綠色垃圾資源化的經(jīng)濟(jì)與生態(tài)效益評價
——以佛山市禪城區(qū)為例

張展杰，劉淑娟，2，魏興琥，2，何潤華

（1.佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院；2.廣東省西江北江流域生態(tài)文明建設(shè)與可持續(xù)發(fā)展中心，廣東 佛山 528000）

隨著我國城市化的推進(jìn)，城市人口逐漸增長，其每天產(chǎn)生的綠色垃圾也不斷增加。因居民環(huán)保意識較弱，早在2004年，中國就超越美國成為世界上最大的垃圾生產(chǎn)國。綠色垃圾是指無污染可回收再利用的垃圾，其潛在著巨大的經(jīng)濟(jì)與生態(tài)效益。若大量的城市綠色垃圾得不到有效處理，將破壞城市生態(tài)環(huán)境，也使得綠色垃圾中大量有用資源被浪費(fèi)。

在我國，由于居民對綠色垃圾缺乏足夠認(rèn)識，人們往往忽視綠色垃圾的資源化。綠色垃圾資源化利用項(xiàng)目在生態(tài)方向上具有廣闊的前景，是生態(tài)利用的前沿性研究課題，是垃圾利用分支上的新研究動向。本文通過對佛山禪城綠色垃圾資源化利用現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查，得出焚燒處理和填埋處理是禪城區(qū)目前兩種主要的垃圾處理方式。在研究過程與方法方面，本文通過構(gòu)建綠色垃圾的經(jīng)濟(jì)與生態(tài)效益指標(biāo)體系，對四種綠色垃圾資源化利用路徑進(jìn)行效益評價，以期得出最佳的綠色垃圾資源化利用路徑。

1 綠色垃圾現(xiàn)狀

1.1 綠色垃圾概念

綠色垃圾是指對環(huán)境無污染的垃圾，能夠回收利用并轉(zhuǎn)化成其他具有經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益的材料，如園林綠化垃圾、無害生活垃圾和食物垃圾等。它們潛在著巨大的經(jīng)濟(jì)與生態(tài)效益，若大量的綠色垃圾得不到有效處理，將造成垃圾中大量有用資源的浪費(fèi)[1]。利用科學(xué)技術(shù)處理和循環(huán)利用綠色垃圾，能充分發(fā)揮綠色垃圾的巨大潛力。

1.2 禪城區(qū)綠色垃圾資源化利用現(xiàn)狀

原環(huán)境保護(hù)部發(fā)布的《2016年全國大、中城市固體廢物污染環(huán)境防治年報》顯示，佛山以328萬t排名2015年全國城市生活垃圾產(chǎn)生量第10位，其中禪城區(qū)每日產(chǎn)生的生活垃圾占佛山五區(qū)的21%。禪城區(qū)城市綜合管理局提供的資料顯示，禪城區(qū)生活垃圾經(jīng)過垃圾收集站處理后，部分轉(zhuǎn)運(yùn)到南海區(qū)生活垃圾焚燒廠進(jìn)行焚燒處理，高達(dá)850℃的爐內(nèi)溫度可保證有害成分物質(zhì)充分燃燒分解。而產(chǎn)生的煙氣經(jīng)處理后排入大氣，排放標(biāo)準(zhǔn)符合甚至優(yōu)于歐盟垃圾焚燒污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[2]。垃圾燃燒產(chǎn)生的熱能，會經(jīng)焚燒廠的特殊設(shè)備轉(zhuǎn)化為電能，從而有效利用焚燒垃圾產(chǎn)生的熱能。禪城區(qū)少部分的垃圾會被進(jìn)行填埋處理，綠色垃圾與城市普通垃圾混合處理未進(jìn)行分類，這兩種方式既不符合環(huán)保要求，又浪費(fèi)資金。由于政府資金短缺及科學(xué)技術(shù)比較薄弱，在二三線城市綠色垃圾得不到高效利用。

1.3 國內(nèi)外綠色垃圾資源化利用現(xiàn)狀

因?yàn)槌鞘芯G化率日益增加，北京市早在2007年綠色垃圾年產(chǎn)量就超過200萬t，然而這些垃圾絕大多數(shù)作為固體廢物填埋，得不到高效資源化利用[3]。在珠三角地區(qū)，廣州、深圳對道路綠化垃圾、景觀垃圾利用潛力有較早的認(rèn)識，除了填埋和焚燒，也大力開發(fā)堆肥與建材化利用等方式?？梢姡覈痪€城市對綠色垃圾的資源化利用研究開展比較晚。而早在20世紀(jì)90年代，發(fā)達(dá)國家就意識到綠色垃圾的市場前景。美國很多家庭都有前院草坪，每戶家庭清理草坪后都會堆放好，等專門清理園林綠色垃圾的清潔車來收集，再轉(zhuǎn)運(yùn)到特定的收集站用于堆肥[4]。

