粗粒級數量仍然占多數，再生建筑制品所需的較細粒級的含量較少，為此設置細粒級制砂工藝，通過制砂機、篩分機和旋風分離器的聯合作用，獲得再生建筑制品所需的細粒級級配，同時剔除影響再生制品質量的粉末態的石粉渣。制砂機采用“石打石”原理的沖擊式破碎機，物料在破碎腔體內形成了多次閉路循環摩擦與撞擊。制砂后的物料經篩分機分出粗粒級后，細粒級通過旋風分離器分級，剔除了呈粉末態的石粉渣，保證了再生制品的質量。

5.3 主要工藝流程

經過比選，最終確定本項目的主流工藝路線為“兩級破碎+兩級篩分+綜合除雜”。在裝修垃圾的預處理環節設置預處理區，對收運裝修垃圾進行破碎與分揀。分選出的雜物集中收集、分類堆放。設置智能分選平臺，通過安裝裝修垃圾智能化分類分選設備，采用機械臂夾具的準確定位抓取的方式，將不易破碎的大塊輕質物料及少量金屬選出；采用風選將木材、塑料、紙片等輕物質分離；廢棄物內混有金屬，通過磁選分離裝置，將鋼筋、鐵屑等金屬物質分離。破碎工藝，根據裝修垃圾狀態及再生產品質量要求采用二級破碎。破碎設備可調節破碎出料尺寸功能，采用顎式破碎機、反擊式破碎機設備組合運用。

選用雙軸撕碎機用于破碎塑料、橡膠、纖維、紙張、木材和各種混合特別是含有金屬的裝修垃圾，出料粒度為0～150 mm。拆房垃圾的破碎，選用顎式破碎機，進行粗碎，進料粒度為0～1 000 mm，出料粒度為0～200 mm。粗碎后的物料進入反擊式破碎機進行二段破碎；二段破碎后，大于30 mm 的物料通過循環篩、返料皮帶送回反擊式破碎機繼續破碎。

30 mm 以下的混合料輸送到篩分站，經過均衡篩、風選機的分離，最終分出0～13 mm、13～19 mm、19～30 mm的3 種成品骨料。

5.4 建筑垃圾處理設備及控制站

5.4.1 設備選型

建筑垃圾處理的主要設備選型見表2。

表2 主要設備選型

5.4.2 現場控制站

現場控制站主要包含拆建垃圾處理、裝修垃圾處理、工程渣土處理、除塵、空壓機及出渣設備控制和制磚等系統。其中每個子系統還均有CPU、IO 模塊、通信模塊、觸摸屏、現場檢測儀表和控制柜等相關模塊及設備。現場控制站應反映各系統設備的運行、故障、程控等狀態情況。

5.5 消防控制

設置消防控制室，全廠所有消防設備的信號均送入消防控制室。在廠區重要場所設置火災自動報警系統，對區域內消防火災情況檢測、報警并聯動控制對應消防設備。防排煙系統的“系統控制”“系統施工”“系統調試”“系統驗收”“維護管理”等要求符合GB 51251—2017《建筑防煙排煙系統技術標準》。

6 項目生產運營及智慧管控系統搭建

本項目將利用物聯網技術將廠區內人、車、物等信息和數據全面上線并進行整合，實現廠區內人流、物流、生產環境的全方位監控。打造廠區數字化運營監管，實現安全生產管控、環境監測、追溯產品服務等，為企業經營降本增效起到積極作用，各子系統搭建如下。①中央監控系統，主要由數據庫服務器、上位機監控工作站、工業以太網交換機、不間斷電源（自控系統、視頻監控系統等供電）、計算機操作臺、上位機組態軟件、網絡系統軟件、上位機監控系統、數據庫系統軟件、報表趨勢圖系統、PLC 系統軟件、應用軟件、服務器機柜、中控室布線、軟件/硬件防火墻，以及黑白和彩色打印機等組成。②稱重計量識別系統，由車輛自動識別系統、電子車牌及卡座、稱重計算機、稱重計量應用軟件和地磁檢測器組成。③噪聲揚程監測站，IP65，配總線、以太網通信接口，220 VAC。溫度：40~70 ℃；濕度：0~100%RH；風速：0~60 m/s；風向：8 個方位；噪聲：30~130 db；PM：0~1 000 ug/m3；TSP：0~20 mg/m3。④視頻監控系統設備，由槍型攝像機、半球型攝像機、信號/電源一體化避雷器、網絡硬盤錄像、視頻監控工作站、網絡硬盤錄像機、弱電機箱、總弱電機柜、光電轉換器、網絡交換機和核心交換機等組成。⑤電力監控系統，DCS 軟控系統。⑥建筑垃圾處理現場控制站，主要包括拆建垃圾處理系統、裝修垃圾處理系統、工程渣土處理系統、除塵系統、空壓機及出渣設備控制系統和制磚系統等組成。每個子系統均包含CPU、IO 模塊、通信模塊、觸摸屏、現場檢測儀表和控制柜等。并且，應反映各系統設備運行狀態、故障狀態、程控狀態等。

