深圳市开挖土循环利用技术经济可行性评价

Word-16-深圳市开挖土循环利用技术经济可行性评价

深圳市开挖土循环通过技术经济可行性评价抽象现有些建造和拆除废物回收链普通认为土壤惰性固体废物要送往垃圾填埋场作为CD（建造和拆除）废物中最重要的组成部分，挖掘的土壤约占垃圾填埋场的一半目前，挖掘土壤是中国珠江三角洲的一个大问题本文讨论了中国深圳市开挖土壤的组成和数量特殊是，估量了对关键再生砂（从挖掘土壤中提取的关键再生材料）的潜在市场需求此外，挖掘土循环通过的技术分析从囫囵开挖土壤循环过程的视角动身，深化讨论了开挖土壤的工艺流程和再生砂的物理力学特性然后，考虑了两种主流和合法的挖掘土壤回收模式固定植物回收和现场回收评估了每个模型的财务和经济可行性财务分析侧重于投资者的观点，其主要任务是评估他们的投资盈利本事利用回收设备生命周期的效益和成本分析，比较了深圳开挖土壤固定式植物回收通过和现场回收模式的经济可行性全面、完整的成本计算和投资分析显示，深圳挖掘的土壤回收业务在当前市场条件下是盈利的本讨论调查了规模和有效的挖掘土壤回收通过，并为全球挖掘土壤问题提供了技术和经济上可行的参考工关犍字:挖掘的土壤;固定设备和现场回收;再生砂;技术经济可行性;效益和成本分析

1.引言中国国民经济的迅速进展极大地转变了中国的城市基础设施进展，特殊是在北京和几个沿海城市等空间不足的发达地区这些城市的众多老区相继发起了城市更新运动，导致大量的建设和拆除（CD）铺张2022年，中国的CD废物达到约15亿吨⑴据估量，到2030年，中国CD废物的年总产量将达到每年42亿吨［2］目前，CD废物处理量仅为13%,回收通过是在中国开放地区和垃圾填埋场堆放的主要手段⑴CD废物占全球垃圾填埋场废物的35%［3］,用于堆放和填埋额外CD废物的新地点的挑选有限此外，在开阔地区和土地上积累可能会威逼到当地的平安和可持续进展［4］有害的CD废物也会因为高碱性物质的浸出而造成土壤污染未能正确管理CD废物的堆放可能会启发山体滑坡例如，2022年12月20日深圳市明亮区发生山体滑坡，缘由是CD废物管理不善，堆放空间不足，造成94人死亡和受伤，毁坏了33栋建造物，直接经济损失

