中城环境第三事业部建筑垃圾资源化处理团队:由郝粼波、杨柳、何江海、王志杨、李欣、王晨瑾等一批固废领域优秀人才组成。团队曾先后参与北京丰台建筑垃圾资源化、深圳大空港建筑垃圾资源化、湖北荆门静脉产业园等数十个项目咨询与设计。
站在时间的节点上,我们已对固废领域较为重要的分支——垃圾填埋、垃圾焚烧、市政环卫等领域的过往发展变迁,进行了全面的复盘和总结。
今日,我们的角度来看固废处置的下一个蓝海——建筑垃圾。纵观我国建筑垃圾解决方法,从20世纪80年代山谷沟壑、低洼坑地的消纳处置,发展到“十二五”时期的移动式低效资源化处理,再到“预处理+多级破碎+分级精细筛分+干/湿式切换”技术路线多年的“风风雨雨”。
为了更好地展示行业变化,本文从政治、经济、社会、技术4个方面对我国建筑垃圾行业所处的外部环境进行剖析与解读,并从发展阶段、政策标准、工艺技术等不同角度,全面梳理我国建筑垃圾行业演变过程及各个时期的特点。
CJJ/T 134-2019《建筑垃圾处理技术标准》规定,我国建筑垃圾目前以拆除垃圾、工程垃圾、装修垃圾、工程渣土和工程泥浆为5大核心分类,涵盖建、构筑物拆除、新建、重建、维修、装修以及遭遇自然灾害等过程中产生的其他废弃物(不含危险废弃物)。不同于欧美及日本等发达国家从20世纪中叶即开始建筑垃圾处理的行业发展探索,我国真正意识到建筑垃圾的危害源于20世纪90年代后期,简易堆放的建筑垃圾,易产生重金属等复合型污染,且随自然降水过程而迁移、扩散,进而加剧生态环境污染。
伴随我们国家社会“创新、协调、绿色、开放、共享”的新发展观逐步根深蒂固,建筑垃圾无论从宏观范畴亦或微观组分,均有显著变化。从“沟壑堆填弃料”到“绿色建造枢纽”,建筑垃圾已经潜移默化地成为循环经济发展的重要主题。
采用宏观环境分析法(PEST分析法,P、E、S、T分别代表政治?politics、经济 economy、社会 society、技术 technology)对我国建筑垃圾处理行业发展进行外部环境分析,不仅是对过去30年行业发展变化的梳理与总结,而且也是从发展阶段、政策标准、工艺技术等不同角度对行业进行趋势预测与展望。
以行业有关政策文件发布时间为历史坐标轴,建筑垃圾处理行业发展过程可大致分为萌芽阶段、过渡阶段、发展阶段、深化阶段。
萌芽阶段的关键时间坐标点是1996年,《建设部城市建筑垃圾管理规定》最先提及建筑垃圾终端去向是消纳场;过渡阶段的里程碑事件是2008年《再生节能建筑材料财政补助资金管理暂行办法》的颁布,这是我国首次提到安排专项资金,对建筑垃圾再生产品予以支持;发展阶段形成的《“十二五”资源综合利用指导意见》和 《2015年循环经济推进计划》分别从再生资源化利用、投融资模式角度推进着行业健康良性发展;深化阶段,2018年35个城市开展建筑垃圾治理试点工作,同年《“无废城市”建设试点工作方案》也适时启动,加之近两年颁布的《中华人民共和 国固态废料对环境造成污染防治法》(2020年修订)、《关于“十四五”大宗固体废弃物综合利用的指导意见》等法规文件,将建筑垃圾资源化处理工作战略地位提升到了前所未有的高度。我国各时期建筑垃圾处理行业主要相关政策见表 1。
在政策导向的基础上,随着我们国家各级政府对建筑垃圾资源化工作的重视加深,近年来一系列国家层面标准逐步发布,涵盖建筑垃圾预处理、再生产品应用等。我国建筑垃圾行业标准规范体系已从匮乏向丰满逐步演化,呈现重视环境污染防治、拓宽再生产品应用场景范围的趋势特点。主要标准见表2。
20世纪我国建筑垃圾处理行业采用传统全量填埋方式,尚未存在产业链发展的经济意识;在1996-2010年,行业开始探寻适度资源化发展方式,此阶段的再生产品以含杂率较高的再生骨料为主;从进入“十二五”规划期至今,我国建筑垃圾处理行业开始谋求“生产自动化、产品精细化”的发展模式,再生产品从传统的再生骨料、再生压制砖砌块,逐步向再生混凝土市场进发,拓展至PC构件、市政综合管廊等产品,甚至开始与尾矿等工业固废协同处置,尝试制备ALC产品(蒸汽轻质混凝土)。建筑垃圾再生产品产业链延伸如图1所示。
