建筑垃圾资源化项目的关键性规划问题研究

2023-11-27高犁难

科技创新与应用 2023年33期

高犁难

（哈尔滨市城市建设投资集团有限公司，哈尔滨 150076）

2020 年9 月1 日起施行的《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》（以下简称《新固废法》）指出，要加大推进建筑垃圾污染环境防治工作的力度。《新固废法》）规定，国家鼓励采用先进技术、工艺、设备和管理措施，推进建筑垃圾源头减量，建立建筑垃圾回收利用体系。要求政府推动建筑垃圾综合利用产品应用。为此，哈尔滨市启动了建筑垃圾资源化项目（以下简称“本项目”）。作为哈尔滨先行的建筑垃圾处理项目，本项目建成后将起到示范作用，为实现城市建筑垃圾处置的绿色转型[1]、节能降碳及可持续发展提供有益的借鉴。

1 项目背景

当前，哈尔滨市建筑垃圾处理还处于行业的起步阶段，建筑垃圾无集中消纳场所，私拉乱倒问题突出，急需推进建筑垃圾资源化利用项目的建设[2]。《黑龙江省哈尔滨市城乡固体废物分类治理专项规划（2019—2035 年）修编》对哈尔滨市内9 区各规划了一处建筑垃圾处理设施，对区内的建筑垃圾实施就近处理，用以解决哈尔滨市建筑垃圾产量大、产生点分散、运距远等问题。2021年9 月，哈尔滨市政府批示由各区加快启动建筑垃圾处理设施建设。

哈尔滨市道外区建设末端资源化处理厂，负责全市的建筑垃圾资源化处理。通过采用可靠的工艺、先进的技术、优质的设备和方便的控制模式，建设“现代、先进、环保、集约”的现代化废弃物综合处置中心[3]。本项目建设后，预计可实现对建筑垃圾90%成分的再生利用。每年可节约建筑垃圾占用的土地280 多亩（1 亩约等于667 m2），以及节省标准煤1.5 万t。

2 项目选址条件

本项目选址，距离主城区20 km。用地地势平坦、交通便利。选址用地距农科院与附近村屯距离较近，环评和社会环境影响评价应作为重点[4]。由于用地距离市政配套设施较远，本项目的给水、排水、供暖需自行解决，规划方案如下。①给水条件，近期水源由地下水提供；远期考虑接入团结镇市政管网，水源为松花江水；②污水排水条件，近期达标后通过吸污车送入团结镇污水处理厂进行处理；远期排入市政污水管网；③雨水排水条件，近期通过管网收集排入厂区周边的雨水沟；远期排入市政管网；④电力条件，场地附近10 kV 高压线就近接入；⑤供热规划，用电采暖。

3 项目建设理念

本项目将建成为综合型示范基地，即：建筑垃圾资源化处理基地、海绵城市示范基地及绿色建筑示范基地。建筑垃圾经资源化处置后的再生产品，应用到道路、市政、园林、河道治理等建设中[5]。实现变废为宝、充分体现循环经济的3R（减量化、再使用、再循环）原则。本项目的运行实现“智慧管控”。以数字化、网络化、智能化为主线，实现生产运营全方位、全过程的智能监管。助力“双碳”。积极响应国家“双碳”战略，选用绿色低碳科技，把绿色低碳转型、可持续发展作为生产设计的重要着力点，建设固体废物处理与资源化循环利用运营平台，为哈尔滨市生态环境治理和城市管理做贡献。进行绿色建筑设计，节约资源、保护环境、减少污染[6]。厂区总平面布置力求经济、合理，节约利用土地。在便于施工、便于安装和便于维护的前提下，综合考虑工艺流程顺畅、工艺系统衔接合理、工程节能等因素。提高工程的可靠性及有效性，降低运行费用，减少日常维护成本。建筑垃圾处理运行高效，无二次污染。

4 项目经济技术指标

4.1 建设用地

基于上述建设理念，确定本项目的最终建设方案。总建筑面积约为17 000 m2，厂区用地面积约为70 000 m2（包含预留场地、应急堆场等）。其中，主要单位工程占地面积见表1。本项目的建筑密度22.49%、容积率为0.41、绿地率为48.09%。

表1 主要单位工程占地面积

4.2 生产规模

拟建设年处理建筑垃圾30 万t 的生产线，同时兼顾处理道外区的工程渣土。经本项目分选后的建筑垃圾分为惰性物、可回收物、不可回收利用的可燃物等。建筑垃圾处理线，单线作业时间预计为16 h/d，日处理规模为250 t/d；制砖生产线，工作时间预计为8 h/d，生产标准实心砖不少于56 500 块。

