Alheji Ayman Khaled B,于娟,吳雨婷,王立雄
(天津大學 建筑學院;天津市建筑物理環(huán)境與生態(tài)技術(shù)重點實驗室,天津 300072)
近年來,中國正從國家層面加速推行垃圾分類制度。2019年6月,住建部、發(fā)改委、生態(tài)環(huán)境部等九部門聯(lián)合印發(fā)《住房和城鄉(xiāng)建設部等部門關(guān)于在全國地級及以上城市全面開展生活垃圾分類工作的通知》,要求全國地級及以上城市今年全面啟動生活垃圾分類工作,2025年前基本建成垃圾分類處理系統(tǒng)。2019年7月1日《上海市生活垃圾管理條例》正式實施,上海率先進入“史上最嚴”的垃圾分類新時代。
垃圾分類處理不是新鮮詞匯,日本垃圾管理特別是垃圾分類處理技術(shù)世界聞名:日本垃圾減量處理率超95%,循環(huán)再利用率達20%,個別地區(qū)人均垃圾日產(chǎn)量達到“零垃圾”[1]。目前,中國的垃圾分類處理研究多是借鑒日本[2]、德國[3]、瑞典[4]等國的成功經(jīng)驗,從法律、公共管理等視角探討垃圾的治理問題,提出“治理機制強調(diào)公民參與(分類)的同時,中國必須要結(jié)合自身情況進行創(chuàng)造性的(處理體系)變革”[5-6],也有學者從社會學、心理學、經(jīng)濟學領(lǐng)域?qū)幚韱栴}進行研究,基本是從宏觀的理論層面進行的系統(tǒng)分析??傮w來說,前端的分類介紹很詳細、后端的利用卻很粗放,這是目前中國垃圾分類處理的主要矛盾[7]。
筆者通過統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析中國城市生活垃圾處理現(xiàn)狀,解析居民分類習慣與國家層面的處理技術(shù)實施之間的矛盾,提出城市生活垃圾處理的目標;并借鑒成熟的生態(tài)城市指標體系動態(tài)系統(tǒng)模式,建立相對應的城市生活垃圾管理決策、執(zhí)行與監(jiān)管層面的動態(tài)指標體系系統(tǒng),為中國此類研究奠定微觀操作層面的數(shù)據(jù)基礎。
城市生活垃圾的處理一般包括回收再利用和無害化處理。目前,中國的垃圾回收再利用是民眾自發(fā)的小眾行為,無害化處理是占據(jù)主導地位的處理方式,包括衛(wèi)生填埋、焚燒和堆肥。
1)衛(wèi)生填埋操作技術(shù)相對簡單,投資費用較小,但侵占土地嚴重,并存在土壤和地下水污染的可能性。
2)堆肥技術(shù)成熟,減量化和資源化效果較好,但僅可以處理廚余等垃圾中有機部分,殘渣較多,產(chǎn)生臭味。
3)焚燒技術(shù)復雜,投資和處理費用高昂,但處理速度快、減容性好,燃燒熱能可回收,爐渣(殘渣)可作為道路路基基料等回收再利用,能夠做到徹底無害化,資源化效果好。因此,焚燒將成為垃圾處理的主要方式,2011年日本全國80%的一般生活垃圾通過焚燒方式處理,只有1.3%被填埋[1]。
表1為國家統(tǒng)計局網(wǎng)站統(tǒng)計的全國城市生活垃圾產(chǎn)出及處理數(shù)據(jù),由表1可以看出,城市人口增量致使中國生活垃圾產(chǎn)量日益加劇,且城市生活垃圾處理方式相對落后。
中國城市生活垃圾產(chǎn)量(生活垃圾產(chǎn)生量不易得,用清運量代替)由2004年的15 509萬t增長到2017年的21 521萬t。世界銀行2012年報告指出[8],2004年,中國已經(jīng)超過美國成為世界上最大的固體廢棄物產(chǎn)生國,2030年,中國的固體廢棄物年產(chǎn)生量將是美國的2倍。實際上,中國每年的垃圾人均日產(chǎn)量相對穩(wěn)定,見圖1,這就意味著,生活垃圾產(chǎn)量日益增多的主要原因是城市化進程加快和人口增多。
