生活垃圾分类管理模式的效益评估研究进展

生活垃圾分类管理模式的效益评估研究进展

作者：曹艳乐 杨洁 朱阳光 王桢桢 来源：《安徽农业科学》2014年第34期

摘要 通过研究成本效益分析与生命周期评价在生活垃圾分类管理中的应用，分析了应用两者相结合的综合评价模型的必要性，明确了不同分类管理模式下的效益来源。提出了城市应该因地制宜，选择合适的垃圾分类管理模式的建议。

关键词 成本效益分析;生命周期评价;综合评价模型 ;效益来源

中图分类号 S181.3 ;文献标识码 A ;文章编号 0517-6611（2014）34-12266-04 A Comparative Literature Review about the Benefit of Domestic Waste Classification Administration

CAO Yanle， YANG Jie， ZHU Yangguang et al

（Department of Environmental Science and Engineering， Suzhou University of Science and Technology， Suzhou， Jiangsu 215000）

Abstract The paper aimed to analyze the necessity of developing a comprehensive evaluation model about the life cycle assessment and costbenefit analysis through their application in the domestic waste classification administration， and clears about the benefit sources of different classification management modes at the same time， finally puts forward the suggestion that： cities should choose the domestic waste classification administration modes based on their own conditions。

Key words Costbenefit analysis; Life cycle assessment; Comprehensive evaluation model; The benefit sources

作者简介 曹艳乐（1988- ），女，河南漯河人，硕士研究生，研究方向：固体废弃物与资源化利用。

收稿日期 20141028

从2000年垃圾分类试点城市的开展到现在，我国垃圾分类已经进行了14年，但是现在我国大多数城市的生活垃圾仍然采取的是“混合收集-集中运输-集中处理”的模式。这种粗放的管理模式不仅浪费垃圾中的有用成分，而且增加垃圾的处理量和难度，造成巨大的人力、物质以及土地资源的浪费。形成这种原因主要有两方面：一是人们对垃圾分类收集认识的片面性，盲目地跟从其他先进分类城市制定分类措施，而忽略了自身城市垃圾特性及后续处理设施的完善

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性;二是缺乏有效、全面、客观性较强的评价模型对不同垃圾管理模式的综合效益进行量化评估，从而选择合适自身的垃圾管理模式。

运用成本效益分析、多目标决策、生命周期评价模型进行生活垃圾管理已经有几十年的历史，早期生活垃圾管理模型主要解决垃圾运输路线优化、中转站选址等具体问题[1-4]。自20世纪90年代，随着垃圾分类制度的深入推广，垃圾管理模型开始在其管理模式的效益评估中进行运用，进行管理方案的选择与优化。笔者主要对成本效益分析和生命周期评价在生活垃圾分类管理中的应用进行重点介绍。 1 多目标决策模型

多目标决策分析的基本原理是确定一系列可供选择的管理方案与一组评价目标，同时确定这些目标的权重，然后依据评价目标为各管理方案评分，最后对各方案进行综合比较并确定最终方案。它能够将经济因素和非经济因素进行综合考虑，为固体废物管理方案的优选提供一种系统的方法。但这种方法也存在一些固有的局限性：①决策过程中各目标权重的确定取决于决策者的意愿偏好，带有一定的主观性：②生活垃圾分类管理方案最终决策权一般由掌握。由于多目标决策分析的原理及计算过程较为繁琐，等非专业人士理解起来将有一定困难，因而不具有很强的说服力[5]。 2 成本效益模型的应用

成本效益分析是通过权衡各种备选项目的全部预期成本和全部预期效益的现值来评价这些备选项目，以作为决策者进行选择和决策的一种方法[6]。在城市垃圾管理的成本效益模型中，成本除了项目投入所产生的经济费用之外，还包括对水、土地等自然资源的消耗费用或排放污染物对环境质量的损害费用。效益除了可以直接用市场价格估值的部分，还包括不能以货币表示的效益，如环境的改善等。 2.1 国外的发展及应用

