(《国际融资》杂志2020年第8期封面人物刘勇军)
我们用10多年的努力和奉献,创造出利用其中一种固体废弃物解决另一种废弃物平台系统的核心技术,生产出跨行业的创新产品,帮助那些固体废弃物堆积问题严重的企业放下包袱,创造产业链循环经济财富模式,为人类与地球和谐相处创造可持续的社会效益与经济价值。
首先,我们要捋顺一下概念,现代环境污染的核心包括自然环境污染、城市环境污染、人工环境污染和城市大气污染。造成这四大环境污染的原因很多,但最主要的是来自固体废弃物的污染。
笔者要强调的是,我们必须对固体废弃物重新认识。实际上,固体废弃物只是在某一过程或某一方面没有使用价值,但是,往往可以作为另一生产过程的原料被利用,因此,是一种“放在错误地点的原料”。但这些“放在错误地点的原料”,往往含有多种对人体健康有害的物质,如果不通过绿色创新技术及时加以利用,长期堆放,积存过多,就不仅会污染生态环境,还会对人体健康造成危害。我们推出的磷石膏固体废弃物生产治理废弃物原料系统,则是解决固体废弃物的有效系统。当然,这种固体废弃物生产治理废弃物原料的绿色创新系统在中国还有很多,针对的行业问题也有所不同。
固体废弃物对环境的影响及其利用的瓶颈问题
固体废弃物特性、分类及其对环境的影响?
其特性为:一是无主性,即被丢弃后,不再属于谁,因而找不到具体负责者,特别是城市固体废弃物;二是有主性,即丢弃后由丢弃企业具体负责;三是危害性,对人们的生产和生活产生不便,危害人体健康;四是错位性,一个时空领域的废物在另一个时空领域是宝贵的资源。
固体废弃物基本分为四类:城市生活垃圾、工业垃圾、建筑垃圾和污泥等危险废物。
固体废弃物对自然环境的影响主要表现为以下三大领域:
第一,对土壤环境的影响。土壤是许多细菌、真菌等微生物聚居的场所,这些微生物与其周围环境构成一个生态系统,在大自然的物质循环中,担负着碳循环和氮循环的部分重要任务。固体废弃物及其淋洗和渗滤液中所含的有害物质会改变土壤的性质和土壤结构,并对土壤微生物的活动产生影响。工业固体废弃物特别是有害固体废弃物,经过风化、雨雪淋溶、地表径流的侵蚀,有些高温和或有毒液体渗入土壤,能杀害土壤中的微生物,破坏土壤的腐解能力,甚至导致草木不生。这些有害成分的存在,还会在植物有机体内积蓄,通过食物链危及人体健康。
第二,对水环境的影响。直接将固体废弃物倾倒于河流、湖泊或海洋,将后者当成处置固体废弃物的场所之一,是有违国际公约的。固体废弃物弃置于水体,将导致水质受到污染,严重危害水生物的生存条件,并影响水资源的充分利用。此外,向水体倾倒固体废弃物还将缩减江河湖面的有效面积,使其排洪和灌溉能力降低。目前,海洋也正面临着固体废弃物潜在污染。中国河流、湖泊沿线建立的一部分企业,每年仍在向附近水域排入成千上万吨的固体废弃物,有的排污口外形成的灰滩甚至延伸到航道中心,影响正常航运。此外,据有关单位估计,由于江湖中排进固体废弃物,20世纪80年代的水面比50年代减少约1.33×106hm。此外,在陆地堆积或简单填埋的固体废弃物,经雨水的浸渍和废物本身的分解,将会产生含有害化学物质的渗滤液,对附近地区的地表及地下水系造成污染。例如,城市垃圾不但含有病原微生物,在堆放过程中还会产生大量的酸性和碱性有机污染物,并会将垃圾中的重金属溶解出来,是有机物、重金属和病原微生物三位一体的污染源。