數(shù)據(jù)顯示,中國無害化處理總量和3種方式的處理量均成增長趨勢。無害化處理率已從2004年的52.1%提高到2017年的97.7%。同時,如圖2所示,衛(wèi)生填埋占比呈下降趨勢,但至2017年仍占57.2%;焚燒占比增勢顯著,至2017年已占40.2%,但仍與日本等先進國家相差較遠;堆肥所占比例較小,且近年來趨于穩(wěn)定。
表1 中國城市生活垃圾產(chǎn)出及處理統(tǒng)計數(shù)據(jù)
注:統(tǒng)計局未列出堆肥處理量2011年至2017年的數(shù)據(jù),本表數(shù)據(jù)為“無害化處理量減填埋和焚燒處理量”。
圖1 中國城市生活垃圾人均日產(chǎn)量(均值0.69 kg)
圖2 中國城市生活垃圾處理情況
另外,有調(diào)研數(shù)據(jù)顯示,中國城市垃圾中可回收物占比27.94%(其中,塑料12.6%、紙張8.89%、織物3.28%、金屬1.07%、玻璃2.1%)[9]。無害化處理率97.7%的數(shù)值表明,目前并未實現(xiàn)這部分物資的回收循環(huán)利用。
中國城市生活垃圾處理的實施難度除了來自技術(shù)本身外,還與民眾垃圾分類的執(zhí)行力度相關(guān),雖然,民眾日益認識到垃圾分類處理的重要性和其所具有的環(huán)保效力,但分類的執(zhí)行力度受到其認識模糊性和分類習慣的制約。中國居民一般按照能否“賣錢”來分類垃圾:紙殼、塑料、玻璃瓶等賣給“體制外”的垃圾收運主體;廚余垃圾和廢電池等有害垃圾則混扔給“體制內(nèi)”垃圾收運主體。因此,雖然中國城市推行了多年垃圾分類試點,但并沒有取得實效[10]。
中國城市生活垃圾管理急需解決生活垃圾產(chǎn)量日增與處理落后之間的矛盾、分類習慣與處理實施之間的矛盾。但同時,基于中國城市生活垃圾的產(chǎn)出、處理現(xiàn)狀及居民的垃圾分類習慣,無法“一刀切”地參考垃圾分類處理先進國家的管理經(jīng)驗,而是還需要立足于實際需要,建立適合中國的管理體系,以保障在前端的垃圾分類推進落實之后,后端的垃圾處理亦能夠切實可行,達到城市垃圾管理全過程的科學、合理、有效。
在城市化進程加快和人口增多導致的城市資源與能源快速消耗的現(xiàn)狀下,生態(tài)城市理論創(chuàng)立,成為緩解全球生態(tài)危機的重要策略之一。生態(tài)城市的指標體系是生態(tài)城市理論內(nèi)涵的具體化[11],也是指引生態(tài)城市發(fā)展建設的量化方法[12]。生態(tài)城市指標體系的制訂經(jīng)歷了靜態(tài)系統(tǒng)到動態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展過程。
既有指標體系的建立,包括指標選擇和標準值設定兩方面內(nèi)容。
指標的選擇有以下兩種方式:
1)從社會、經(jīng)濟和自然3個子系統(tǒng)的分析出發(fā)構(gòu)成的指標體系[13]。
2)從城市生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和協(xié)調(diào)度來考慮建立的指標體系[14]。
標準值的設定一般統(tǒng)籌以下5種方式[11]:
1)根據(jù)現(xiàn)有理論,通過專家判斷的方式將定性指標定量化。
2)凡已有國家標準或國際標準的指標采用規(guī)定的標準值。
3)參考國際發(fā)達國家的量化指標值作為標準值。
4)參考生態(tài)化程度較高的城市現(xiàn)狀值作為標準值。
5)參考中國城市的現(xiàn)狀值作趨勢外推,確定標準值。
中新天津生態(tài)城是世界上第一個對既有指標體系進行優(yōu)化升級,建立動態(tài)指標體系系統(tǒng)的生態(tài)城市。如圖3、圖4所示[12]。
圖3 指標體系動態(tài)更新機制
圖4 指標優(yōu)化升級流程
1)動態(tài)指標體系系統(tǒng)由指標體系、運行體系和評估體系3部分支撐,對應決策、執(zhí)行和監(jiān)督的周期循環(huán),實現(xiàn)指標體系的動態(tài)更新機制。