然而,即便发展至今,我国的建筑垃圾行业产业链其实仍未健全。从上游的建筑垃圾产生至下游的再生产品消费市场,综合考虑处理费用、再生产品价格和市场之间的竞争环境,整个链条存在较多易引起“栓塞”的病灶。
信息不对称、资源不均衡、价格和质量不合乎比例是影响建筑垃圾处理行业产业链条畅通的重要的因素。建筑垃圾处理厂来料的两种极端(指精挑甚至购买混凝土原料和无差别接收现场原料),加之项目配给的再生产品线指标,直接决定了目前国内建筑垃圾处理项目的市场存活能力。
建筑垃圾处理行业随原料对象、解决方法、产品品种类型等因素的变化,投资运营模式也在过去30年发生了诸多变化,归纳总结起来,可大致分为政府主导模式、企业主导模式、政府和社会资本合作(Public-Private-Partnership,PPP)模式以及特许经营模式等。
政府主导模式是指建筑垃圾的产生、分类、清运、资源化利用及使用再生产品的全过程完全由政府统筹安排。政府作为管理核心主导项目,承担协调、组织、监管工作,联合建筑垃圾资源化利用过程中的各种主体,形成以块为主、条块结合、各司其职的管理体系。作为区域产生固废的兜底保障、同时对处理技术水平专业性要求不高的情况下,这种模式对传统填埋方式相对适用,现我国西部地区任旧存在这类模式。
企业主导模式是指在政府部门的参与下,当地有突出贡献的公司(多为传统砂石料相关企业)在建筑垃圾资源化利用中发挥关键作用,与别的企业配合,促进建筑垃圾的良性循环,进而带动相关产业高质量发展。目前主要有建材企业主导模式和拆除企业主导模式。
PPP模式需经过可行性论证、物有所值评估、财政承担接受的能力论证、实施方案评审、政府审议、市财政入库审核、国家财政部和国家发改委审核等程序,占用一定的财政空间,通过难度较大,而且前期论证工作周期较长。图2所示为笔者所在团队参与设计的采用PPP模式建设的荆门项目实景。
特许经营模式是指政府作为特许权的所有者,按照有关法律、法规规定,通过市场之间的竞争机制以招标方式选择经营者或投资者,即建筑垃圾处理企业,通过签订特许经营协议的方式明确其在一定期限和范围(区域)内对建筑垃圾做综合处理的制度。从广义上讲,特许经营模式属于PPP范畴,只不过更强调“使用者付费”对项目的生存保障,旨在提升建筑垃圾处理厂项目建设和运营管理上的水准,有利于转变政府职能,提高公共服务的质量效率,有利于更好地筹措项目建设资金,规范政府融资行为。时至今日,特许经营模式慢慢的变成了我国建筑垃圾处理行业的主导投运模式。
从博弈论角度讲,社会外因是对建筑垃圾处理行业发展影响最为复杂的外因。可以从利益相关者角度切入分析。政府-建筑设计企业(例如开发商)-设计方-施工方-处理企业-消费主体-研发单位,这是一条相对完整的典型利益相关方链条,可以依此构建建筑垃圾资源化产业高质量发展制约因素指标体系,从社会环境角度探究我国建筑垃圾处理行业的发展历程。
当建筑垃圾处理行业处于起步阶段,从业的企业一般都为建筑垃圾运输企业,而专门从事建筑垃圾综合利用的企业较少,且绝大多数处于亏损状态。建筑垃圾资源化行业本身集中度总体偏低,“低、小、散”现象遍布行业早期。进入“十二五”规划期后(2010年),政府在推进建筑垃圾资源化过程中开始起到及其重要的作用,建筑垃圾“收-运-处-用”体系也开始逐渐完善。
“十四五”时期,随着投运模式发展以及管理职能的转化,政府如何对建筑垃圾资源化处理市场进行引导成为了行业主题。据研究模型显示,政府提高对企业实施资源化的核查力度、提高对不实施资源化企业的处罚金额、降低企业资源化处理的成本、提高资源化的奖励和收益,都可刺激企业实施建筑垃圾资源化,从而推进行业良性发展。
作为最大的固态废料单一排放来源,建筑垃圾已经逐步取代生活垃圾成为“垃圾围城”的主角。建筑垃圾处置场所往往较之于生活垃圾更为偏远,因此,社会紧迫性认知的缺乏客观上阻碍了其资源化产业的推进。其次,考虑到我国建筑垃圾处理厂建设现状,遵循安全(抗震、消防、防倾覆要求等)、适用(因地制宜针对性设计)、耐久(防腐、抗渗、延长建筑生命周期)原则,规范建厂投资较大、投资回收期长。在地方财政支持力度薄弱的情况下,如果项目“一进一出”(原料进厂、产品出厂)问题持续存在,处理厂原料吃不饱(甚至有料吃不到)、产品送不出(甚至被恶意排挤),那么社会负外部性影响终究会转变为“劣币”驱逐“良币”的经济性影响。