第三,对大气环境的影响。固体废物中的细微颗粒等可随风飞扬,从而对大气环境造成污染。据环保部研究表明:当发生4级以上的风力时,粉煤灰或尾矿堆表层的直径为1~1.5cm以上的粉末将出现剥离,其飘扬的高度可达20~50m,并使平均视程降低30%~70%;以细粒状存在的固体废弃物和垃圾,在大风吹动下也会随风飘逸,扩散到很远的地方。一些有机固体废弃物,在适宜的湿度和温度下被微生物分解,还会释放出有害气体,产生毒气或恶臭,造成地区性空气污染。另外,废弃物填埋场中逸出的沼气,在一定程度上会消耗其上层空间的氧,从而使种植物衰败。而采用焚烧法处理固体废弃物,已成为有些国家大气污染的主要污染源之一。据报道,美国固体废弃物焚烧炉,约有三分之二由于缺乏空气净化装置而污染大气,有的露天焚烧炉排出的粉尘在接近地面处的浓度达到0.56g/m3。中国部分企业采用焚烧法处理塑料,排出大量粉尘,也对大气造成严重污染。
利用固体废弃物的瓶颈及目前处理的窘态
从目前看,利用固体废弃物存在三大瓶颈问题:一是排放量大;二是技术创新突破难;三是投资归属。固体废弃物的归属为排放企业,政府没有预算资金投入,只有政策和奖励资金的支持。固体废弃物的处理通常是指物理、化学、生物、物化及生化方法把固体废物转化为适于运输、贮存、利用或处置的过程,固体废弃物处理的目标是无害化、减量化、资源化。因为固体废弃物所含成份复杂,其物理性状(体积、流动性、均匀性、粉碎程度、水、热值等)也千变万化,因此,被认为是“三废”中最难处置的一种,要达到“无害化、减量化、资源化”处理目标会遇到相当大的麻烦。就目前的处理方法来看,采取的是被动控制其产生量的方法。笔者认为,把固体废弃物作为资源对待,利用磷石膏排渣口直接转化治理固体废弃物的原料无疑是一条很好的出路,可以变废为宝。
中国面临的固体废弃物现状不容低估
城市面临生活垃圾、建筑垃圾和污泥三座大山
近10年,中国城市生活垃圾产生量大幅度增加。中国城市环境卫生协会提供的数据显示,目前中国人均生活垃圾年产生量为440公斤,全国城市垃圾年产生量达1.5亿吨,且每年以8%~10%的速度增长,全国历年垃圾存量已超过60亿吨,约有2/3的城市陷入垃圾围城的困境。
现状一:城市垃圾的量仍在无法抑制地增长。
目前,由于公众意识、技术水平和经济投入等问题,城市垃圾量不仅未有效减少,反倒是增加的势头难以抑制。减量化是解决城市垃圾问题的首要环节,但是,它的实现需要公众环境意识的真正提高和对垃圾问题的到位认识,需要有关部门专业人士的指导,使百姓改变目前的生活习惯并采取相应设施。在一些发达国家,公众对垃圾分类回收的认识是到位的,且落实到行动上,从而从垃圾产生的源头能削减产生量,对可回收利用的固体废弃物进行分离,为固体废弃物资源化利用创造了很好的条件,也大大降低了进一步处理的技术难度。在中国,城市垃圾组分极为复杂,特别是大量的无机类建筑垃圾也混杂在其中,给处理造成困难,也降低了资源化的价值。另外,受限于技术及经济,也是限制源头处理的一个重要方面。
现状二:建筑垃圾资源化利用量少得可怜。
随着中国城镇化水平的不断提高,城市面积规模不断扩张,旧有城区的拆迁改造与新城区的土地一级开发等使得中国过去10年的建筑拆迁面积保持较快的增长速度。据住建部统计数据测算:2017年中国建筑拆除过程中的建筑垃圾产量为14.36亿吨左右,同比增长8.34%。欧美发达国家对建筑垃圾的利用率在95%以上,早在1988年,东京的建筑垃圾再利用率就达到了56%。在日本很多地区,建筑垃圾再利用率已达100%。美国每年有一亿吨废弃混凝土被加工成骨料用于工程建设,其中,68%的再生骨料被用于道路基础建设,6%被用于搅拌混凝土,9%被用于搅拌沥青混凝土,3%被用于边坡防护,7%被用于回填基坑,7%被用在其他地方。而中国国内建筑垃圾资源化回收再利用程度较低,2017年中国国内产生建筑垃圾23.79亿吨,其中进行资源化利用的仅为11893万吨,利用率仅为5%左右。
现状三:“重水轻泥”现象导致污泥安全处置的比例低。
随着中国经济建设的快速发展及城镇化步伐不断加快,污泥产量与日俱增,且污水处理过程中产生的污泥量也在不断增加,真正能够实现安全处置的污泥比例不超过20%。那些随意在露天堆放、土地填埋和外运的污泥,含有多种有毒、有害物质,如果不经过合理处置势必会造成污染和再污染等严重问题,对土壤、动植物甚至人类的健康造成极大危害。