7 生態環境保護

建筑垃圾進行資源化轉型過程中，本項目將采用“干法”工藝，不產生生產廢水，全廠的主要污水為生活污水、初期雨水。本項目產生的環境污染物主要有粉塵、噪音，將采用以下防治措施進行防治。

7.1 粉塵防治措施

建筑垃圾在卸料、上料、破碎、篩分、風選及輸送等生產環節，都會產生粉塵。為加強環保，本項目針對粉塵的防治采用3 套設備：布袋除塵器及配套、噴霧降塵系統，以及霧炮噴霧，具體做法如下。①從運輸車卸料的過程中產生的揚塵，采用“遠程霧化”的方式，利用霧炮噴霧，將水霧覆蓋整個料坑面源，抑制揚塵產生。同時，對地面塵土采用真空吸塵系統進行吸塵。②垃圾分選線分選、破碎和篩分生產等容易產生粉塵，設備和輸送帶都采用密閉形式，并選擇“負壓收集+布袋除塵”方式進行收集處理。通過在產塵點設置除塵吸風罩以及風機負壓抽吸，形成局部通風，防止粉塵外溢。除塵后的粉塵進管道輸送到指定粉塵灰倉收集。防止二次泄露污染。③布置干霧抑塵噴頭，對該區域進行降塵。選定微米級干霧抑塵裝置，利用干霧噴霧器產生的10 μm 以下的微細水霧顆粒，使粉塵顆粒相互黏結、聚結增大，并在自身重力作用下沉降。

7.2 噪音防治措施

噪聲的來源，包括物料在搬運過程中搬運車輛會產生垃圾傾倒噪音；生產過程中項目的噪聲源主要為破碎機、振動篩分機，以及抽風機和集塵用排風機、空壓機、制磚機等產生的噪音。噪聲防治，應針對聲源、傳播途徑等環節制定詳細、有針對性的措施，降噪后噪聲應符合GB 12348—2008《工業企業廠界環境噪聲排放標準》。

7.2.1 生產噪音防止措施

措施包含如下：①對聲源采用減震、隔聲、吸聲和消聲措施，對噪聲大的設備增加消音器或隔音罩、設備外殼內襯隔音棉等措施；②采用封閉式車間，阻擋車間設備的噪聲傳播；③在安裝設備時進行減震設計，在設備底部采取隔振和減震措施；④采用“鬧靜分開”和“合理布局”的設計原則，使高噪聲設備盡可能遠離噪聲敏感區；⑤選用低噪聲環保型設備，并維持設備處于良好的運轉狀態；⑥設備間、車間廠房應安裝吸聲、隔聲層，設置隔聲門、隔聲窗；⑦設置設備防護罩及建筑物隔聲吊頂。

7.2.2 垃圾傾倒噪音防控

可以通過采取嚴格控制作業時間、種植吸引良好的綠化隔離帶，以及合理布局堆場位置等措施實現。

8 綠色建筑設計

廠區占地面積較大，利用海綿城市理念，實現用地內雨水資源利用。利用植草溝、滲水磚、下沉式綠地等措施組織廠區內雨水排水、設置截污提籃裝置分離雜物沉淀泥沙、新建PP 儲水池進行雨水儲存。這部分雨水主要用于廠區內綠地灌溉和清洗道路。按照用地的節約集約原則，統籌建設用地，提高建設用地利用效率。合理規劃建設場地，整合零散空間。綜合考慮工藝流程順暢、工藝系統的銜接合理、工程節能等因素。提高工程的可靠性及有效性，降低運行費用，減少日常維護。依照被動式建筑零能耗特點，進行節能設計。充分利用冬季日照和夏季自然通風、遵循被動節能措施優先的原則，降低后期圍護及使用耗能費用、最大限度地實現建筑全壽命周期的能耗最低。能源供應及設備機房靠近負荷中心設置，合理確定供電電壓、供配電系統、電氣照明及控制，以及建筑監控系統的設計。確保本項目電力系統經濟合理，高效節能。嚴格選擇燈具采用LED 綠色節能環保光源，有效地消除“光污染”帶來的煩躁感和疲勞感，創造健康工作環境。

9 結束語

建筑垃圾資源化利用項目具有廣泛的市場前景，本項目建成后通過“減量化、無害化、資源化”手段，大幅度地提高建筑垃圾綜合治理資源化利用率。此外，本項目的環境效益顯著，項目的實施將為當地的經濟發展提供良好的生態環境。