8812.123亿元人民币［5］CD废物的关键组成部分包括土壤，混凝土，砂浆，%金属，木材和塑料［6,7］o它具有很大的开发通过价值，其中95%能够再通过到再生混凝土等新型建造材料中建造行业CD废物的回收通过是不行避开的，这有助于环境庇护，也有助于自然资源的庇护［8］木材、塑料、玻璃和金属无需进一步加工即可回收通过，而混凝土和砖块可作为回收骨料再通过［9,10,11,12］此外，使用从CD废物中得到的回收产品显示出潜在的经济效益CD废物回收的进展因国家而异;之前的讨论已经举行，以确定推进CD废物回收业务可行性的重要因素OliveiraNet发觉，评估建造项目中逆向物流的经济可行性至关重要,即考虑固体废物的销售和回收产品的购买［13］Coelho和deBht的一项讨论发觉，CD废物回收在葡萄牙十分有利可图，那里的特定材料的垃圾填埋场和越来越多的固定回收工厂拥有复杂的CD废物管理小费在实现高利润方面发挥着重要作用，垃圾填埋场倾倒费是最重要的成本组成部分［14］Nunes发觉，假如回收产品的销售是唯一的收入来源，那么CD废物回收模式将是不行持续的［15］按照鲍和陆的讨论，中国的CD废物回收公司能够实现至少20%的利润率;然而，土地费是一个主要障碍［16］Duran透露，小费和回收产品价格打算了回收业务的生存本事［17］Wilburn和Tam证实了规模经济的显着影响，与和澳大利亚的小规模或移动固定plants.in相比，这使得中小型固定工厂具有高利润，有时甚至在没有小费的状况下也是如此［18,19］Jung比较了固定式工厂回收和现场回收，发觉运送距离是在这两种模型之间举行挑选时要考虑的另一个因素［20］Galvez-Martos利用经济分析发觉了在CD废物管理政策中考虑回收外部性的重要性［21］胡某计算了四种建造垃圾处理方式的成本非法倾倒、控制倾倒、固定厂房回收和现场回收结果显示，现场回收的成本最低，为1美元/吨［22］土壤开挖是基础设施进展的基本方面之一很少有基础设施建设活动能够在没有挖掘的状况下举行，特殊是在大都市地区的城市更新中，地下空间是不行避开的，由于得到新的土地空间通常很困难挖掘项目产生了大量挖掘出的多余土壤挖掘的土壤是欧洲每年产生的垃圾的最大来源，占生活垃圾量的五倍，但政府忽略了这个问题大多数人将废物与街道上或垃圾填埋场的垃圾联系起来尽管如此，按照欧盟统计局的数据，挖掘的土壤构成了欧洲最大的垃圾来源在一些欧洲国家，挖掘出的土壤未经回收就被送往垃圾填埋场已成为一个重大问题［2司2022年，9040万米3的挖掘土壤被送往的垃圾填埋场，约占总产量的四分之三［24］目前对CD废物的大多数技术和经济讨论更多地集中在废混凝土利砖渣上作为CD废物中最重要的组成部分［25,26,27］,挖掘的土壤量超过了市政和其他CD废物的总量然而，对挖掘土壤再通过和再循环的规模和可持续性的讨论较少目前，水坝和路基是挖掘土壤应用最多的因为强度较差，直接施用挖掘的土壤是困难的因此，在水坝和路基使用之前必需对土壤举行处理［28,29,30,31］o使用外加剂等化学品与土壤反应，转变土壤性质并增强相应的强度但是，城市水坝和路基的建设并不需要大量的开挖土壤因此，必需确定更多的办法往返收挖掘的土壤目前:对陶土和烧病［32］有很大的市场需求，它们是由土壤利用高温烧结制成的然而，因为相关的环境污染和碳脚印     ，社会和政府对这些产品的抵制越来越大越来越多的城市禁止使用化石燃料生产陶土和烧砖，自2022年以来，中国向来以粘土为原料因此，回收固定植物必需确定适当的策略，以削减土壤量，而不会进一步燃烧化石燃料一个潜在的解决计划是创造未烧坏的砖块已经对基于未燃烧办法的废料生产砖举行了讨论［33,34］o挖掘的土壤与水泥和骨料混合以生产未燃烧的砖块，这些柄块由专利技术支持，目前用作建造中的铺路块然而，这种砖块的市场很小，特殊是因为其外观，强度和耐用性差因此，中国的土壤处置己成为一个大问题，特殊是在珠江三角洲中国已在国家城市固体废物立法中熟悉到循环经济的重要性此外，还引入了一系列激励措施，以确保回收产品在建造行业的闭环中流淌［35］传统的建造材料•，如河流，海洋和机器创造的沙子，通常用作混凝土中的骨料但是，它们的可用性正在快速下降广东省政府为了环境庇护而限制了采石场的数量［36］另一方面，张确定，华南地区开挖的土壤含有大量沙子，普通由中国南方的塑料砂质粘土，泥土，耐寒砂土，杂补，中粗砂组成然而，从地铁施工现场收集的挖掘土壤中惟独13%被重复使用（回填和暂时储存用于园林绿化）［37］Voit的讨论表明，为了胜利实现回收通过，需要对挖掘的副产品举行全面的表征，以便在初始步骤中确定现有挖掘的范围及其机械和化学性质第二，这些试验之后是从挖掘的原材料中记录所得到的骨料特点的数据的骨料测试生产最后，目标是测试不同的破裂机和磨机类型，找到最佳的机器以及用于破裂和筛分的仪器组合，以优化所生产骨料的几何特性［38］Bellopede找到了最适合隧道掘进机开挖的处理技术，以得到更大尺寸和稍微扁平的颗粒，即具有微妙特点的颗粒，适合作为混凝土中的骨料回收［39］P.Priyadharshini探讨了地聚合物技术在生产环保废物基砂浆方面的技术可行性，这可能是传统砂浆的可持续替代品结果表明，聚合有助于在建造应用中通过高塑料土壤作为细骨料［40］深圳开挖的土壤因为其塑料含量高而难以重复使用，并且没有现有技术可以用砾石回收高塑料土壤到目前为止，还没有发觉任何讨论能够为挖掘土壤的回收提供技术和经济视角本文利用对深圳挖掘土壤回收的可行性分析以及对市场预期需求的评估来填补空白本讨论设计了一种设备，按照深圳市内挖掘土壤的成分和数量，从土壤中提取再生砂回收砂的物理和机械性能被确定为符合施工标准还计算了挖掘土壤回收的成本和效益的量化此外，还评估了挖掘土壤回收的成本和效益这项讨论集中在中国深圳，由于在过去的15年里，那里发生了广泛的地铁建设［41］本讨论旨在以深圳为例，验证挖掘出土料替代常规骨料的回收过程和试验结果此外，该讨论还评估了将挖掘的土壤回收给CD废物回收公司的经济可行性本讨论探讨了挖掘土壤的规模和有效回收，并为全球挖掘土壤问题提供了可行的参考第2章材料、调查手法考虑了两种主流和合法的挖掘土壤回收模式固定植物回收和现场回收（表1）

