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道路桥梁废弃物资源化利用生命周期节能减排效果评估体系和案例研究

张韦倩  
【摘要】:我国正处于快速城市化发展时期,城市道路桥梁的新建或改扩建工程的数量日益增长。道路桥梁的建设给经济和社会发展带来巨大效益的同时,也带来了不容小觑的生态环境问题。一方面,改扩建工程不但会消耗大量的资源和能源,排放大量的温室气体;另一方面,大量的建筑垃圾处置需要占用土地,原生骨料的获取又需要开山采石,必然会破坏当地生态环境。因此,综合利用建筑废弃物(主要为其中的骨料),转变传统的建筑原料—建筑物—建筑垃圾废弃物的线性模式,形成建筑原料—建筑物—建筑废弃物—再生原料的循环模式,让建筑废弃物得到最大限度的资源化利用,这可能对降低我国城市道路桥梁建设工程的生态环境影响,提高资源利用效率,实现节能减排目标具有重要意义。目前,对于我国道路桥梁废弃物资源化利用过程的节能减排效益尚缺乏系统化和定量化的评估方法和实证研究,本文旨在利用生命周期评价理论,初步建立城市道路桥梁建筑废弃物回用的节能和温室气体减排评估体系,并开展较为深入的实证研究。本文初步建立了城市道路桥梁建筑废弃物骨料回用的节能和温室气体减排评估体系,并以上海市中环线延伸段工程为例,综合利用实测、现场调研和文献查阅等手段得到相关数据,利用所建立的评估体系,系统评价了利用再生骨料在该工程实例中的节能和温室气体减排效果,结果表明:(1)从骨料生命周期系统来看,使用原生骨料的混凝土能耗为214146.538kJ/t,温室气体排放量以CO2当量计为16.029 kg/y;使用再生骨料的混凝土能耗为143710.416 kJ/t,温室气体排放量以CO2当量计为11.416 kg/t。相比于使用原生骨料,完全使用再生骨料可减少约33%的能耗和约29%的温室气体排放量。而从整个中环线延伸段工程的生命周期来看,使用原生骨料和再生骨料的混凝土能耗分别为942436.556 kJ/t和872000.434 kJ/t,温室气体排放量以CO2当量计分别为206.866 k矾和202.210 kg/t,因骨料回用可减少7.47%的能耗和2.25%的温室气体排放量。相比于骨料系统的生命周期单位能耗和温室气体排放,工程实例下降的幅度有所收窄,主要在于混凝土中所含水泥的生产过程能源消耗巨大。(2)评估了影响废弃物资源化利用生命周期能耗和温室气体排放量的因素:废弃物处理方式、运输方式和运输距离。采用多种废旧混凝土处理方式相结合,合理选择再生企业的位置,减少运输过程中的能耗,都会对减少生命周期能耗和温室气体排放量产生积极影响;(3)初步分析了道路桥梁建筑废弃物资源化利用节能减排综合效益。分别从生态环境效益、土地成本效益和温室气体减排三个方面分析再生骨料的综合经济效益,得出使用1t再生骨料可节约117.66元,经济效益可观;通过分析电力和柴油消耗的污染物排放清单得出再生骨料有一定的综合减排效益,如回收利用1t废旧混凝土可以减少排放工业废水量810.782 g,化学需氧量0.921g和工业废气量0.350m3等。在案例研究的基础上,还分析了建筑废弃物再生利用的其他途径,存在问题和宣传途径,旨在推广再生建筑产品在城市化建设中的应用。本文的研究成果,将为科学评估城市道路桥梁建筑废弃物资源化利用的节能减排真实效果提供方法上和数据上的支持,对建设低碳城市和生态型道路具有重要推进作用。


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