5 工艺及设备选择

5.1 基本原则

进行工艺选择时，需要明确以下几点。①建筑垃圾来源复杂，其中不可避免含有金属、木材及其他装饰材料等，必须对其通过机械和人工初分拣，再进行破碎、筛分、除铁除杂等工艺处理，严控再生骨料的杂质成分；②针对筛出物相应的特性，后端采用不同的作业工艺和资源化利用处理方式；③根据所生产的再生建材产品选择工艺配置。再生骨料越细、品质越高，需要投入的设备越多、处理工艺越复杂。

5.2 工艺描述

建筑垃圾综合处理包括破碎筛分预处理系统和制砂系统2 个部分。通常经过粗碎和细碎，建筑垃圾的粒度已经可以满足再利用的要求，但是此时粗粒级数量仍然占多数，再生建筑制品所需的较细粒级的含量较少，为此设置细粒级制砂工艺，通过制砂机、筛分机和旋风分离器的联合作用，获得再生建筑制品所需的细粒级级配，同时剔除影响再生制品质量的粉末态的石粉渣。制砂机采用“石打石”原理的冲击式破碎机，物料在破碎腔体内形成了多次闭路循环摩擦与撞击。制砂后的物料经筛分机分出粗粒级后，细粒级通过旋风分离器分级，剔除了呈粉末态的石粉渣，保证了再生制品的质量。

5.3 主要工艺流程

经过比选，最终确定本项目的主流工艺路线为“两级破碎+两级筛分+综合除杂”。在装修垃圾的预处理环节设置预处理区，对收运装修垃圾进行破碎与分拣。分选出的杂物集中收集、分类堆放。设置智能分选平台，通过安装装修垃圾智能化分类分选设备，采用机械臂夹具的准确定位抓取的方式，将不易破碎的大块轻质物料及少量金属选出；采用风选将木材、塑料、纸片等轻物质分离；废弃物内混有金属，通过磁选分离装置，将钢筋、铁屑等金属物质分离。破碎工艺，根据装修垃圾状态及再生产品质量要求采用二级破碎。破碎设备可调节破碎出料尺寸功能，采用颚式破碎机、反击式破碎机设备组合运用。

选用双轴撕碎机用于破碎塑料、橡胶、纤维、纸张、木材和各种混合特别是含有金属的装修垃圾，出料粒度为0～150 mm。拆房垃圾的破碎，选用颚式破碎机，进行粗碎，进料粒度为0～1 000 mm，出料粒度为0～200 mm。粗碎后的物料进入反击式破碎机进行二段破碎；二段破碎后，大于30 mm 的物料通过循环筛、返料皮带送回反击式破碎机继续破碎。

30 mm 以下的混合料输送到筛分站，经过均衡筛、风选机的分离，最终分出0～13 mm、13～19 mm、19～30 mm的3 种成品骨料。

5.4 建筑垃圾处理设备及控制站

5.4.1 设备选型

建筑垃圾处理的主要设备选型见表2。

表2 主要设备选型

5.4.2 现场控制站

现场控制站主要包含拆建垃圾处理、装修垃圾处理、工程渣土处理、除尘、空压机及出渣设备控制和制砖等系统。其中每个子系统还均有CPU、IO 模块、通信模块、触摸屏、现场检测仪表和控制柜等相关模块及设备。现场控制站应反映各系统设备的运行、故障、程控等状态情况。

5.5 消防控制

设置消防控制室，全厂所有消防设备的信号均送入消防控制室。在厂区重要场所设置火灾自动报警系统，对区域内消防火灾情况检测、报警并联动控制对应消防设备。防排烟系统的“系统控制”“系统施工”“系统调试”“系统验收”“维护管理”等要求符合GB 51251—2017《建筑防烟排烟系统技术标准》。

6 项目生产运营及智慧管控系统搭建

本项目将利用物联网技术将厂区内人、车、物等信息和数据全面上线并进行整合，实现厂区内人流、物流、生产环境的全方位监控。打造厂区数字化运营监管，实现安全生产管控、环境监测、追溯产品服务等，为企业经营降本增效起到积极作用，各子系统搭建如下。①中央监控系统，主要由数据库服务器、上位机监控工作站、工业以太网交换机、不间断电源（自控系统、视频监控系统等供电）、计算机操作台、上位机组态软件、网络系统软件、上位机监控系统、数据库系统软件、报表趋势图系统、PLC 系统软件、应用软件、服务器机柜、中控室布线、软件/硬件防火墙，以及黑白和彩色打印机等组成。②称重计量识别系统，由车辆自动识别系统、电子车牌及卡座、称重计算机、称重计量应用软件和地磁检测器组成。③噪声扬程监测站，IP65，配总线、以太网通信接口，220 VAC。温度：40~70 ℃；湿度：0~100%RH；风速：0~60 m/s；风向：8 个方位；噪声：30~130 db；PM：0~1 000 ug/m3；TSP：0~20 mg/m3。④视频监控系统设备，由枪型摄像机、半球型摄像机、信号/电源一体化避雷器、网络硬盘录像、视频监控工作站、网络硬盘录像机、弱电机箱、总弱电机柜、光电转换器、网络交换机和核心交换机等组成。⑤电力监控系统，DCS 软控系统。⑥建筑垃圾处理现场控制站，主要包括拆建垃圾处理系统、装修垃圾处理系统、工程渣土处理系统、除尘系统、空压机及出渣设备控制系统和制砖系统等组成。每个子系统均包含CPU、IO 模块、通信模块、触摸屏、现场检测仪表和控制柜等。并且，应反映各系统设备运行状态、故障状态、程控状态等。