1.

1.数据收集在深圳收集了九个地区的挖掘土壤数据这个城市被选中，由于它是中国第三大都市，也被认为是一个新兴城市它拥有众多的地铁建设，以满足对改善公共交通服务日益增长的需求数据收集包括以下四项活动

（一）挖掘土壤成分数据来自深圳的108项实地讨论和文献，优先考虑近期工作；

（二）深圳市开挖土的数量和潜在需求数据来自地方住房和建设局、《深圳统计年鉴》和《广东省建设统计年鉴》本统计年鉴是深圳和广东省统计厅编制的重要年度统计出版物，涵盖了深圳社会和经济进展与建设的全面数据；

（三）固定成本（固定厂房建设、生产设备成本、单位人工、挖掘机成本、“挖土处理”服务费）的数据来自与一家回收公司的经理的面谈，该公司在深圳拥有一家挖掘土壤回收固定厂，并经营着几家现场挖掘土壤回收设施；

（四）与固定式植物回收效益相关的数据（例如，再生砂的销售价格）是按照深圳市价格信息中心（当地政府撰写的授权出版物）编制的2022年1月至12月的信息价格得到的再生砂价格是工厂门口的，临近深圳现有些原始材料价格，并且不包括运送成本

1.2・开挖土壤的组成和数量深圳开挖土壤平均成分数据不行用为了得到有关挖掘土壤成分的全面信息，我们在深圳的九个地区举行了108次钻孔采样（图1）图2显示了基于试验室筛选测试的相应挖掘土壤的平均数据通常，土壤由固体（矿物质，有机物），液体（土壤水和溶液）和蔼态（土壤空气）相组成化合物Sio2铝23和Fe2o3占土壤中矿物质化学成分的75%以上［42］深圳开挖的土壤普通由粘土、砾石和沙子组成砾石和沙子的主要成分包括火山岩、变质岩和沉积岩因为地质和蔼候的差异，粘土是不同的深圳开挖的土壤量是从当地住房和建设局得到的2022年，深圳产生了近7000万立方米的土壤［37］这个数字将继续增长，直到2035年深圳的地铁建设完成［41］再生材料的需求图3显示，从2022年至IJ2022年，深圳的河砂价格在11个月内上涨了近227%建造用砂价格的上涨归因于砂的供需失衡据估量，2022年广东省混凝土搅拌站所需用砂量为6840万立方米，而规划的河砂开采量仅为