中国存在严重的“重水轻泥”现象,污水处理厂能将污泥初步减量化,但不能将污泥稳定化。实际上,城市污泥也含有大量植物必需的营养元素,且污泥热值相对较高。因此,合理的污泥处理处置不仅能保护环境,也能起到能量循环再利用的效果。
值得注意的是,污泥特有的胶状结构很大程度地限制了污泥的脱水,从而影响到后续的安全处置。从国外发达国家污泥处置的经验看,污泥焚烧、碳化等高科技方法已逐渐成为主流技术。目前,中国约有80%左右的污泥并没有得到合理的处置,我们需要充分认识到污泥所带来的一系列危害,综合考虑先进技术、环境要求、经济成本等多方面因素,选取最为合理的污泥处置方式。
工业固体废料被大量遗弃是对资源的一种极大浪费
工业固废是在工业生产活动中产生的丧失原有利用价值或者虽未丧失利用价值但却被抛弃或者放弃的固态、半固态和置于容器中的气态物品、物质以及法律、行政法规规定纳入固体废物管理的物品、物质。主要包括冶炼废渣、粉煤灰、炉渣、煤矸石、尾矿、脱硫石膏、磷石膏、放射性废物和其它废物。
进入21世纪以来,中国资源不断被开发,逐步由农业大国转向工业大国。然而,在粗放型的线性发展模式下,一味追求经济的快速发展,带来的是生态环境被破坏,资源不断被浪费。工业化进程的不断发展,导致工业固废排放量不断增加,而传统的堆存和填埋不仅侵占有限的土地,还污染空气和河流,影响人们身体健康。笔者要强调的是,在这发展过程中,却严重忽略了工业固废可作为原材料生产新型建材这一独到的优点。因此,促进工业固废综合利用,既可以减少污染、保护环境,实现生态经济的发展目标,又可以充分利用资源,促进中国工业发展方式的转型升级。
以创新技术系统将磷石膏固废复配其他固废是资源最大化利用的有效途径
磷石膏固体废弃物现状
根据中国化肥协会数据,将2017年中国磷酸一铵和磷酸二铵折五氧化二磷共计1400多万吨/年反推算,每生产一吨(折五氧化二磷)高浓度磷肥,应副产磷石膏五吨,则中国每年新增磷石膏固废7000万吨。20世纪80年代以来,累计生产高深度磷肥(折五氧化二磷)超过1.2亿吨,磷石膏的利用却很少,大部分都以堆存为主,目前磷石膏累计堆储量已超过五亿吨。
早在2006年,磷石膏作为磷肥在工业生产过程中所产生的固体废弃物就被国家环保部门定性为“危险废渣”。这也成为悬在生产磷肥企业头上的一把剑。
磷石膏是指在磷酸生产中用硫酸处理磷矿时产生的固体废渣,其主要成分为硫酸钙,此外还含有多种其他杂质,包括不溶性杂质和可溶性杂质,其中所含氟化物、游离磷酸、五氧化二磷、磷酸盐等杂质,是导致磷石膏在堆存过程中造成环境污染的主要因素。
北京力博特尔科技有限公司(简称:力博特尔)采取在线控制工艺系统和磷石膏物料成分的数据人工智能分析控制系统的工艺路线生产,经过其核心技术处理,解决并平和了工业废弃物磷石膏中的不完美成分,并去除了毒素,将有害的磷石膏转化为不仅无害而且有益健康的石膏基复合胶结材料的资源,变废为宝。该材料不仅可以节约资源和能源、减少二氧化碳排放、保护生态环境,而且在生产环节无污染物及污染气体排放。
这种石膏基复合胶结材料是一种高性能新型无机胶结材料,在常温下能够任意胶结各类页岩、泥砂石混合料、淤泥和垃圾灰等,与传统材料相比,具有胶结强度高、性能好、污染少、施工工期短和综合成本低等优点,并可带动产业系统的变化,在一些特定场合使用具有良好的效果。该材料可广泛应用于建筑、水利、公路、河泥处理等工程,有效补充了传统胶结材料应用中的不足或缺陷。
利用绿色创新石膏基复合胶结材料复配其他固体废弃物是完全可实现的
这是基于产业化的实践得出的结果。