2 綠化垃圾的資源化利用路徑

目前，綠色垃圾的處置方法多種多樣，其中包括綠色垃圾堆肥、焚燒、建材化利用、能源化利用、生產(chǎn)生物質(zhì)顆粒燃料等[5]。在經(jīng)濟(jì)與生態(tài)效益最大化的前提下，要求把綠色垃圾資源化且節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境，傳統(tǒng)利用路徑已不能滿足要求。

2.1 焚燒發(fā)電

綠色垃圾焚燒發(fā)電是利用高溫加速垃圾中的水分干化，使它們?nèi)紵a(chǎn)生熱量，然后通過設(shè)備的特殊處理將熱能轉(zhuǎn)換為電能傳送到城市電網(wǎng)。垃圾焚燒后產(chǎn)生的殘?jiān)苌?，可以說是綠色垃圾處理最徹底的方法，能盡可能地殺死病原體，使垃圾中有機(jī)物徹底碳化，將污泥的體積減到最少。據(jù)計(jì)算，如果1 t綠色垃圾中的有機(jī)物全部燃燒，能夠轉(zhuǎn)化成400 kW·h電能，利用焚燒產(chǎn)生的熱能發(fā)電，能減少煤炭資源的使用，節(jié)省石化資源，而且更環(huán)保[6]。

2.2 堆肥農(nóng)用

綠色垃圾堆肥農(nóng)用分兩類，一種是生產(chǎn)土壤改良添加物，另一種是生產(chǎn)有機(jī)肥[7]。綠化垃圾中營養(yǎng)元素的含量決定了這兩種堆肥方式的具體路徑。若有機(jī)質(zhì)含量和營養(yǎng)元素含量高，在堆肥過程中適當(dāng)加入一些氮、磷、鉀肥，使其符合有機(jī)肥的標(biāo)準(zhǔn)；若營養(yǎng)元素含量低，綠化廢棄物則可以堆肥生產(chǎn)土壤改良添加物。綠色垃圾經(jīng)堆肥工藝處理一周左右，即可應(yīng)用到園林綠地改良土壤。

2.3 建材化利用

綠色垃圾含有大量的無機(jī)物，如園林垃圾的樹枝細(xì)干、枝杈碎屑等與許多建筑原材料的成分相似，通過對綠色垃圾建材化的利用，可以豐富垃圾的資源化利用路徑。建材化利用可以減少對木材資源的使用，使建筑理念更綠色環(huán)保。目前，建材化利用的方法主要有垃圾制磚，垃圾制景觀園林、制木材等。

2.4 生產(chǎn)生物質(zhì)顆粒燃料

城市綠化垃圾中的落葉碎屑、樹枝細(xì)干等園林垃圾較多，人可以利用城市園林綠化垃圾生產(chǎn)生物質(zhì)顆粒燃料，可將其用于居民炊事、工業(yè)鍋爐燃料等。與煤、石油、天然氣等化石燃料相比，生物顆粒燃料來源更豐富，價格更低廉，使用更方便，便于運(yùn)輸、儲存，更清潔環(huán)保，且可通過轉(zhuǎn)化垃圾而成，更重要的是低硫、低灰和幾乎沒有廢氣[8]。

3 效益評價設(shè)計(jì)、過程及結(jié)果分析

綠色垃圾的資源化利用是使經(jīng)濟(jì)與生態(tài)效益最大化，且資源化利用的途徑要節(jié)省資源，做到垃圾循環(huán)再利用。評價資源化利用路徑的效益時，選取的指標(biāo)必須符合中國特色社會主義的建設(shè)。因此，本文確定對綠色垃圾不同處理方式下的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益兩個方面展開評價，其中經(jīng)濟(jì)效益包含運(yùn)行費(fèi)用、項(xiàng)目投資、產(chǎn)品收益和節(jié)約資源；生態(tài)效益包含大氣污染、水污染、土壤污染和占地面積。通過對綠色垃圾經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益的要素層進(jìn)行指標(biāo)賦值，筆者分別對效益評價指標(biāo)體系的要素層進(jìn)行指標(biāo)賦值，然后根據(jù)熵值法計(jì)算出各項(xiàng)指標(biāo)的熵值，進(jìn)而求出各指標(biāo)權(quán)值。然后對它們進(jìn)行綜合評價，分別確定定量與定性指標(biāo)的評判指標(biāo)計(jì)算值，即它們的評價標(biāo)準(zhǔn)，再確定其隸屬函數(shù)。最后根據(jù)模糊綜合評價法得出最終最佳的綠色垃圾資源化利用方式，其由最大隸屬度確定[9]。