393.3万立方米（《广东省统计年鉴》，2022年）虽然广东省基础设施投资的持续增强将同时增强建造业对沙子的需求，但沙子的供需差距仍然很大，导致沙子价格大幅上涨再生开挖土工艺描述第

2.2节所述的数据显示，深圳挖掘的土壤中含有大量沙子，约占57%然而，因为粘土的固体塑性，现有些采砂设备无法将粘土与沙子彻低分别［43,44］o为了克服这个问题，我们设计了一种新的工艺工艺，并创造了相关设备，从高塑料粘土中提取再生砂图4描述了所设计设备的工艺流程土壤在施工现场挖掘并现场回收或运送到固定的回收厂对挖掘的土壤举行筛分，以确保能够使用设计的设备将足够大小的土壤（50mm-100mm）分开，保留并随后发送以匀称分别除铁器收集任何可能对分别设备造成损坏的废钢，土壤利用传送带转移到分别设备中分别设备从土壤中提取再生砂，将再生砂送至螺旋清洗机举行进一步清洗此外，将粗骨料放入压力喷射机中，研磨成沙子，然后转移到螺旋清洗机中将絮凝剂加入浆料罐中，吸引粘土在浆料中形成沉淀然后将粘土沉淀利用管道输送到压滤机中，制成滤粘土饼最后，回收的沙子被运到施工现场挖掘出土中的过滤粘土饼和废物被带到垃圾填埋场或固定厂，并进一步回收成过滤粘土饼再生砂的物理和机械性能按照《混凝土及砂浆用再生细骨料》（GB/T251762022）和《混凝土用砂（GB/T25176・2022）》标准，测定再生砂试样（如细度模块、表观密度、积累密度、粘土含量、等级、空隙含量、破裂指数、吸水率、需水量和需水量）的物理力学性能经济评价总投资、经营估量总资本投资包括直接固定资本和启动成本（深圳市规划和自然资源局，2022年）固定资本包括固定厂房租金（现场回收模式中没有土地和固定厂房成本）以及购买和安装分别设备的费用（例如，水管、电力、电缆、暂时建造物、土地硬化、地磅、堆场改善、清洁设备和辅助设施）表1报告了估算具体信息设备成本是从市场调查中得到的，市场调查是指在中国创造的设备价格这里使用的分别设备的处理本事为200t/h安装成本是特定于设备的（吊装，焊接钢管）土地成本是深圳固定厂房的平均租金价格，而启动成本用于支付启动阶段的固定厂房使用费（如办公用品、保险、设备测试等）此外，我们假设在固定式工厂使用寿命之后，转售固定式工厂设施不会产生进一步的资本成本或收入

2.

6.

2.收入收入来自销售再生砂和与建造企业支付的“挖掘土壤处理”相关的服务费目前再生砂的信息价格为

17.3美元/吨，“开挖土壤处理’的服务费约为

7.9美元/吨（数据来自实地讨论）盈利本事分析利用评估净现值（NPV）,内部收益率（IRR）,投资回报率（ROI）,投资回收期，生产成本，最低销售价格，毛利和净利润，讨论了两种回收模型的盈利本事毛利润是利用从年度收入中扣除年度运营成本而得到的它是盈利本事的指标增值税（3%）也被计入净利润利用将将来现金流贴现为现值，净现值（NPV）（等式