第一,在建筑基础工程中应用:可用于基础加固,且通常无需转换就可直接处理(特别是对于一些泥泞工地的开挖、清基很有帮助),如灌注桩、旋喷桩以及软基处理膨胀土的胶结。实际应用中,其效果性能都高于常规处理工艺。
第二,在道路工程中应用:可用于稳定基层的处理,代替水泥混凝土做一般公路和乡村公路路面,可延长分缝长度,亦可处理泥泞路面,其抗压重量在30吨左右;高速和高等级公路基层和底基层处理;公路、铁路的边坡硬化。
第三,用石膏基复合胶结材料混合就地取材料处理的道路,整体结构好(网状板块结构),具有一定的弹性,不易开缝断裂。
第四,在水利工程中应用:如圹库、围堰的大坝、护坡、挡墙、基底以及渠道的修筑与防渗,江河土堤加固等,既可减少工程造价又有利润。
第五,在水土保持工程中应用:诸如农田坡改梯,胶结坡度大的裸露土层,小面积浅层滑坡治理,盘山堰和拦沙坝和拦沙凼的修筑等,且施工简化方便。
第六,用于配制建筑沙浆:可直接取潮泥沙进行配制成砌筑砂浆、内外墙抹灰砂浆,且滋润易操作,用于处理外墙表层抗渗性强,实现建筑干作业。
第七,用于野外就地取土构筑军事工程、应急工程,解决突发事件。
第八,用于建造森林防火隔离带和垃圾堆放场的防污处理。
第九,用于压制非烧结页岩砖、免烧煤灰砖、人行道地砖、沟渠衬砌板和其他各种规格的预制砌块。
第十,用于养鱼池底层及其土坝和囤水田、田坎的硬化防渗,乡间小路硬化、操坪和晒坝硬化等等。
固体废弃物资源化的石膏基复合胶结材料的创新,是市场的需要
力博特尔双绿色环保(生产绿色、产品绿色)、双智能(生产智能、使用智能)特殊工艺的石膏基复合胶结材料生产线,目前正在湖北松滋国家资源循环利用基地建立生产厂。
石膏基复合胶结材料的应用已经得到了市场、工程等专业及行业的认可。中国建筑材料工业规划院将石膏基复合胶结材料提升到生态治理生态修复材料,由长江科学院教授级高工增祥指导下,共同成立长江经济带生态修复工程示范中心。
在成功研发并生产出石膏基复合胶结材料后,力博特尔陆续获得国家科技部火炬高新技术产业开发中心颁发的《国家火炬计划项目证书》,国家商务部、科学技术部、质量监督检验检疫总局、环境保护总局联合颁发的《国家重点新产品证书》,国家建材工业机械标委会颁发的《达标证书》和《定点生产企业》证书,国家科技部授予的“精瑞科学技术奖”,北京市科委、北京市发改委颁发的《北京市高新技术成果转化项目认定证书》;石膏砌块产品被列入《北京市建筑工程材料供应备案管理手册》,石膏砌块整体墙列入《国家康居示范工程选用部品与产品》名录,直接参与编制或主持编制了建材工业用石膏墙板(砌块)成型机与防水高强石膏板块的国家、行业及企业标准,被列于国家建筑设计标准图集04J114-2《石膏砌块内隔墙》、07CJ08《医院建筑施工图实例》、08J931《建筑隔声与吸声构造》;进入华北、西北地区建筑设计标准88J2-7《建筑构造通用图集》中,主编的《石膏墙板(砌块)成型机》的企业标准被国家建材行业标准采纳,并作为国家标准由国家发改委公布实施。
市场需求与已应用工程
由于石膏基复合胶结材料可与建筑垃圾、城市生活垃圾、工业固体排放废弃物、河泥淤泥等复配,具有适应性强、强度稳定、水稳定性好、抗渗、抗蚀、抗碳化的性能好、耐久性强,并具有成本、环保、施工和性能四方面的优势,因此,赢得市场的青睐。
这种创新开发的石膏基复合胶结材料已制成20余种产品,应用于包括贵州开磷新型建筑材料产业园道路路面及基层路段,洪湖东分块蓄滞洪区蓄洪工程,昆明城中村改造项目,包头市乡村道路改造项目,京沪高速山东莱芜路段安定层工程,航二院外墙改造及楼梯间、航二院科研楼,北京世纪科贸大厦,山东省莱钢集团莱芜矿业有限公司职工住宅楼和新办公楼,石家庄四药股份有限公司,北京307医院等百余项目中,既创造了社会效益也创造了经济效益。