2)指標的修正與更新,一是考慮內(nèi)在因素影響,如指標值選取標準偏高,導致指標可達性弱,或指標值選取標準偏低,導致指標滯后,無法準確指引發(fā)展建設等問題;二是考慮外部條件變化,如新的發(fā)展要求與標準出臺,對指標項的更新。
動態(tài)指標體系系統(tǒng)是在保證發(fā)展目標不變的前提下,根據(jù)外部要求的變化和實際建設情況,根據(jù)考核評估的結(jié)果,重新確定各指標的標準值,及時對指標體系進行調(diào)整、更新與優(yōu)化,形成開放的指標體系,以彈性的形式對接新建設和管理需求,保證指標體系的時效性、先進性與可達性,避免了既有指標體系出現(xiàn)的指標時效等問題。
生態(tài)城市建設是一項復雜的系統(tǒng)工程,天津中新生態(tài)城的發(fā)展歷程分為4個階段:建設規(guī)劃設計階段、初步建設階段、全面建設階段和運行管理階段。優(yōu)化升級前的既有指標體系更側(cè)重對規(guī)劃建設類指標的設置,從指標體系設立至今的十年間,達標率91%的中新天津生態(tài)城生態(tài)環(huán)境顯著改善,2012年被評為“全球綠色城市”。升級后的指標體系覆蓋面廣,且針對不同發(fā)展階段有側(cè)重點,完善未完成指標的同時,響應國家對城市的“綠色、生態(tài)、低碳”發(fā)展提出更高要求,保證了對發(fā)展全過程的有效指引,2018年,天津中新生態(tài)城成為世界城市峰會上生態(tài)城市建設的“綠色樣板”。
綜上,動態(tài)指標體系系統(tǒng)考慮區(qū)域差異和發(fā)展階段,在目標導向(外部條件變化)和問題導向(內(nèi)在因素影響)的指引下,既借鑒成功案例,又立足于自身實際需要,是及時更新的動態(tài)、開放的指標體系系統(tǒng),保證了指標體系的持續(xù)先進性與科學性,有效指引規(guī)劃、建設和管理全過程,充分發(fā)揮了指標體系的支撐引領(lǐng)作用。
借鑒生態(tài)城市動態(tài)指標體系系統(tǒng),如表2所示,城市生活垃圾處理的動態(tài)指標體系系統(tǒng)建立包括由目標層、指標層和限值層構(gòu)成的指標體系;由政策導引、經(jīng)濟補償、技術(shù)策略和管理監(jiān)督構(gòu)成的執(zhí)行體系;由控制層、加分項和評估層構(gòu)成的評估體系。
3.1.1 目標層 目標層來源于城市固體廢物的“三化”處理原則,其中,無害化目標是前提,減量化和資源化目標是發(fā)展方向。鑒于中國2017年的垃圾無害化處理率已達97.7%,因此,將減量化和資源化作為目標。
3.1.2 指標層
1)回收率 垃圾分類的最終目的是實現(xiàn)垃圾各個層級的回收再利用,第1層級的回收是指城市垃圾中的可回收物,包括:塑料、紙張、織物、金屬和玻璃,因此,達到減少廢物容量的目標?;厥章适沁@5類垃圾的清運量與總清運量的百分比值??紤]中國目前回收率較低的現(xiàn)狀,回收率不考量回收之后的再利用效率,是相比“回收利用率”低要求的指標。
將回收率作為指標層的第1項參數(shù),是響應目前中國全面開展垃圾分類的工作部署,以體現(xiàn)垃圾分類的最為直接的資源效益。
2)人均產(chǎn)出減量率 從根源上實現(xiàn)減量化目標,則需要減少城市生活垃圾的產(chǎn)生量。垃圾產(chǎn)生量與人口數(shù)量顯著相關(guān),因此,排除城市人口影響,人均產(chǎn)出減量率是更為合理的指標參數(shù)。
人均產(chǎn)量減量率=[(當年人均產(chǎn)量-基準年人均產(chǎn)量)/基準年人均產(chǎn)量]×100%
表2 城市生活垃圾處理動態(tài)指標體系系統(tǒng)
其中,人均產(chǎn)量=生活垃圾清運量/城鎮(zhèn)人口
目前,中國生活垃圾的清運僅覆蓋城鎮(zhèn)層級,因此,人口數(shù)量使用城鎮(zhèn)人口統(tǒng)計值。
