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園林綠化廢棄物資源化利用研究進展

2023-03-02 07:46成,康霄*,劉軍,王
山東林業科技 2023年4期
關鍵詞:資源化廢棄物園林綠化

李 成,康 霄*,劉 軍,王 鳳

(1.山東建筑大學風景園林研究中心,山東 濟南 250101;2.峰景園林集團有限公司,山東 濟南 250101;3.淄博張店區綜合行政執法局,山東 淄博 255022)

城市綠地總量穩步上升,園林綠化所產生的廢棄物也日益增多。其中產出的園林綠化垃圾類型主要包括養護修建物、自然凋落物、節慶日選用的季相花卉盆栽、極端天氣影響下的植物殘體等。如何妥善處理這些園林綠化廢棄物,使之得到有效的資源化利用,已成為亟待解決的問題。

園林綠化廢棄物含有木質素、纖維素等有機質營養元素,在堆肥、燃料、再生產品等方面有較高利用價值與生態價值[1]。其資源化利用不僅可以減少園林綠化廢棄物對環境造成的污染和土地資源的浪費,還可以節約能源和減少溫室氣體排放,在推動綠色經濟發展、促進生態文明建設等方面具有重要意義和作用[2]。本文對該領域的研究進展進行梳理和總結,以期為相關領域的研究者提供參考。

1 國內外的發展研究

國外發達國家受生態問題沖擊,逐步意識到廢棄物轉換為產品的循環利用模式,進一步在園林綠化廢棄物收集與再生利用方面積累了大量的經驗。

20 世紀70 年代初,美國基于農業發展過程中產生的有機廢棄物處置進行研究,直接焚燒和無序填埋作為當時主要的處理方式,存在較大的環境污染問題[3]。1976 年頒布實施《資源保護和回收法》(Resources Conservation & Recovery Act,RCRA),打開了農業循環經濟管理的窗口[4]。同年,德國落實生態保護政策“Engriffsregelung”,“生態補償”的概念由此發展[5]。自此,基于生態循環的有機廢棄物處置模式正式步入發展期,越來越多的學者開始探索廢棄物的資源化利用方式。

20 世紀80 年代,隨著填埋污染問題的加重,美國20 多個州逐步頒布相關法律法令,禁止以無序燃燒和簡易填埋形式處置有機廢棄物[6]。其中園林綠化垃圾主要的資源化處置渠道為混入生活垃圾進行堆肥處理,局限于垃圾種類混雜,混雜堆肥產出的產品質量差,堆肥廠的經濟效益受限[7]。因此,發達國家提出“資源循環”的口號,倡導將園林綠化垃圾集中再用于城市綠地建設中,形成區域生態循環[8]。

20 世紀90 年代,加拿大依托于本國的土地資源優勢,推行將樹葉等廢棄物進行就地自然降解[9];日本針對園林廢棄物采用集中收集、集中堆肥方式;一些國際組織和國家開始將園林綠化廢棄物的資源化利用納入環境保護政策的范疇,并提供資金進行相關研究[10]。

21 世紀初,日本政府引導成立非官方行業組織,對市政園林綠化廢棄物組織集中收運,利用廢棄物生物質組分適于燃燒的特質,建設鍋爐燃燒發電設備以供應生產、生活電力,逐步完善有機廢棄物處理標準,以循環經濟模式拓展市場[3]。2009 年,隨著美國對造林工作的進一步重視,其林業有機廢棄物的處置技術逐步完善,其中堆肥處理技術實際成本已能夠低于填埋成本。

