林文琪,郭子成,郭珍珍,王亚琢
(1. 环创(厦门)科技股份有限公司,福建 厦门361008;2. 中国科学院广州能源研究所,广东广州510650)
大件垃圾指的是质量超过5 kg 或体积超过0.2 m3或长度超过1 m,且整体性强需要单独分类收集处理的废家具、废家用电器、电子产品等[1]。城市大件垃圾管理和处理的水平,反映了城市的品味和生活质量,也体现了生态文明建设的水平。
大件垃圾中家具类大件与家用电器电子大件产品的理化性质区别大,进行末端处置所需遵循的标准规范有所不同。家用电器电子大件产品中含有贵重金属,具有较高的利用价值,回收、处理和再利用体系相对完善,而家具类大件属于典型的“低值”废弃物,直到近几年才逐渐引起重视。结合家具类大件垃圾的特点,总结已建成并可稳定运行的家具类大件垃圾处理系统案例,以大件垃圾管理政策为背景,对家具类大件垃圾处理模式进行全面梳理。
我国的垃圾分类工作相比国外发达国家起步较晚,住建部于2007年发布的《城市生活垃圾管理办法》中,提出了城市生活垃圾应当逐步实行分类投放、收集和运输的政策。至2010年,针对大件垃圾处理的第一部专门规定《大件垃圾收集和利用技术要求》(GB/T25175—2010)才由住建部正式发布。
随着生活垃圾分类工作的推进,尤其是2016年底,习近平总书记在中央财经领导小组第十四次会议上提出“要加快建立分类投放、分类收集、分类运输、分类处理的垃圾处理系统,形成以法治为基础、政府推动、全民参与、城乡统筹、因地制宜的垃圾分类制度,努力提高垃圾分类制度覆盖范围”,垃圾分类的法律法规相继出台。在此背景下,针对大件垃圾处理的管理政策从2017年开始陆续出台,厦门、深圳、北京和上海等城市相继发布了大件垃圾管理办法,太原和福州等城市发布的垃圾分类管理办法中,制定了专门的条款规范大件垃圾的管理。主要管理政策梳理如表1所示。
随着经济社会的发展,废旧家具成为生活垃圾的重要组成部分,家具类大件垃圾集中处理设施建设日益迫切。对在运行的15 座家具类大件垃圾处理厂运行情况进行统计,结果如图1所示。
由图1可知:处理厂平均处理量为5.0 t/d,处理量集中在2.0~6.0 t/d,占比73.3%,并且80.0%的处理厂实际处理量低于8.0 t/d。各地处理厂的设计处理能力集中在15~40 t/d,而实际处理量仅为2.3~10.5 t/d,运行负荷率(实际处理量与设计处理量的比值)仅为11.5%~27.3%,设备利用率总体偏低。
表1 大件垃圾管理政策
图1 家具类大件垃圾处理量情况
根据对运行中家具类大件垃圾处理厂的实地调研,发现家具类大件垃圾具有如下特点。
(1)家具类大件垃圾的处理量,与当地的人口数量之间的线性关系较差。对各地家具类大件垃圾处理量与人口数量的关系进行分析,结果由图2所示。从图2可知,家具类大件垃圾处理量与人口数量之间线性关系较差,拟合后R2=0.73。
显然,仅依据人口数量设计处理厂的处理能力不够严谨。人口数量是影响家具类大件垃圾产生量的一个因素,然而,人口数量中流动人口占比,当地的经济社会发展水平、产业结构组成等因素也会影响家具类大件垃圾的产生量。在此基础上,真正进入处理厂的家具类大件垃圾的量还受居民垃圾分类意识和环卫收运体系的影响,若垃圾分类效果不佳,家具类大件垃圾易与其他生活垃圾混合;若环卫收运体系覆盖面不够全面,会影响到家具类大件垃圾的收运率,上述情况均可导致进入末端的处理量与实际产生量出现较大的出入。
图2 家具类大件垃圾处理量与人口关系
(2)家具类大件垃圾种类繁多,材质多种多样。进入处理厂的家具类大件垃圾主要包括废床垫、旧床架、衣柜、沙发、桌椅、橱柜、门窗等,不同家具所用的材质和材料差异较大,可分为木质类家具、塑料类家具、金属类家具等,还可以分为喷涂油漆的家具和未喷涂油漆的家具等。从表2可知,进入处理厂的废旧家具中,床垫占比最多,达25.6%~32.8% ,其次是沙发占比18.3%~23.6%,桌椅占比15.1%~21.5% 衣柜占比7.3%~11.4%,其他占比19.0%~27.3%。
废旧床垫是当下家具类大件垃圾处理的难题之一。床垫破碎过程中,床垫中钢丝弹簧硬度较高,对破碎系统磨损较大。床垫中的海绵等填充物容易与钢丝弹簧缠绕,导致分选出来的铁质金属杂质含量高。目前,BJCY 处理厂配套有专门的床垫拆解设备,有效解决了床垫处理的难题。
表2 家具类大件垃圾的组成%
(1)处理设施建设滞后。家具类大件垃圾处理设施建设主要是从2016年开始兴起,分析全国31 个省市(港澳台地区未列入统计)建设情况,可以分为3 个梯队,如表3所示。福建、浙江两个沿海省份走在第一梯队,政府财政对家具类大件垃圾处理的投入较大,家具类大件垃圾处理设施建设地级市覆盖率大于50%,尤其是福建,仅厦门市就有4 座处理厂建成投入使用;北京、江苏和广东等12 省市位列第二梯队,家具类大件垃圾处理设施建设地级市覆盖率10%~50%;海南、贵州和云南等17 省市位列第三梯队,家具类大件垃圾处理设施建设地级市覆盖率低于10%,处理设施建设明显滞后。