石膏基复合胶结材料是生态治理和生态修复的材料
所谓生态修复、生态治理是指对生态系统进行人为改善,使那些遭到破坏的生态系统逐步恢复或使生态系统向良性循环方向发展,最终恢复生态系统原貌。
矿产资源一直是经济社会发展的重要物质基础,采矿业对中国的贡献和影响是巨大的,但长期以来对矿产资源的大规模开发,必然给矿区生态环境造成破坏。对此,石膏基复合胶结材料可有效进行修复,不仅可以充分利用固体废弃物,恢复植被、修复矿山生态,还可以在修复与保护当地生态系统功能的同时,使居住地的居民享受系统原生态功能。
当前,随着城市化的发展,导致采矿业与城市的距离越来越近,因此,必须结合附近城市的社会和经济发展考虑生态修复和生态治理。除此之外,还须考虑当地的经济和社会发展与不同区域自然条件的差异。采用石膏基复合胶结材料复配当地固废,可实现因地制宜的绿色发展目标。
这是中国的经济发展中应该做也必须做的大事,且已迫在眉睫!我们需要利用石膏基复合胶结材料这类可实现人与自然和谐相处的材料,有效保护人类赖以生存的地球环境。
建立生态环保可持续投资和发展的政策环境
生态环保创新技术是中国发展的重要条件和基础,只有政策支持力度足够大、激励手段足够到位,政府引导资金和社会资金才敢于投资。唯有此,在中国集中力量办大事的体制优势下,加快推广速度才会没有什么悬念,也唯有此,有效解决固体废弃物的高效利用问题,并最大程度地提高生态修复与治理水平,才会落到实处。建议如下:
建立并形成广泛共识
首先,应该明确并重视先进技术能够将固体废弃物转变为资源是中国长期发展的需要,每一个中国人都应该认识到,利用固体废弃物治理固体废弃物、治理污染对我们的生存环境何等重要!
其次,保障生态环境是国家及地方各级政府的职责。在关乎民生的生态环境污染治理的重大问题上,政府应主导并推动先进技术的工业化推广,由中央和地方政府共同承担先进技术工业化应用的投资风险;因为那些在试验、中试阶段就已将资金全部花完的中小微高科技企业,已没有资金能力去承担完成工业化的上亿元投资风险,社会上的VC/PE也不可能为首个工业化示范项目投资,只有中央政府与地方政府和高科技企业联手投资,才能尽快解决生态环境治理问题,也才能促进和实现地方扩大就业与经济可持续发展。
建议制定政府专项支持政策和措施
首先,对这类关乎民生的生态环境污染治理的创新项目做出科学和专业的分析和决策。尽快组织相关行业专家,对设计生态环境的社会和经济效益进行全面和深入的综合评价,明确国家对于生态环境污染治理与技术升级以及绿色转型技术的发展方向,选择和确定与此相关的先进生态环境技术,并制定强有力措施进行工业推广应用,依靠高科技,集中、迅速地解决生态环境污染问题。
其次,政府相关部门应依据当前各项生态环境污染指标,制定更为严苛的国家标准,杜绝相对落后的技术进入实业而造成生态环境污染的继续。
再次,制定税费政策,奖惩都要及时到位,以鼓励企业在技术升级改造方面的积极性。
建议对固体废弃物利用技术及市场应用提供资金支持
首先,建议设立先进生态环境治理政府引导资金。国家发改委应会同财政部就先进生态环境治理专项设立国家、重点省、市政府引导资金,引导企业向生态环境治理领域投资,并给予这类轻资产型的高科技企业以绿色金融信贷支持,鼓励政策性银行、商业银行对已确定采用生态环境治理技术的企业加大绿色金融信贷支持力度。
其次,建议利用中国的“基本盘”,引导并建立平台系统,整合资源企业,发展再生资源的产业化、市场化。确立以固废治理固废创新环保技术的应用价值与效果,引导鼓励固废企业改造设备和应用新技术,设立专职机构以企业排渣费(按年排放100万吨磷石膏的3年排放成本计)向银行申请绿色金融贷款,支持绿色创新企业技术在产生大量固废的企业中普及推广。
(来源:《国际融资》杂志2020年第8期 作者:刘勇军)