成本效益分析在20世纪60～90年代得到了快速的发展。国外成本效益分析的应用主要是结合数学规划法对垃圾收运系统进行成本优化分析，常用的数学模型有线性规划/非线性规划、整数规划、动态规划和多目标规划等。在不同的地域，针对不同的情况，所选用的方法以及具体的运用都有很大的不同。Anderson结合线性分析对垃圾管理系统进行了单目标优化[1]。美国环保总局则结合静态和动态的混合线性规划形成了废物资源配置模型（WRAP）。Iihan Or和Kriton Curi在伊兹密尔固废收集系统最优化的研究中，借助两阶段的混合整数规划模型来确定中转站的数量和位置以及所对应服务的城市区域[7]。在80年代后期，日益严重的环境问题和垃圾的回收利用逐渐改变了城市固体管理的模式，成本效益分析的应用也开始出现了改变，从收集系统的优化利用到对垃圾分类管理模式的选择。Diamadopoulos等利用成本效益分析原则结合线性规划对哈尼亚的垃圾分类回收系统进行了优化设计[8];Dennison等对比分析了家庭分类收集与在路边进行分类两种分类收集方式，提出了将家庭分类收集与路边分类相

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结合的建议[9];Mentore等对波斯尼亚和黑塞哥维那6种垃圾管理模式进行了成本效益分析，得出了垃圾的分类回收有效降低了垃圾的填埋量，延长了填埋场使用年限的结论[10]。但是垃圾管理项目这样与环境相关的决策会涉及到不同的利益集团，当评价目标不同的时候，所产生的成本效益也会有很大的不同，而且它将环境问题经济化，使问题过于简单，容易导致垃圾管理项目追求利益最大化而忽略了环境。近几年来，越来越多的国外学者更倾向于将成本效益分析与其他模型相结合对垃圾管理方案进行管理决策[11-12]。 2.2 国内发展及应用

国内针对生活垃圾管理模型的研究起步比较晚，多集中于固体废物产生量的预测、填埋场的选址等方面，也有少部分学者提出利用成本最优性原则对垃圾转运站进行规划选址的理论[13-15]。随着垃圾分类措施在我国的深入推广，部分学者尝试对垃圾分类管理模式进行成本效益分析。Zhang Li则通过成本效益模型，确定垃圾分类实施的条件，得知在可回收垃圾组分>30.3%时进行垃圾分类回收会带来效益[16];姜建生等则根据成本效益分析定量计算出垃圾分类收集后的削减量与净效益[17];程云飞等则针对孝感某小区垃圾分类进行了成本效益分析，得出垃圾分类直接经济效益为4.3万元[18]。 2.3 不同分类收集管理模式效益比较分析

选取3篇关于垃圾分类管理成本效益分析的文献[10，19-21]进行归纳整理，结果如表1。①垃圾分类管理产生的经济效益来源主要包括废品回收产生的效益、节省的垃圾运输与处理费用、能源回收与综合利用效益等。

②要想在垃圾分类回收方面获得更大的经济效益，单纯依靠居民的分类收集是不够的，需要在垃圾中转站或垃圾终端处理的前端再进行更进一步的垃圾分类回收，而且在进行成本效益分析时，分析角度不同，最后的效益指标也会不同。

③无论是国内还是国外，将成本效益应用于垃圾分类管理方面时，考虑的成本和效益均是可以直接市场估计的部分，而忽略了垃圾分类管理过程中在环境生态方面的成本和效益，因此目前垃圾管理的成本效益分析仅仅对直接效益进行单方面的评估。

④成本效益分析本身是一个动态的分析模型，可以将垃圾管理过程中各个阶段的成本和效益进行贴现，对管理过程中的经济成本和效益进行全面的评估，但是在目前的成本效益分析的应用来看，学者们大都忽略了成本效益分析的动态性，而把整个管理过程看成了一个静态的过程，集中分析了短时间内的成本与效益。 表1 不同垃圾分类管理模式的效益 作者方案量化的效益 宾晓培等