7 生态环境保护

建筑垃圾进行资源化转型过程中，本项目将采用“干法”工艺，不产生生产废水，全厂的主要污水为生活污水、初期雨水。本项目产生的环境污染物主要有粉尘、噪音，将采用以下防治措施进行防治。

7.1 粉尘防治措施

建筑垃圾在卸料、上料、破碎、筛分、风选及输送等生产环节，都会产生粉尘。为加强环保，本项目针对粉尘的防治采用3 套设备：布袋除尘器及配套、喷雾降尘系统，以及雾炮喷雾，具体做法如下。①从运输车卸料的过程中产生的扬尘，采用“远程雾化”的方式，利用雾炮喷雾，将水雾覆盖整个料坑面源，抑制扬尘产生。同时，对地面尘土采用真空吸尘系统进行吸尘。②垃圾分选线分选、破碎和筛分生产等容易产生粉尘，设备和输送带都采用密闭形式，并选择“负压收集+布袋除尘”方式进行收集处理。通过在产尘点设置除尘吸风罩以及风机负压抽吸，形成局部通风，防止粉尘外溢。除尘后的粉尘进管道输送到指定粉尘灰仓收集。防止二次泄露污染。③布置干雾抑尘喷头，对该区域进行降尘。选定微米级干雾抑尘装置，利用干雾喷雾器产生的10 μm 以下的微细水雾颗粒，使粉尘颗粒相互黏结、聚结增大，并在自身重力作用下沉降。

7.2 噪音防治措施

噪声的来源，包括物料在搬运过程中搬运车辆会产生垃圾倾倒噪音；生产过程中项目的噪声源主要为破碎机、振动筛分机，以及抽风机和集尘用排风机、空压机、制砖机等产生的噪音。噪声防治，应针对声源、传播途径等环节制定详细、有针对性的措施，降噪后噪声应符合GB 12348—2008《工业企业厂界环境噪声排放标准》。

7.2.1 生产噪音防止措施

措施包含如下：①对声源采用减震、隔声、吸声和消声措施，对噪声大的设备增加消音器或隔音罩、设备外壳内衬隔音棉等措施；②采用封闭式车间，阻挡车间设备的噪声传播；③在安装设备时进行减震设计，在设备底部采取隔振和减震措施；④采用“闹静分开”和“合理布局”的设计原则，使高噪声设备尽可能远离噪声敏感区；⑤选用低噪声环保型设备，并维持设备处于良好的运转状态；⑥设备间、车间厂房应安装吸声、隔声层，设置隔声门、隔声窗；⑦设置设备防护罩及建筑物隔声吊顶。

7.2.2 垃圾倾倒噪音防控

可以通过采取严格控制作业时间、种植吸引良好的绿化隔离带，以及合理布局堆场位置等措施实现。

8 绿色建筑设计

厂区占地面积较大，利用海绵城市理念，实现用地内雨水资源利用。利用植草沟、渗水砖、下沉式绿地等措施组织厂区内雨水排水、设置截污提篮装置分离杂物沉淀泥沙、新建PP 储水池进行雨水储存。这部分雨水主要用于厂区内绿地灌溉和清洗道路。按照用地的节约集约原则，统筹建设用地，提高建设用地利用效率。合理规划建设场地，整合零散空间。综合考虑工艺流程顺畅、工艺系统的衔接合理、工程节能等因素。提高工程的可靠性及有效性，降低运行费用，减少日常维护。依照被动式建筑零能耗特点，进行节能设计。充分利用冬季日照和夏季自然通风、遵循被动节能措施优先的原则，降低后期围护及使用耗能费用、最大限度地实现建筑全寿命周期的能耗最低。能源供应及设备机房靠近负荷中心设置，合理确定供电电压、供配电系统、电气照明及控制，以及建筑监控系统的设计。确保本项目电力系统经济合理，高效节能。严格选择灯具采用LED 绿色节能环保光源，有效地消除“光污染”带来的烦躁感和疲劳感，创造健康工作环境。