隨著對可持續發展理念的提出和普及,我國在園林綠化廢棄物循環利用方面的研究與應用逐步成型,取得了一定的實踐經驗和成果。2002 年,廣州市成立園林基質廠,集中收運市政枯枝、落葉等有機廢棄物,與肥料、菌種等組分組合配比,高溫發酵制成營養基質土、土壤改良劑等產品[11]。2008 年上海市進一步明確園林廢棄物屬性,集中納入城市有機廢棄物進行收集處置,并給予政策支持[12]。2010 年,北京市頒布實施《北京市園林綠化廢棄物資源化發展規劃》,明確要求將園林綠化廢棄物資源化循環利用,并設立專項資金補貼從事相關廢棄物消納工作的企業和單位[13]。2018 年,北京市園林綠化局發文《關于加快園林綠化廢棄物科學處置利用的意見》,其中指出“力爭到2020 年,實現園林綠化廢棄物應處盡處的目標”[14]。2022 年,住房和城鄉建設部下發了開展城市園林綠化垃圾處理和資源化利用試點工作的通知,深入探索提高城市園林綠化垃圾的處理和資源化利用水平的方法和舉措[15]。近年來,主管部門以及地方城市逐步制定針對園林綠化垃圾資源化利用的專項處置政策,在政策層面形成積極態勢。

綜上所述,國外對園林綠化廢棄物研究已明確發展園林綠化廢棄物的潛在資源價值,主要處理技術涵蓋堆肥處理、生物處理、物化處理、材料化及能源化處理。政府頒布的相關法律法規為實施具體工作提供政策保障,已實現園林綠化廢棄物的資源化利用,逐步優化利用過程中的環境效益和經濟效益。我國針對園林綠化廢棄物的研究主要以垃圾分類舉措為基礎,以源頭集中收集為出發點,設計合適的資源化利用技術和方案,逐步落實再生資源的質量和安全[16]。但目前來看,國內仍難擺脫園林綠化廢棄物為第二大城市固體廢棄物的處境,其資源化利用尚未形成市場規模和產業鏈,園林廢棄物循環經濟產業發展較慢[17]。

2 園林綠化廢棄物資源化利用技術方法

目前,國內外對園林景觀綠化廢棄物的資源化利用主要集中在以下幾個方面。

2.1 堆肥化利用

堆肥化利用即粉碎處理各類園林廢棄物,人工控制含氧量、水分、溫度及菌種,將園林垃圾進行發酵腐熟、消毒殺菌處理,產出土壤改良劑、栽培基質等生物有機肥[18]。生物堆肥作為國內外最常見的處理工藝,能夠改善土壤水穩性及通透性,對酸性土壤重金屬污染修復具有良好的效果[19]。相比普通堆肥產品,其產出原料成本低、具有可替代性、環保屬性更突出,能夠在一定程度上為植物生長提供營養成分,緩解施用化肥導致的土壤板結問題[20]。但有機物混雜堆肥過程中的氣味輻射仍難以避免,以及堆肥場地建設對土地資源的占用浪費問題仍不可忽視[21]。

2.2 生物質能源利用

園林綠化廢棄物中的木本材料、竹子等可用于生產生物質能源,如木屑顆粒、生物質燃料等[16]。近年來,逐步發展為通過氣化和催化轉化技術,將廢棄物轉化為合成氣[23]。這類能源具有燃燒效率高、環境污染低等特點,能夠減少污染,替代傳統化石燃料,實現能源的可持續利用[24]。但這一處理模式相比填埋處置的成本高,且仍是以焚燒為核心,在資源轉換為電氣過程中能耗損失高,對后端污染控制要求高[25]。

2.3 有機物覆蓋利用

利用廢棄樹枝、木片等植物殘體進行就近粉碎,形成可自然降解的覆蓋物[26]。因其就近粉碎的方式,能夠快速便捷地將園林綠化廢棄物“化塊為片”,降低廢棄物清運壓力。園林有機物覆蓋能夠增強土壤有機質含量,相比無機物覆蓋具有更好的透氣性及直觀的生態效益[27]。此外,或經過簡單塑性、有機染色,能夠形成更為多樣美觀的地景效果[28]。

