大件垃圾资源化处理技术及发展趋势

林文琪程沈航林剑文郭珍珍王亚琢林凌攀

（作者单位：1环创（厦门）科技股份有限公司2环创科技“先进环保装备制造”院士专家工作站3中国农业大学植物保护学院4中国科学院广州能源研究所）

引言

大件垃圾是生活垃圾的重要组成部分，广义上的大件垃圾一般包含大件废家具、大件废家用电器、大件废电子产品等，而狭义上的大件垃圾，特指重量超过5kg或体积超过0.2m猿或长度超过1m，且整体性强需要单独分类收集处理的废家具。本文所指大件垃圾，特指需要单独分类收集处理的大件废家具。

2020年10月，在北京举行的中国共产党第十九届中央委员会第五次全体会议审议通过《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》，提出要全面提高资源利用效率，推行垃圾分类和减量化、资源化。就大件垃圾的分类来看，已有多个城市出台专门的大件垃圾管理办法，或是在生活垃圾管理的政策文件里规定大件垃圾单独分类管理的要求，如厦门市出台的《厦门经济特区生活垃圾分类管理办法》，在生活垃圾四分类基础上，要求低附加值可回收物和大件垃圾要单独分类回收处理。此外，部分城市在大件垃圾减量（容）化方面取得一定成效，如福建、北京和四川等省市的多个城市已建立大件垃圾处理厂，通过破碎实现大件垃圾减容。不过，在大件垃圾的资源化方面，现有处理厂的资源化水平一般低于30%[1]，因此，“十四五”期间，除了继续推动大件垃圾的分类和减量（容）工作，应在现有大件垃圾的分类处理基础上提高大件垃圾的资源化水平。

为适应大件垃圾资源化处理的需求，本文在分析已出台的大件垃圾处理技术规范基础上，总结国内已投入使用的大件垃圾处理厂的案例特征，探讨大件垃圾资源化处理技术的发展方向。

大件垃圾处理技术规范

截至2020年12月，已经出台的大件垃圾处理技术规范主要有3项，包括国家标准1项，大件垃圾处理团体标准2项，这3项标准是目前我国大件垃圾处理遵循的主要技术规范。

《大件垃圾收集和利用技术要求》（GB/T25175—2010）[2]，是针对我国大件垃圾处理的第一部国家标准，由住建部2010年正式发布。该标准首次明确了大件垃圾的定义，并规定大件垃圾的收集和利用要交给专业的单位进行处理。此后，2017年华中科技大学陈海滨教授组织行业内多家单位启动了大件垃圾处理技术团体标准的起草工作，并在2018年和2020年先后发布了《大件垃圾集散设施设置标准》（T/HW00002—2018）[3]和《大件垃圾处理技术规程》（T/HW00007—2020）[4]2部大件垃圾处理的团体技术标准。《大件垃圾集散设施设置标准》侧重于规范大件垃圾的分类和收运，通过科学设置大件垃圾集散设施，支撑大件垃圾的分类收运；《大件垃圾处理技术规程》侧重于规范大件垃圾的处理，提出了大件垃圾处理过程资源化途径，并点明了不可再利用大件垃圾均采用无害化处理。大件垃圾处理相关的主要技术文件梳理如表1。

表1 大件垃圾处理技术文件

大件垃圾产生量预测

根据对福建、浙江、江西等地区投入使用的15座大件垃圾处理厂的调研，结果显示，大件垃圾处理厂的大件垃圾实际处理量集中在15.0t/d以内，平均处理量为5.0t/d（图1）。对处理厂的大件垃圾处理量与处理厂所服务地区的人口数拟合分析结果显示，R2为0.73（图2），这表明，人口数量是影响大件垃圾产生水平的因素之一。

图1 大件垃圾处理厂处理量分布情况

图2 大件垃圾量与人口数量的关系

进入处理厂的大件垃圾数量往往低于大件垃圾的实际产生水平，这是因为，垃圾分类工作受居民的个人分类行为影响较大，在监管缺失的区域，仍有部分大件垃圾分入其他垃圾的收运体系里，甚至被遗弃在某些角落垃圾堆里。此外，“城市流动拾荒大军”对有价值大件垃圾的源头捡拾，也减少了收运至处理厂的大件垃圾数量。目前，常用的大件垃圾产生水平测算方法主要包括比例预测法、容重比预测法和车吨位预测法。