（1））建立了模型在囫囵回收设备生命周期（1年）内的盈利本事假如NPIZ为正，则该程序是有利可图的，反之亦然

（1）其中f是寿命（年）;c0是初始投资;Ct是f期间的净现金流;和d是贴现率内部收益率也是投资效率的重要指标，等于/\/尸1/=0时的贴现率（来自等式

（1））投资回收期是收回投资成本所需的时光同时，现金回报率（不考虑回收设备生命周期的剩余价值）由投资回报率（ROD表示此外，投资回报率定义如飞

（2）使用每年的累积现金流来评估固定工厂生命周期内的现金流趋势在贴现现金流分析中，IRR是使现金流的NPV等于零的贴现率当终于现金价值为零时，IRR的数值获得确认敏感性分析举行敏感性分析，以评估不同变量对经济绩效的影响对总销售收入和生产成本举行了自立评估，并在挖掘土壤回收设备使用寿命开头时设定为±5%至土50%的变化以8%的贴现率，NPV被用作指标

3.结果

3.

1.质量平衡分别设备的最大处理本事为每小时200吨，天天对开挖土壤的总处理量约为2000吨（TPD）工作周期为每班10小时,初始操作天天仅应用一班图4显示了囫囵土壤分别过程中的质量平衡信息平均而言，在处理1吨挖掘的土壤时，大约

0.57吨再生砂能够回收通过其他残留废物和粘土的处置必需利用额外的垃圾填埋场举行处理

3.

2.分别设备、生产实验分别设备设置在钢箱中，避开噪音和粉尘污染图5显示了土壤分别设备的终于配置挖掘出的土壤被铲入进料和分别系统（图5b）,该系统不仅去除了可能对挖掘土壤中的分别设备造成损坏的废钢，并擦洗挖掘出的土壤以产生细小的骨料•，而且还研磨回收的沙子以去除颗粒上的锐利边缘和角元素以改善外形经过擦洗和研磨后，将细骨料送入筛网中，以去除大尺寸宝石（

24.75mm）并控制细骨料的分级最后，将上述材料送入螺旋垫圈，以除去细骨料中残留的细小淤泥分别回收的沙子后,将浆料泵入浓缩物和过滤系统以循环水（图5c）最后，回收的沙子和滤饼利用收集系统积累起来（图5d）大多数滤饼在经过上述处理后被运往垃圾填埋场然而，因为细砂回收机，滤饼中残留了少量沙子因此，滤饼适用于陶瓷的创造因此，应当设计一种能够削减碳排放的新型环保煨烧工艺，以有效创造滤饼33物理和机械性能虽然挖掘出的土壤是从深圳各地建造工地的不同基坑中收集的，但再生砂的基本性能差异很小表2报告了再生砂的物理和机械性能，图6描绘了相应的分级曲线全部参数（表观密度、积累密度、空隙含量、细度模块、粘土含量、破裂指数、吸水率）均符合中国技术要求标准和实验办法，但使用隧道掘进机从土壤中挖出的沙子除外，该标准太细而无法满足标准总资本投资、经营成本固定资产成本包括设备和建设，而运营成本包括土地和固定厂房、劳动力、能源、水、絮凝剂和处置成本以及税收请注重，现场回收模型中没有土地和固定工厂成本该设备的费用为3,140,157美元，包括一台挖掘的除土仪、两辆叉车和一台挖掘机处置成本显示，2022年滤饼填埋场和运送平均倾倒费分离为2,031,496美元和1,218,898美元年度总运营成本分离为6,481,732美元和3,068,346美元结果表明，运行成本越高，处置费用越大收益、盈利本事分析表3列出了固定回收厂得到的收入利润来自出售再生砂和为“挖掘土壤处理”提供的服务费回收固定装置的平均年收入为7,912,254美元使用盈利本事分析，利用净现值（NPV）,内部收益率（IRR）,投资回报率（ROI）,毛利润，净利润，投资回收期和现金流评估经济绩效回收固定式工厂实现了盈利，每年产生的净利润（1,283,386美元）和正净现值（6,776,378美元）就是明证从内部收益率（