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湿垃圾+干垃圾（可/不可回收）

废品回收效益、垃圾减量节省的费用、垃圾分类而节省的后续处理费用，总效益为65.4万元

Vaccari等自发分类：30%塑料、50%纸、50%金属得到回收垃圾所用的填埋库容//m3（399、347、303、347、330、256）

分类：50%塑料、85%纸、85%金属经济效益//欧元/月（-73、5 127、6 229、6 559、7 034、9 5）

分类+压实：50%塑料、85%纸、85%金属

分类+压实：50%塑料、85%纸、85%金属、30%有机物 分类100%塑料、100%纸、100%金属

分类+压实：100%塑料、100%纸、100%金属、50%有机物 乔启成等 回收+填埋 回收+焚烧/填埋

回收+有机堆肥/焚烧/填埋废品回收效益、节省的垃圾运输与处理费用、能源回收与综合利用效益，3种方案效益分别为-0.6 ， 0.2 ， 1.1亿/a 3 生命周期评价（LCA）的应用

生命周期评价方法（Life cycle assessment，LCA）是衡量区域废弃物管理系统环境效应的重要方法，旨在通过评价城市固体废弃物管理各个阶段的环境影响，找到使垃圾从产生到最终处理整个过程的环境影响降到最小的途径[21]。自从Azapagic和Clift[22]详细介绍了如何运用线性模型进行LCA后，国内外大量学者开始利用生命周期评估方法开展对生活垃圾管理系统相关的不同层次、不同范围的环境影响研究[23-24]。 3.1 国外发展及应用

20世纪末国外已经利用LCA方法开展生活垃圾系统相关的不同层次、不同范围的环境影响研究。1995年Claus研究了城市生活垃圾中塑料的6种不同处理方法，通过研究塑料在整个生命周期的资源（能源）消耗和污染排放，得出在6种不同处理方法中，塑料回收利用是最佳

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的处理方案，其次为焚烧回收热能;Coulon 1998年研究了垃圾填埋场不同阶段的气体排放，包括填埋场的建造、运行、封闭及后续管理，得出甲烷气体的排放主要发生在封场后的有机物分解阶段，而排放的氮氧化物主要是对所收集的甲烷气体发电利用时产生的[25-26]。2001年Giorgio等考虑了不分类和两种不同分类率管理模式的GWP、AP等，发现提高回收率或者采用综合处理模式都可以大大减少垃圾对温室效应和人体毒性的影响[27]，Arena等比较分析了填埋、焚烧、垃圾衍生燃料的焚烧3种处理情况下的环境影响，结果证明垃圾衍生燃料焚烧对环境影响最小，其次是焚烧，填埋对环境的影响最大[28]。同时一些学者在生活垃圾综合管理和生命周期评价概念的基础上开发了生活垃圾综合管理生命周期清单模型，如英国的WISAD模型，加拿大的IWMM模型[29]及丹麦大学开发的EASEWASTE模型[30]，加拿大伦敦市利用IWMM模型评估了4组不同的收集和回收废弃物方式可能产生的环境影响[31]。 3.2 国内发展及应用

我国对城市固体废弃物生命周期评价的认识和研究还处于起步阶段，部分学者对生活垃圾管理模式及垃圾处理方法进行了环境影响评价[32-33]。高斌等对上海市某区生活垃圾处理现状及4个不同可选处理方案的温室气体（GHG）排放量进行了分析，结果表明进行垃圾分类收集与分类处理的优化方案的GHG减排量最高，达44%[34];赵岩等基于EASTWASTE模型对北京市现有的垃圾处理系统及规划的垃圾处理系统进行了LCA评价，提出采用源头分类及焚烧技术可以避免CH4的大量产生，从而大幅消减对光化学烟雾的影响[35];Zhao等以天津市垃圾处理现状为基准，设置了7种处理方案，运用Gabi软件进行了CO2产生量的计算，对比发现进行垃圾分类回收后能降低CO2的排放量，而且填埋场有无气体收集措施能直接影响填埋对温室效应的影响[36]。