社会民众的环境保护意识、社会责任感、社会价值导向、企业投资倾向、社会民众对再生产品的认知以及接受程度,这些都有必要进行顶层设计、良性引导,方能将行业的社会影响因素维持在正向。笔者走访的中部地区某建筑垃圾资源化处理项目的周边违规处置现象实景照片记录如图3所示。
20世纪80年代开始,我国建筑垃圾时常与生活垃圾同一去向,利用城镇周边的山谷沟壑或低洼坑地进行消纳处置。到了90年代,随着填埋场帷幕灌浆工艺以及HDPE膜防渗工艺的普及应用,建筑垃圾消纳场的建设标准也随之提升。
“十二五”规划中期,我国建筑垃圾处理已经从传统填埋形式尝试向低效资源化迈进,典型处理技术模式为移动式建筑垃圾处理“三件套”(移动式重筛+移动式反击破+移动式成品筛)露天作业,对低含杂率的建筑垃圾(以拆除垃圾为主,混入工程垃圾和工程渣土)进行预处理,并配置1~2条再生产品生产线(一般为再生免烧压制砖生产线、再生无机料生产线),成为建筑垃圾资源化处理项目的雏形。当时极具代表性的许昌金科建筑垃圾处理项目实景如图4所示。
进入“十三五”后,我国的环保力度空前加大,传统露天模式只在特殊集中拆除区域需要“原位处理”时才会使用。鉴于此,2018年福州益凤和长乐项目中开创性提出“设备移动化、设施固定化”的工艺设计思路,保持生产线机动灵活的同时,采用“卡槽式拼接、模块化组合”的方式,与自动布料、资源化产品生产线所示为福州长乐项目实景。
2020年至今,在国家“十四五规划”和“双碳”目标的历史背景下,建筑垃圾的高效资源化利用成为其重要目标分支,也是循环经济理念的延伸以及成果的量化体现。通过十余年的技术与工程经验积累,我国拆除垃圾处理工艺技术已趋于稳定成熟,“两破+三筛+干/湿式切换除杂”的主体工艺路线在实际工程应用中已无过多障碍。自“十三五”后期我国首条装修垃圾处理线在上海宝山投产后,新建建筑垃圾处理项目大多在原有拆除垃圾线的基础上,都会包含装修垃圾处理线,不论“先筛后破”还是“先破后筛”的技术路线都尚未成熟稳定,但是已能满足装修垃圾的基本处理需求。
近年新建建筑垃圾项目,更加体现了原料的多样性和处理的协同性。在工程渣土、工程泥浆(甚至包括水系清淤淤泥)同时纳入项目处理范畴后,探寻传统烧结隧道窑、陶粒回转窑等处理工艺的节能、环保提升,慢慢的变成了既有产业瓶颈突破点,也是规整传统“作坊式生产”乱象的良好时机。在此基础上,将建筑垃圾处理与高的附加价值产品线相结合,既可实现潜在污染源集中处置,又可提高建筑垃圾处理企业的“自我造血”功能。
自2012年河南新密项目开始,笔者所在研究团队即在尝试将建筑垃圾与其他城市固态废料协同处置。共建静脉产业园形式,可以充分实现“双流循环,低碳生产”的循环经济理念,将单一的建筑垃圾处理提升至城市固态废料综合处理层面,丰富完善多领域、跨行业的循环经济体系,实现共赢。近年代表项目见图6。
本文采用PEST分析法从政治、经济、社会、技术4个方面对我国建筑垃圾行业所处的外部环境进行了剖析与解读,总结了建筑垃圾行业在过去数十年的变动情况,从发展阶段、政策标准、工艺技术等不同角度梳理了行业演变过程及各个时期的特点。
伴随政策导向的变化,我国各级政府对建筑垃圾资源化处理工作的重视程度在逐步加深,行业标准规范体系更重视环境污染防治以及再生产品应用场景范围的延展。我国建筑垃圾解决方法,从20世纪80年代山谷沟壑、低洼坑地的消纳处置,发展到“十二五”时期的移动式低效资源化处理,再到“预处理+多级破碎+分级精细筛分+干/湿式切换”技术路线的逐步成熟,带来的是建筑垃圾整体资源化处理率的不断攀升。随着“双碳”战略的推进,我国城乡建设开启了以绿色转型为引领的新篇章。建筑垃圾处理技术的未来发展一定会贯穿整个建筑生命周期,成为绿色建造的物质基础。
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