2.4 木塑工藝

園林景觀綠化廢棄物中的樹干、樹皮等可以制作成各種工藝品,如花盆、編織品、木雕等。木塑工藝也逐步發展為節材代木的新型材料,如木塑復合材料的應用發展[29]。木塑復合材料(Wood-plastic composites,WPC)是一種以木纖維或植物纖維為主要成分,通過熱處理塑性塑料樹脂,配合其他材料結合而成的新型材料[30]。其原料廉價、產品可塑性強、使用環?;夷軌驅崿F100%的再生利用[31]。在國際上應用最廣的產品是木塑托盤,以及北美地區多選用木塑復合材料制成涼亭、座椅、垃圾桶等[21]。這種方式不僅能夠減少廢棄物對環境造成的污染,還能夠為社區和農村帶來一定的經濟和文化效益。

2.5 綠色建筑材料的制造

園林綠化廢棄物與建筑垃圾粉碎物中磚塊、水泥、石料等組合,可制成高強度、高保溫性新型環保透水磚;或通過纖維制備、施膠干燥的方式進行高密度纖維板材制造[33]。

國內外還在不斷開發和推廣新型資源化利用技術,例如沼氣、生物質電解等技術,以清潔生產的方式高效利用園林綠化廢棄物。這些技術的應用不僅有效降低了園林綠化廢棄物的污染和占用土地問題,同時也提高了再生資源的利用效率和經濟價值,推動可持續發展和生態文明建設。

3 園林綠化廢棄物資源化利用政策與法規

政策支持是促進園林廢棄物資源化利用發展的關鍵因素之一。完善的政策法規能夠鼓勵和支持企業開展相關領域的應用研究,保障資源再生產品的市場化運行。各國在園林綠化廢棄物資源化利用政策與法規制定方面存在較大差異,以下是一些代表性的案例:

歐盟:歐盟于2018 年頒布了《可持續利用城市有機廢棄物指導原則》和《可持續利用城市有機廢棄物法律框架》兩個文件[34]。這兩份文件主要為各成員國提供了統一的指導、標準和法規依據,旨在推廣可持續發展理念和實踐,并提高城市有機廢棄物的再生利用率。此外,歐盟委員會在《關于2014-2020 年度環境保護和能源國家援助指南》中明確指出,廢物的再利用及循環舉措是歐盟第七次環境行動計劃的最優先事項之一,各成員國需要明確制定廢物管理計劃。

美國:美國國家環境保護局(EPA)對園林綠化廢棄物進行了相關法規制定和指導,如《園林綠化廢棄物處理法》和《土壤改良品制造質量控制計劃》等。環境保護署針對園林綠化廢棄物和城市固體廢棄物堆肥頒布專項法則,對其資源化利用的全流程管理提出了更為嚴格的標準。此外,其市場經濟體制和商業模式也為園林綠化廢棄物資源化利用提供了有力支持。致力于推廣“零廢棄”概念,通過回收、再利用等方式達到降低城市有機廢棄物數量和提高資源化利用率的目的[35]。

日本:日本政府頒布《再生資源利用促進法》,將廢棄物資源利用模式從單一的“衛生處理”到資源化的“正確處理”,繼而發展為“源頭控量、再生利用”[36]。同時將廢棄物資源化處理進行等級劃分,即指減量化(Reduce)、再利用(Reuse)、資源化即物理化學回收(Recycled)、熱回收(Recover)以及填埋(Dispose)[37]。此外,日本政府出臺相應政策鼓勵家庭用戶自主堆肥,由政府投入資金扶持微生物菌劑研發,推廣應用至家庭堆肥作業,提升自主堆肥效率,目前堆肥專用菌劑相關研究領域已經領先于亞洲各國家[1]。