(2)设备运行负荷率低。根据调研发现,各地在运行的处理厂处理的家具类大件垃圾量均低于设计处理量,处理设施的运行负荷率低于50%,设备闲置率较高。
表3 各省市家具类大件圾处理设施建设情况
(3)资源化利用存在技术瓶颈。资源化利用存在的技术瓶颈主要体现在两个方面,一方面是现有设备难以分选出纯度较高的物质,杂质含量高;另一方面,分选出来的物质进行再生利用过程中,缺少标准规范,再生利用过程中存在污染物排放,其中,涂有油漆的木料再利用过程容易释放含氮和含硫污染物,布料、海绵再利用过程中容易产生联苯类、吡嗪和酮类污染物等。
目前的家具类大件垃圾处理实践中,在处理技术遴选、处理方案制定和资源化利用目标等方面存在诸多误解和误区,形成的处理模式根据破碎后物料资源化利用目标分为精细资源化再生利用和简约式处理利用两种模式[2]。
精细化资源利用模式采用“破碎—磁选—风选—人工分选”的组合技术工艺,即家具类大件垃圾经过破碎后,物料粒径小于250 mm,利用磁选技术分选出物料中的铁质金属,供下游企业回收再生利用;利用风选技术,分选出重物质(木料)和轻物质(海绵、皮革、布料等)两大类,木料经人工二次分选去除杂质后,可以用于制RDF,轻物质用于热解或是进入焚烧发电厂。简约式处理利用模式的工艺相对简单,仅有“破碎—磁选”工艺,将破碎后物料中的铁质金属分选出来后,其余物质经过压缩进入焚烧发电厂处理。因此,简约式处理模式一般被认为是焚烧发电厂前的配套处理流程。
早期的处理设施建设中,资源化利用目标制定过高,认为破碎后物料分选得到的种类越多越精细,越有利于后续资源化利用,但是按照精细化资源利用模式建设的处理厂,设备投资和运行成本高,物料分选效果不佳,物料进行资源化利用过程存的技术瓶颈也相继暴露。近两年建设的家具类大件垃圾处理厂逐渐放弃精细分类再利用的思路,更多是选用简约式处理利用模式,并且部分以旅游业为主导产业,流动人口较多的地区,由于床垫处理量较大,将床垫单独归为一类,配套床垫拆解设备进行处理。
综上,制定科学合理的资源化利用目标,是家具类大件垃圾处理的基础。同时,综合考虑处理的合理性、经济性和技术性,家具类大件垃圾的简约化处理利用模式更适合我国当前的国情,处理路线如图3所示。
图3 家具类大件垃圾处理路线
大件垃圾、园林垃圾和建筑装修垃圾存在共性,进行资源化利用之前均有破碎减容的需要,因此,大件垃圾处理设施用于处理大件垃圾的同时,可以协同处理园林垃圾和建筑装修垃圾。根据国家“无废城市”建设的需要,我国将布局构建集中模式的静脉产业园区[3-4],实现园区内基础设施共建共享。将家具类大件垃圾处理设施规划进入静脉产业园,协同处理园林垃圾和建筑装修垃圾,可以实现不同固废处理的合作互惠,降低处理成本,提高设备运行负荷率。
家具类大件垃圾处理系统的核心是破碎系统,已趋于成熟稳定,能够满足家具类大件垃圾的破碎减容需求,下一步应重视信息平台的建设。信息平台是家具类大件垃圾管理和处理工作的“抓手”,从前端的收运系统,到末端的处理过程,均可实现可视化。平台可以将收运、处理等全过程的实时数据采集,并上传到平台,能够有效掌握大件垃圾处理的信息流和物质流。同时,依托平台的数据分析模块,可以利用算法对采集的数据自动分析,输出的结果可为管理者提供决策支撑。信息平台可以预留数据接口,用以对接静脉产业园区信息平台,或是管理工作需要的其他信息平台,从而提升管理水平。目前,已经建成的家具类大件垃圾处理厂中,只有北京海淀和厦门思明的大件垃圾处理厂配套有信息平台,其他处理厂在软件配套方面有较大的提升空间。因此,家具类大件垃圾处理厂改造提升的重要方向之一在于建设信息平台,提高信息化水平。
根据欧美发达国家生活垃圾处理的经验[5],生活垃圾的处理分为5 个阶段,如图4所示。第一到第5 阶段分别为填埋、焚烧、资源化、交易、源头减排。我国生活垃圾的处理经历了填埋和焚烧的第一和第二阶段,目前正向资源化的第三阶段过渡,即生活垃圾经过前端分类后,在末端处理过程中实现生活垃圾的资源化利用。家具类大件垃圾的特点决定了其资源化利用途径较为有限,也为其提前进入以交易为理念的第四阶段创造了条件。规划建设家具类大件二手交易市场,将居民淘汰的但是还具备使用价值,或者经过简单的加工处理可以重复利用的家具类大件,在交易市场进行交易,从而减少家具类大件垃圾产生量和处理量。
图4 生活垃圾处理五阶段图
垃圾分类政策法规在引领、规范、推动、保障垃圾分类过程中发挥了重要的作用,垃圾分类工作正成为全民“举手之劳”,成为全社会新时尚。在此背景下,加快健全家具类大件垃圾管理政策,加速建设家具类大件垃圾处理设施,因地制宜采用高效经济的家具类大件垃圾处理模式,有助于达到家具类大件垃圾减量化、无害化和资源化的目的,助力“无废城市”建设水平的提升。