建筑垃圾的生态效率研究——以常州市钟楼区为例

陈力硕，梅安，张科强

（常州新运城市发展集团有限公司，江苏 常州 213000）

1 常州市钟楼区建筑垃圾处理现状

1.1 常州市钟楼区概况

常州市钟楼区，位于常州市的中心区域，全区区域总面积145.48 平方千米，下辖省级经济开发区1 个、镇（高新园区）1 个、街道7 个，截至2022 年末，钟楼区户籍总人口44.62 万人，地区生产总值894.47 亿元。

1.2 常州市钟楼区建筑垃圾近五年产生量

建筑垃圾主要可以分为拆除垃圾和装修垃圾，其中拆除垃圾是指各类建筑物，一般以砼、砖混为主，其他杂质含量少；装修垃圾主要指房屋装修过程中产生的废弃物。现有的建筑垃圾计量方法可以归为四类：建筑面积估算法、人均系数法、施工材料消耗法、经验系数法[1]。考虑钟楼区建筑垃圾产量数据不够充分，因此选用具有明确参数的建筑面积估算法对钟楼区2017—2021 年的拆除垃圾、装修垃圾发生量进行定量分析。

按照建筑面积估算法：

拆除垃圾年产量=建筑施工面积×0.135t/m2

装修垃圾年产量=房屋竣工面积×0.1t/m2

根据《常州市钟楼区2017—2021 年国民经济和社会发展统计公报》数据，得到的常州市钟楼区2017—2021 年建筑垃圾产量见表1。

表1 常州市钟楼区2017-2021 年建筑拆除垃圾产量

2 不同处理模式的生态效率分析

2.1 研究对象与范围

通过现场调研可知，目前钟楼区建筑垃圾处理方式主要分为三种：填埋、简易处理、资源化处理。其中，简易处理是指将建筑垃圾破碎后，分拣出具有较高经济价值的砼、砖骨料等可回收材料；资源化处理是指在破碎分拣后，就地使用分拣出的可回收材料制成再生砖、再生混凝土等再生产品。

生态效率分析作为可定量的生态分析工具，近年来被广泛应用于工业生态学领域，其核心为计算产品全生命周期中收益和成本的比例，通过横向对比直观反映整个系统经济和环境的综合治理水平，其计算公式如式①所示：

基于生态效率分析，统一以上三种处理方式的终端产品生产量后，在填埋场景加入填埋回挖、建筑材料再利用的过程，在简易处理场景加入建筑材料再利用的过程。

2.2 生命周期评价（LCA）

为了定量分析常州市钟楼区三种建筑垃圾处理情景的收益情况，在统一终端产品（再生混凝土、再生砖）的边际系统内进行三种处理情景的经济收益和生态收益测算，其中经济收益定为处置费收益和再生产品销售收益；生态收益定为生产相同量的全新混凝土、全新砖在原材料和生产阶段的二氧化碳（CO2）排放处理费用。

2.2.1 经济收益测算

近五年常州市钟楼区拆除垃圾平均年产量为174.67 万t、装修垃圾平均年产量为20.09 万t。根据调研可知，拆除垃圾中混凝土和砖瓦块的占比为49%和49.3%，装修垃圾中砼砖混合物占比为59.44%，混凝土和砖各取一半计算可知，174.67 万t 拆除垃圾和20.09 万t 装修垃圾共可产生再生混凝土91.56 万t、再生砖92.08 万t。

三种建筑垃圾处理情景的经济收益计算模型如式②-④所示：

根据调研，钟楼区拆除垃圾处置价格为36 元/t，装修垃圾处置价格为120 元/t，所以174.67 万t 拆除垃圾处置费收益为6288.12 万元，20.09 万t 装修垃圾处置费收益为2410.8 万元，I处置费=8698.92 万元。

目前市场再生混凝土平均销售价格为60 元/t，再生砖平均销售价格为20 元/t，所以91.56 万t 再生混凝土销售收益为5493.6 万元，92.08 万t 再生砖销售收益为1841.6 万元，I销售费=7335.2 万元。

最终得到三种建筑垃圾处理情景的经济收益分别为：I填埋经济收益=7335.2 万元，I简易经济收益=16 034.12 万元，I资源化经济收益=16 034.12 万元。

2.2.2 生态收益测算

本文中生态收益定为生产相同量的全新混凝土、全新砖在原材料和生产阶段的CO2排放处理费用，CO2处理费用按照全国碳市场交易价格（56 元/t）进行计算。再生砖生态收益按B06 级混凝土砌块（625kg/m3）和烧结空心砖（1000kg/m3）各50%进行计算[2]，再生混凝土环境效益计算时取混凝土密度2.5t/m3，生产过程碳排放275kg/m3[3]。再生砖环境效益测算结果见表2。再生混凝土环境效益测算结果见表3。

表2 再生砖环境效益测算

表3 再生混凝土环境效益测算

由表2、表3 可知，I环境收益=混凝土砌块+烧结空心砖+混凝土=788.01+551.52+564=1903.53 万元，因为三种建筑垃圾处理情景最终产品一致，所以三种处理情景均能产生1903.53 万元的环境收益。

2.3 全生命周期成本分析（LCC）

运用全生命周期成本分析法对三种建筑垃圾处理情景进行成本分析，三种建筑垃圾处理情景的成本组成见表4。

表4 三种建筑垃圾处理情景的成本组成

其中，选取钟楼区区政府作为城区中心，选取钟楼区建筑垃圾消纳场作为简易处理点，选取江苏绿和环境科技有限公司作为资源化处理点计算运输距离，填埋地点以城区中心外15 公里为计算基础；各情景运营成本为过程发生总成本（包含人员、设备、水电等成本）；环境成本因三种建筑垃圾处理情景最终产品一致，所以结果唯一，最终得到各项数值见表5。

表5 主要参数值及来源

根据表5，C1=34 472.52 万元，C2=23 040.1 万元，C3=17 528.4 万元，C环=1024.5 万元，填埋全生命周期成本为35 497.02 万元，简易处理全生命周期成本为24 064.6 万元，资源化处理全生命周期成本为18 552.9 万元。

2.4 三种处理情景生态效率分析

由公式③计算得填埋、简易处理、资源化处理的生态效率分别为:

结合上述计算过程可知：

（1）填埋过程包含两次运输和处理成本，生命周期成本较高

建筑垃圾直接填埋属于非合规处理方式，因此在测算中没有处置费收入。此外，处置过程包含从垃圾产生点到填埋点、从填埋点到资源化处置点两次运输成本，以及填埋运营、再资源化运营两次运营成本。直接填埋的生态效率为0.2603，仅为简易处理方式的1/3、资源化处理方式的1/4。

（2）资源化处理虽具有高生态效率，但建设和运营成本较高

根据测算结果，资源化处理的生态效率为简易处理的1.297 倍，在统一边界系统中生态效率最优。但本系统并未考虑工厂的建设成本，而且强制规定最终产品为可再生利用产品。相比资源化处理方式，简易处理由于减少了再生产品产线，运营成本显著降低。因此，从经济角度出发，综合考虑建设成本和运营成本，简易处理方式可能更理想。

3 结语

根据建筑面积估算法，测算得出常州市钟楼区2017—2021 年拆除垃圾平均年产量为174.67 万t，装修垃圾平均年产量为20.09 万t。对钟楼区三种建筑垃圾处理方式进行生态效率分析可知，直接填埋的生态效率仅为简易处理的1/3、为资源化处理的1/4。