3.1 指標(biāo)權(quán)重的確定

3.1.1 指標(biāo)賦值

把綠色垃圾資源化經(jīng)濟(jì)與生態(tài)效益的效益評價指標(biāo)分為定量和定性指標(biāo)，其中把占地面積、項(xiàng)目投資、運(yùn)行費(fèi)用以及產(chǎn)品收益歸類為定量指標(biāo)，把節(jié)約資源、水污染、大氣污染以及土壤污染歸類為定性指標(biāo)。

（1）定量指標(biāo)。根據(jù)《中國垃圾處理市場分析報告》，綠色垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目投資約為85元/t；堆肥農(nóng)用項(xiàng)目投資約為46元/t；建材化利用項(xiàng)目投資約為40元/t；生產(chǎn)生物質(zhì)顆粒燃料項(xiàng)目投資約為108元/t。運(yùn)行費(fèi)用：綠色垃圾焚燒發(fā)電約為80元/t、堆肥農(nóng)用約為18元/t、建材化利用約為22元/t、生產(chǎn)生物質(zhì)顆粒燃料約為55元/t。產(chǎn)品效益：綠色垃圾焚燒發(fā)電約為7元/t、堆肥農(nóng)用約為20元/t、建材化約為17元/t、生產(chǎn)生物質(zhì)顆粒燃料約為58元/t。占地面積：綠色垃圾焚燒發(fā)電約為9 m3/t、堆肥農(nóng)用約為33 m3/t、建材化利用約為25 m3/t、生產(chǎn)生物質(zhì)顆粒燃料約為18 m3/t。

（2）定性指標(biāo)。綠色垃圾資源化的經(jīng)濟(jì)與生態(tài)效益評價的定性指標(biāo)有節(jié)約資源、水污染、大氣污染以及土壤污染。對定性指標(biāo)采用前人經(jīng)驗(yàn)賦值，節(jié)約資源較多=1，一般=0.75，而較少=0.5；對環(huán)境污染較輕=1，一般=0.75，而較嚴(yán)重=0.5[10]。

3.1.2 計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)值

人們可以根據(jù)熵值法得出各指標(biāo)的熵值，進(jìn)而求出各指標(biāo)的權(quán)重。熵值法是指用來判斷某個指標(biāo)離散程度的數(shù)學(xué)方法。離散程度越大，該指標(biāo)對綜合評價的影響越大。人們可以用熵值判斷某個指標(biāo)的離散程度。熵值法作為一種常用的賦權(quán)法，其基本原理可以概括為：若某類指標(biāo)中各個指標(biāo)值之間離散程度越大，那么該類指標(biāo)對評價體系影響越重要；若離散程度越小，則該類指標(biāo)對評價體系影響越不重要；若指標(biāo)值相等，那么該類指標(biāo)沒有意義[11]。

根據(jù)熵值法的計(jì)算公式得出的權(quán)重結(jié)果：項(xiàng)目投資0.088、運(yùn)行費(fèi)用0.268、產(chǎn)品收益0.152、占地面積0.112、節(jié)約資源0.076、水污染0.090、大氣污染0.075、土壤污染0.139。由此可以看出，經(jīng)濟(jì)效益四個指標(biāo)在各指標(biāo)中占0.584，比生態(tài)效益四個指標(biāo)之和更高，其中經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)中運(yùn)行費(fèi)用權(quán)重占比最高，為0.268。

3.2 綜合評價

3.2.1 確定評價標(biāo)準(zhǔn)

綠色垃圾資源化利用的效益評價指標(biāo)分為定量和定性指標(biāo)，定量指標(biāo)包括占地面積、項(xiàng)目投資、運(yùn)行費(fèi)用以及產(chǎn)品效益，對于此類指標(biāo)的評價標(biāo)準(zhǔn)，通常采用文獻(xiàn)調(diào)查法得到的實(shí)際數(shù)據(jù)（同3.1.1）。而定性指標(biāo)包括節(jié)約資源、水污染、大氣污染和土壤污染，定性指標(biāo)沒有具體的數(shù)據(jù)，和前文一樣采用前人經(jīng)驗(yàn)賦值，但賦值設(shè)置有所不同，節(jié)約資源非常多=8～10，較多=6～8，一般=4～6，較少=2～4，非常少=0～2；對環(huán)境污染很少=8～10，小=6～8，較大=4～6，大=2～4，很大=0～2。