加拿大:成立專項肥料委員會,設立“全加拿大肥料周”,推行宣傳活動鼓勵自主堆肥;設立城市綠化服務機構,建設集中堆肥場,對市政收運的有機廢棄物進行集中堆肥處置。堆肥產品主要由非贏利組織VLACO 進行質量控制及產品促銷,城市內部形成堆肥產品質量的整體控制,更有利于市場的銷售[38]。

中國:2007 年,《關于建設節約型城市園林綠化的意見》中指出“鼓勵通過發展生物質燃料、堆肥、深加工和有機營養基質等方式處理修剪的樹枝,從而減少占用垃圾填埋庫容,最終實現循環利用”,為園林綠化廢棄物處置和循環利用奠定堅實的基礎[39]。隨著我國對園林廢棄物處置研究的深入,逐步出臺了國家標準,如《綠化植物廢棄物處置和應用技術規范》;地方標準,如北京地方標準《園林綠化廢棄物資源化利用規范》、山東地方標準《園林廢棄物堆肥發酵技術規范》等。多個地區通過設定地方標準、設立資金補貼等方式推行園林綠化廢棄物的資源化處理,堆肥產品逐步推廣應用于土壤改良基質、有機肥及園林覆蓋物等方面[40]。

4 結論與展望

目前,由于我國各地區發展程度、氣候、廢棄物主要組分等差異,各城市間針對園林廢棄物處置程度不同,多數城市早期主要將園林綠化垃圾混雜與城市垃圾協同填埋或焚燒處理。隨著垃圾分類政策的逐步落實,各地區針對園林廢棄物的專項收集、轉運、處置體系逐步形成。但多數地區缺少科學規劃的園林綠化垃圾收集處置點,對于居民小區、社區公園等集中產出園林廢棄物的區域缺少臨時收集點、就地消納點。此外,由于資金不足,導致技術保障低,生產的產品性能不穩定、附加值低,或受限于高成本,商業化產品出量較少。其次,園林廢棄物的資源化利用是一項具有長遠生態效益的公益環保產業,需要政府部門提供一定的政策及資金扶持,并在相關設備、場地、技術推行等方面給予支持?;谀壳拔覈鞘袌@林綠化廢棄物處理研究現狀,提出研究重點與發展建設方向。

4.1 建立基礎數據庫

以科學編制園林綠化廢棄物資源化利用專項規劃為引導,以城市為主體,開展城市園林綠化廢棄物的本底調查,梳理城市園林綠化廢棄物的年產量、主要類型、來源、處理方式及發展趨勢?;诒镜渍{查數據,進行專項近遠期規劃,開展專項清運,設置專項收集點,以備后續集中處理及生產環節。

4.2 更新處理工藝

國內園林綠化廢棄物主流處理方式仍為堆肥及生物質能源產品,其處理技術需要應對多種廢棄材料與性質差異、高溫處理等考驗。如堆肥處理技術對堆肥過程中微生物菌種的選擇與配比、協同堆肥過程中其他有機垃圾發酵產生的廢氣污染問題等,需要通過科學的處理方法等措施盡量減少對環境的不良影響。適配的處理技術以及安全可靠、經濟高效的生產工藝流程仍是未來深入實踐資源化利用的重要基礎。

4.3 拓展運營模式

園林綠化廢棄物的資源化利用需要有成熟穩定的技術基礎、合理的中端處置、暢銷的末端產品,形成正循環產業鏈。綜合考慮經濟效益,通過商業運作實現資金回收和企業自身的長期發展。同時,需要合理制定市場定價和政策引導等相關措施,從而促進廢棄物的有效利用。

4.4 加強政策扶持

政策引導與扶持是推動園林綠化廢棄物資源化利用的重要手段。在明確責任主體的基礎上,完善相關部門協同處置機制,進一步明確園林綠化廢棄物的規定要求,為整體形成資源循環產業鏈提供政策支持。其次,在資源化再生產品利用方面投入政策引導,利用政策趨勢,為再生產品開拓市場,增強產品正效益,形成資源化再生產品市場的主動流通。

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