1.比例预测法

根据对福建等地区在运行的15座大件垃圾处理厂的走访调研，大件垃圾产生水平在生活垃圾中的比重主要集中在0.5%耀2.0%范围内，其他地区可以按照上述比例预测当地的大件垃圾产生水平。由于大件垃圾产生量受常住人口数量、常住人口中流动人口比重、城市所处地理环境、城市经济发展水平及产业结构特征等多种因素影响，因此，在预测大件垃圾产生量过程中，流动人口比重高、旅游酒店业发达的地区，大件垃圾产生水平可以按照占生活垃圾产生量的1.0%耀2.0%进行预测。

2.容重比预测法

根据对大件垃圾处理厂的走访调研，部分处理厂在统计大件垃圾处理量的过程中，用车辆装载体积作为大件垃圾产生水平的数据依据。由于大件垃圾形状、材质等区别较大，装载在转运车上导致车辆装载的空间利用率降低，通过实测发现，大件垃圾的容重比主要集中在0.01t/m猿耀0.1t/m猿的范围。因此，根据每天清运大件垃圾的车次、车辆体积等的统计数据，可用于预测当地大件垃圾的产生水平。

3.车吨位预测法

车吨位法计算公式为：

式中：

Yq——按车吨位统计的大件垃圾平均日清运量，单位为（t/d）；

运s——渗滤液修正系数（大件垃圾是干垃圾，系数可按1计）；

运c——装载系数，实际装载量与车设计装载量比值。

根据每天清运大件垃圾的车次、车辆设计装载量、实际装载量等统计数据，可以预测大件垃圾每天的产生水平。

通过比例预测法、容重比预测法、车吨位预测法，基本可以满足对大件垃圾产生水平的预测。此外，由于大件垃圾产生水平还受收集率、节假日、自然灾害等的影响，因此，在设计大件垃圾处理厂的处理规模的时候，一般按照预测产生水平的2耀5倍进行设计，若处理厂需要协同处理其他的城市固废，如协同处理园林绿化废弃物或是装修垃圾等，则可以考虑按照大件垃圾产生水平预测量的3耀8倍进行设计。

大件垃圾处理工艺

根据对现有大件垃圾处理厂项目开展的工艺调研，大件垃圾处理的工艺主要包括精细化资源利用模式和简约式处理利用两种模式。精细化资源利用模式是一种细分选的方式，主要是采用“人工分选/拆解—破碎—磁选—（风选）—人工分选”的组合技术工艺，即大件垃圾收运至处理厂后，由现场工人做预分选，分选出可利用的大件垃圾进行人工拆解，不能人工处理的大件垃圾进入破碎工艺，通过磁选技术从破碎后物料中分选出铁质金属，供下游企业回收再生利用；部分处理厂在磁选基础上，增加了风选工艺，利用风选设备，分成物料中的重物质（木料）和轻物质（海绵、皮革、布料等）两大类。重物质以木料为主，经人工二次分选去除杂质后用于制生物质颗粒燃料，轻物质经人工二次分选出海绵、皮革等物质进行再生利用，其他不能利用的物质进入焚烧发电厂处理。简约式处理利用模式采用“人工分选—破碎—磁选”工艺，现场工人做预分选，分选出可以再利用的大件垃圾进入二手交易市场，可以通过简易方式拆解出木材和铁质金属的大件垃圾进行人工拆解，其他大件垃圾进入破碎工艺，利用磁选设备将破碎后物料中的铁质金属分选出来后，其余物料经压缩转运至焚烧发电厂处理。

大件垃圾是一种“低值可回收物”，经济效益较低，精细化分选对人工和设备的投入较大，运行成本高。因此，简约化处理利用模式更受市场青睐，这也是行业内大件垃圾处理“重减量（容）轻资源化”的主要原因。