28.03%）和投资回报率（

31.4%）来看，固定式工厂在挖掘土壤回收案例中具有经济效益此外，最短的投资回收期为

3.68年，贴现率为8%（图7a）表4报告了现场回收模式产生的收入利润来自出售再生砂和为挖掘的土壤处理提供的服务费，以及转化为挖掘土壤回收利润的运送费用现场回收模式的年收入为47,473,543美元据观看，该模型比固定式工厂回收案例（1,400,079美元）和正净现值（8,305,197美元）、内部收益率（

60.12%）和投资回报率（

37.1%）更有利可图此外，最短的投资回收期为

2.71年，贴现率为8%（图7b）利用估算资本投资，运营成本和创收来分析经济绩效然后举行盈利本事分析，累积净现金流和敏感性分析敏感性分析回收设备的方案运营期为10年，因此预计经济环境会波动，并有可能给企业带来赤字的风险我们采纳敏感性分析来确定哪个变量对回收业务的经济影响最大这是利用转变最有影响力的参数（例如，开挖土壤处理的服务费，设备成本，再生砂销售，劳动力成本，处置成本以及土地和固定工厂成本）来实现的在回收设备使用寿命开头时，参数从士5%到±50%不等图8a,b显小/结果固定式工厂回收模型对设备和劳动力成本不太敏感特殊是，增强50%的设备成本，净利润率、净现值和内部收益率分离降低了

18.7%、

21.2%和

49.6%,投资回收期为

4.6年此外，回收砂的销售被确定为对囫囵项目产生最大的影响再生砂价格下降5%将使净利润率、净现值和内部收益率下降

14.5%、

18.3%、

23.1%,投资回收期为

4.0年

4.研究囫囵回收过程从开挖的土壤中提取了50%以上的骨料，但仍有约40%的滤饼被填埋，这部分材料将来需要讨论和资源通过，以实现开挖土壤的彻低综合通过随着技术障碍的消退和质量控制的强化，需求将进一步扩大，这将使挖掘土壤的回收产品不仅用于大坝和道路建设，还用于生产建造物中的水泥，砂浆和结构混凝土［45］按照3中描述的分析，绘制了两个挖掘土壤回收模整的现金流，如图4所示图中显示了最短的投资回收期，固定式工厂回收约为

3.68年，现场回收约为

2.71年相比之下，一些国家立法文件使用8年的投资回收期来参考经济可行性［14］现场回收模式的最短投资回收期比固定式工厂回收办法的最短投资回收期短一年同时，现场回收模式的内部收益率大约是固定式工厂回收的内部收益率的两倍但是，必需考虑现场回收的限制因为挖掘项目的进度和过程，现场回收无法保证延续运行，其运行时光通常以3至5个月的周期当一个过程完成后，它被运输到另一个建造工地，开头新的回收行动两种回收模式的开挖土壤投入装机容量均为200吨/小时，并可以分离处置60万吨（固定式植物回收）和36万吨（现场回收）挖掘土壤该固定式工厂仅在运营的第一年就收集了约862万美元在运营平台期间，再生砂的总年成本约为648万美元，即使考虑到每年的运营成本为753万美元，再生砂的销售收入也快速超过了累计总成本另一方面，现场回收收集约517万美元，而高原的年度运营成本和工作时光却更少以目前的价格计算，这种经济模式在囫囵十年期间的总体效益为近7912万美元（固定式植物回收）和4747万美元（现场回收），仅来自挖掘土壤处理和再生砂销售的服务费洞期成本仅计6,964万美元（固定式工厂回收）和3,282万美元（现场回收），业主可得到947万美元（固定式工厂回收）和1,466万美元（现场回收）盈余分离比较表明，固定式植物回收处理了更多的挖掘土壤，而现场回收则更有效，更有利可图它假设抱负的操作条件，例如挖掘土壤处理的服务费，再生砂的销售价格，设备成本，劳动力成本，生产成本，处置成本和场地租赁成本与估量的一样高因为这些条件在设施安装时能够而且可能会发生变化，因此对它们对NPV的影响举行了敏