3.2.2 確定隸屬函數(shù)

隸屬函數(shù)，是用于表征模糊集合的數(shù)學(xué)工具。為了描述元素u對模糊集合U的隸屬關(guān)系，由于這種關(guān)系的不分明性，它將用從區(qū)間[0，1]中所取的數(shù)值代替0、1這兩值來描述，記為（u）。

定量指標(biāo)中項(xiàng)目投資、運(yùn)行費(fèi)用和占地面積越少越好，可是沒有最小值，因此隸屬函數(shù)公式可以表示為：

產(chǎn)品效益的值越大越好，因此隸屬函數(shù)公式可以表示為：

因?yàn)槎ㄐ灾笜?biāo)無法用數(shù)據(jù)表示，所以定性通常使用的方法是計(jì)分制，根據(jù)前人經(jīng)驗(yàn)賦值的評分標(biāo)準(zhǔn)，把好表示為X＞8，較好表示為6＜X≤8，一般表示為4＜X≤6，差表示為X≤4。定性指標(biāo)的隸屬度公式可以表示為[12]：

3.2.3 綜合評判

綜合評判的結(jié)果通過字母B表示，由模糊綜評價法可知，B的值是一個集合，公式是B=A·R，其中A為效益評價各指標(biāo)的權(quán)重集，R為各指標(biāo)隸屬度的集，最終最佳綠色垃圾資源化利用方式由最大隸屬度確定[13]。以下是計(jì)算得到的結(jié)果：0.265 2，0.632 7，0.873 8，0.747 0。從最終的綜合評判結(jié)果可以看出，建材化利用的結(jié)果數(shù)據(jù)最高，為0.873 8，故在綠色垃圾資源化利用中建材化利用方式取得的效益最佳。

表1 各指標(biāo)隸屬度

3.3 評判結(jié)果的分析

綠色垃圾焚燒發(fā)電由于對技術(shù)設(shè)備要求高，故項(xiàng)目投資較高，運(yùn)行費(fèi)用等成本高，產(chǎn)品收益少，且對大氣污染高，所以有4項(xiàng)指標(biāo)隸屬度為0。堆肥農(nóng)用由于農(nóng)藥中含有磷、鉀等元素，對土地污染大，因此土地污染指標(biāo)隸屬度為0，但產(chǎn)品收益高，隸屬度為1。建材化利用對機(jī)械設(shè)備要求低，項(xiàng)目投資低，且木材對大氣土壤污染幾乎為0，故這三項(xiàng)指標(biāo)隸屬度為1。生產(chǎn)生物質(zhì)顆粒燃料方面，由于市場對生物質(zhì)顆粒燃料供少于求，會越來越受歡迎，且成本較低，因此產(chǎn)品效益這一項(xiàng)指標(biāo)的隸屬度為1。

根據(jù)綜合評價的結(jié)果分析，由于經(jīng)濟(jì)與生態(tài)效益各指標(biāo)的權(quán)重已經(jīng)確定，因此最終結(jié)果取決于各指標(biāo)隸屬度的大小。四種綠色垃圾資源化利用方式，它們各自的指標(biāo)隸屬度值之和越大，綜合評判的數(shù)據(jù)越高，取得的效益越就越佳。因此，在綠色垃圾資源化利用的路徑中，建材化利用取得的效益最佳，而焚燒發(fā)電效益最差，所以綠色垃圾資源化利用方式首選建材化利用。

4 結(jié)論

本文構(gòu)建了綠色垃圾的經(jīng)濟(jì)與生態(tài)效益指標(biāo)體系，根據(jù)熵值法和前人經(jīng)驗(yàn)賦值法得出效益指標(biāo)體系中定量和定性指標(biāo)的權(quán)重，然后確定其隸屬函數(shù)，利用模糊綜合評價法對指標(biāo)體系的權(quán)重和隸屬度進(jìn)行綜合評判。研究結(jié)果表明，佛山市禪城區(qū)綠色垃圾處理方式主要為焚燒、填埋，與普通垃圾混合處理，這既不符合環(huán)保要求又浪費(fèi)資金。因此，禪城綠色垃圾資源化利用路徑比較落后。本文根據(jù)綜合評判結(jié)果，得出建材化利用是綠色垃圾資源化利用效益最大的路徑，禪城區(qū)要朝建材化利用方向研究，最大限度發(fā)揮綠色垃圾的應(yīng)用潛力。