3)處理方式占比 垃圾分類的深層級回收是指對處理之后產(chǎn)生的、具有使用價值的物質(zhì)和能源的回收再利用,即實現(xiàn)資源化目標。考慮到量化這些物質(zhì)和能源的困難性,使用具備不同資源化效益的3種處理方式的處理占比作為指標。
3.1.3 限值層 對應《住房和城鄉(xiāng)建設部等部門關(guān)于在全國地級及以上城市全面開展生活垃圾分類工作的通知》的“今年啟動、2020年試點、2022年部分覆蓋、2025年基本建成”的階段計劃,限值層按這4個年份分設4個階段。限值是依據(jù)可獲得的2017年之前的統(tǒng)計值,預測2019年指標值(基準值),然后考慮目前中國現(xiàn)狀,提出后3個階段的指標值要求:2020年為初期規(guī)劃實施階段,或未見成效,因此,指標值近似但必須不差于2019年基準值;2022年為全面實施階段,初見成效,指標值明顯優(yōu)化;2025年為運行管理階段,成效穩(wěn)定,指標值穩(wěn)步優(yōu)化。以下是對各指標參數(shù)值的來源、可行性和效力的解析。
1)回收率 鑒于2017年無害化處理率為97.7%,推測目前中國城市垃圾的可回收物回收率極小,因此,將2019年的回收率限值(基準值)設定為>0%。參考已有調(diào)研數(shù)據(jù)統(tǒng)計值[9]:“中國城市垃圾中可回收物占比27.94%”,預測2019年及之后的可回收物占比約為30%,2025年的最終回收率限值設定為≥30%。
全面部署并嚴格管控垃圾分類工作,將實現(xiàn)可回收物的高效回收,是保證回收率指標可行性的關(guān)鍵。
圖5所示可回收物回收率指標限值趨勢曲線呈逐年持續(xù)平穩(wěn)增長趨勢,表明本指標的指標效力為穩(wěn)步實施狀態(tài)。
圖5 回收率指標限值效力
2)人均產(chǎn)出減量率 2014—2017年的垃圾清理量增量和城鎮(zhèn)人口增量均相對穩(wěn)定,因此,可用于預測人均日垃圾產(chǎn)量值。2025年產(chǎn)出減量率≥50%的最終目標,是參考了“2030年,中國的固體廢棄物年產(chǎn)生量將是美國的兩倍”而設定[8],雖中美兩國人口相差約4倍,但兩國國土面積相差無幾,因此,對垃圾容量要求為同一級別。2014年至2025年人均日垃圾產(chǎn)量及產(chǎn)出減量率計算,見表3。
表3 人均日垃圾產(chǎn)量及產(chǎn)出減量率計算
注:①預測值增量1220和2144為前3年增量的均值;②人均日垃圾產(chǎn)量計算值=垃圾清運量/城鎮(zhèn)人口;③人均產(chǎn)出減量率計算值=當年人均日垃圾產(chǎn)量目標值/2019年人均日垃圾產(chǎn)量值。
基于0.77 kg的產(chǎn)量基準值,產(chǎn)出減量率≥50%的目標值對應日均產(chǎn)量約為0.39 kg(0.77×50%)。鑒于“可回收物占比27.94%”的數(shù)據(jù)[9],即回收量約0.22 kg(0.77×27.94%),因此,產(chǎn)出源頭的減量負荷實際約為0.17 kg。鑒于統(tǒng)計數(shù)據(jù)中最大值0.78 kg與最小值0.65 kg的差為0.13 kg,即依靠民眾自身減量彈性即可實現(xiàn)0.13 kg的減量負荷,因此,可認定本指標具備可行度。
圖6所示的人均日垃圾產(chǎn)量目標曲線趨勢表明,依據(jù)本指標限值,人均日垃圾產(chǎn)量顯著下降;人均產(chǎn)出減量率曲線趨勢呈逐年持續(xù)平穩(wěn)上升趨勢,表明本指標的指標效力為穩(wěn)步實施狀態(tài)。
3)處理方式占比 從圖2可知,2012年之后,填埋、焚燒和堆肥3種處理方式占比的變化趨勢相對穩(wěn)定,因此,取2014—2017年數(shù)值預測處理占比數(shù)值。2025年各處理方式占比最終限值,是參考了“2011年日本全國80%的一般生活垃圾通過焚燒方式處理,只有1.3%被填埋”而設定[1]。2014—2025年各處理方式占比統(tǒng)計值和預測值,見表4。