大件垃圾处理技术发展趋势

虽然大件垃圾的简约化处理利用模式基本能够满足现阶段对大件垃圾的处理需求，但是考虑到“十四五”期间我国将进一步强化垃圾分类后资源化率指标，以及“无废城市”建设强调通过提升资源化率水平尽量减少废物进入终端的焚烧或是填埋处置，因此，现有大件垃圾处理的技术、装备、工艺路线仍有改进提升的空间[5,6]。图3是大件垃圾资源化处理架构图，指出了大件垃圾处理技术、装备、工艺路线改进提升的3个原则，包括：在大件家具生产环节，统筹使用可再生资源与不可再生资源，提高生产过程再生资源使用率；在大件垃圾收运环节，采取有效措施，提高大件垃圾收运率，减少大件垃圾被遗弃进入环境造成环境负外部性；在大件垃圾处理环节，通过再生技术和再加工技术实现废旧家具的再利用。1.创新大件垃圾再生技术

图3 大件垃圾资源化处理框架体系

在大件家具生产环节要统筹使用可再生资源与不可再生资源，而实现这一目标的前提是创新可再生技术，重点突破口为聚氨酯再生技术。聚氨酯全名为聚氨基甲酸酯，是一种高分子化合物，聚氨酯泡沫塑料等被广泛运用于家具生产行业。废旧家具中的聚氨酯泡沫塑料经再生，可作为生产家具的原料。目前，法国出台的政策要求在2025年前，床垫等含有塑料制品的家具要100%回收，并对塑料进行再生利用；欧盟出台的文件则要求到2035年，65%的聚氨酯泡沫制品可以实现回收并进行再生利用。因此，对聚氨酯的再生技术的开发，以及通过政策文件鼓励再生资源在大件家具生产过程的使用，将有助于提升废旧大件家具资源化率。

2.创新大件拆解技术和装备

提高大件垃圾资源化率，需要做好可再生资源的分选工作，如分选出可再生利用的聚氨酯和铁质金属等。大件垃圾破碎、磁选的技术和装备已经相当成熟，但是大件垃圾破碎后的物料进一步分选难度较大，在已有的项目实践中发现，通过粒径筛分、密度分选等方式难以保证破碎后物料分选的准确率。而开发人工智能分选设备，对图像识别、跟踪技术要求高，对配套的机械手臂灵活性要求高，并且投资成本比现有的密度分选和粒径筛分设备高，短期内难以普及使用。因此，“十四五”期间要进一步分选出可再生利用的物料，可以将重点放在创新大件垃圾的拆解技术和设备方面。目前，床垫拆解设备已在北京朝阳的大件处理厂投入使用，可以将床垫的拆解效率提高到2min/个，有效分选出床垫里的聚氨酯泡沫和铁质金属。针对沙发、桌椅、衣柜等的拆解需求，重点开发便携式、小型化的拆解设备，提高现场工作人员拆解效率，分选出木质物料、聚氨酯泡沫等。

3.制定再加工大件垃圾的清单及技术

大件垃圾的处理需要强调“零遗弃”，避免废弃大件垃圾进入环境产生环境负外部性。一是需要加强宣传提高垃圾分类的意识，规范居民分类行为，引导居民将大件垃圾单独分类；二是管理者需要完善大件垃圾收运系统建设，让收运系统覆盖更广泛的区域，提高大件垃圾收集率，使大件垃圾100%被收集并转运至处理厂集中处理；三是制定再加工大件垃圾的清单及技术，便于居民、大件垃圾处理厂工作人员判别可再加工的大件垃圾，从而在收运环节或是处理环节，将可以加工利用的大件家具单独分选出来，通过适当的再加工处理，使之部分恢复原有的功能，并通过二手交易市场进入使用者手中。

结语

大件垃圾处理技术文件对大件垃圾的分类、收运和处理起到了引领和规范的作用，由于“十四五”期间对大件垃圾处理资源化率的要求被强化，今后规划起草的大件垃圾处理技术文件将更加重视处理技术和设备对资源化水平的提升作用。创新大件垃圾的再生技术、创新大件垃圾拆解技术和设备、制定再加工大件垃圾的清单及技术，是提升大件垃圾资源化率的有效途径。在全社会努力将垃圾分类打造为低碳生活新时尚的大背景下，总结现有大件垃圾处理的工艺技术，梳理大件垃圾资源化处理的技术及发展方向，对推动我国垃圾分类工作将起到积极的作用。