圖6 人均日產(chǎn)垃圾減量指標限值效力
表4 3種處理方式占比統(tǒng)計值和預測值
續(xù)表4
日本、德國等垃圾分類處理先進國家已實現(xiàn)的處理占比數(shù)值證明了實現(xiàn)本指標的可能性。因此,充分借鑒其他國家先進的分類處理技術(shù),加大中國技術(shù)及設施設備的投資力度,是保證處理占比指標可行性的關(guān)鍵。
圖7所示的3種處理方式占比曲線趨勢表明,依據(jù)本指標限值,焚燒處理占比顯著提升、填埋處理占比顯著下降,處理占比指標效力為高效實施狀態(tài)。
圖7 3種處理方式占比指標限值效力
3.2.1 執(zhí)行體系 依據(jù)限值層各指標參數(shù)值的可行性解析,指標體系的執(zhí)行需要滿足3方面要求:1)需要全面部署并嚴格管控垃圾分類工作,加大可回收物的回收力度;2)加強民眾的垃圾減量參與度和執(zhí)行度;3)充分借鑒其他國家先進的分類處理技術(shù),加大中國技術(shù)及設施設備的投資力度。
借鑒生態(tài)城市建設管理的執(zhí)行體系,將這3方面要求的具體實施劃分為政策引導、經(jīng)濟補償、技術(shù)促進和管理監(jiān)督4個層面執(zhí)行,既分析社會、經(jīng)濟、自然3個子系統(tǒng),也考慮指標體系的結(jié)構(gòu)、功能和協(xié)調(diào)度。
城市生活垃圾處理執(zhí)行體系的舉例解析見表1,建立具有高效執(zhí)行力度的執(zhí)行體系,勢必需要國家層級的立法保障和資金與管理的投入,在此不作詳細論述。
3.2.2 評估體系 依據(jù)目前對限值層各指標參數(shù)效力的解析,雖然能初步證明指標體系的資源效益,但在具體實施過程中,也會出現(xiàn)新的內(nèi)在因素影響和外部條件變化。因此,需要通過評估體系監(jiān)督指標體系的實施效度。
1)是否達到指標限值要求是對指標體系最基礎的評估,是判定指標及限值是否調(diào)整的依據(jù)。
2)指標實際值與限值的差額是對執(zhí)行體系的評估。得分項加分,能夠鼓勵技術(shù)、管理創(chuàng)新和提高,得分項減分,則調(diào)整下一階段的指標體系要求和執(zhí)行體系力度。
3)根據(jù)考核評估的結(jié)果,重新確定各指標的標準值,及時對指標體系進行調(diào)整、更新與優(yōu)化,形成開放的動態(tài)指標體系系統(tǒng)。
在諸如“各城市生活垃圾管理條例新規(guī)”等政策目標導向、中國目前垃圾分類與處理之間的矛盾所導致的現(xiàn)狀問題導向的指引下,開展城市生活垃圾分類處理動態(tài)指標體系研究,切實落實“減量化、無害化、資源化”的城市生活垃圾三化處理目標,制定合理的可量化、易操作的指標參數(shù),并設置基于現(xiàn)狀、同時參考先進經(jīng)驗的,具有可行性的高效力的階段指標限值,為城市生活垃圾的管理決策提供指標體系量化依據(jù);開放的執(zhí)行體系和評估體系保障管理決策的執(zhí)行力度和效度。城市生活垃圾分類處理動態(tài)指標體系系統(tǒng),基于可回收物回收率的實施實現(xiàn)城市生活垃圾容量減少30%,并與從源頭控制產(chǎn)生量的人均產(chǎn)出減量率舉措并行,實現(xiàn)城市生活垃圾產(chǎn)生量減少50%,進一步規(guī)劃生活垃圾處理方式,實現(xiàn)垃圾零填埋和焚燒占比95%以上,通過最大化資源效益的處理方式,實現(xiàn)生活垃圾處理后的物質(zhì)和能源高效回收利用,旨在支撐并引導城市生活垃圾分類與處理的規(guī)劃、建設和管理全過程,充分發(fā)揮垃圾分類處理所具備的資源效益,從而為促進城市生態(tài)的良性發(fā)展貢獻一份力量。