3.3 不同分类管理模式效益比较分析

选取5篇运用生命周期评价对垃圾分类管理模式进行环境影响评价的文献进行归纳整理[5，27，37-39]。从表2及上文对LCA在垃圾分类收集及处理效益中的应用可知，

①当在城市固废管理中引入垃圾的资源化利用，即物质回收、物质转化再利用以及能源利用 3 个层级后，GWP、AP 和 EP都发生了相应的变化;不论是填埋还是焚烧，垃圾经过源头分类后，GWP 和 AP 值都有降低。

②垃圾分类管理产生的环境影响会因为垃圾分类成分的不同而发生改变，在相同回收率的情况下，塑料的回收比纸类回收更能降低对环境的影响潜值;此外，综合能源后续利用方式的不同也会改变垃圾分类管理模式对环境的影响潜值。由此可见，要想使垃圾分类管理方案获得最大的环境效益，要考虑的不仅仅是垃圾源头分类收集的方式，还有后续处理的分配方式以及最终综合能源的利用。

③生命周期评价能够将生活垃圾管理全过程中对环境的影响进行量化，更加客观地比较不同垃圾管理模式产生的环境影响。但是生命周期评价作为一种环境管理工具也有它自身的局限

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性：在评估过程中忽略了经济效益，而垃圾分类管理中的收运与处理费用往往是决策者最为关心的;另一方面，原始数据的缺失、系统边界条件的不一致性或不确定性都可能造成截然不同的评价结果，同时，LCA侧重于静态分析，时效性较差。 安徽农业科学 ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 2014年

表2 不同垃圾管理模式的温室效应潜质（GWP）、酸化潜质（AP）、富营养化潜质（EP）

作者管理模式GWPAP EP

混合收集+填埋7170.9780.626

庄瑛混合收集+焚烧+飞灰、底渣填埋8022.171.92

分类收集+干选回收+厨余垃圾脱水预处理+填埋/焚烧60.7330.478 垃圾分选+焚烧一体化4701.271.12 填埋1 5100.15-

Giorgio35%的分类，有机物堆肥，焚烧，填埋565-1.24- 50%的分类，有机物堆肥，填埋500-0.98- 焚烧后能源回用3391.175

90%焚烧;10%填埋+沼气发电3551.146

焚烧;70%的餐厨垃圾源头分类后沼气用于公交车燃料3491.7914 Eriksson等焚烧;70%的餐厨垃圾源头分类后沼气用于发电3552.1615 焚烧;70%的餐厨垃圾源头分类后沼气用于汽车燃料3471.4811 焚烧;源头分类 70%～80%的 DPE 和 LDPE2331.095 焚烧;源头分类 70%～80%的纸类3511.135 填埋5080.9920

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上门回收152-0.55-

Beigl和Stafan路边回收141-0.68- 不回收145-0.16- 填埋5 476-132

源头减量后填埋4 523-81

Ozeler等废物回收后填埋5 304-130 废物回收后焚烧+填埋6 0-130 废物回收后生化处理+填埋3 245-131 4 结论与展望

（1）垃圾分类管理效益会随着垃圾回收率、垃圾收集方式、垃圾分类回收组分及后续处理方式的不同而发生改变，具有很大的敏感性;在进行生活垃圾分类模式的选择时，应将城市生活垃圾本身的特点及后续处理设施考虑在内，选择合适的生活垃圾分类模式，而不是盲目地去模仿别的城市和国家。

（2）对我国而言，由于传统的饮食习惯，厨余垃圾在生活垃圾中占有很大的比例，造成了城市生活垃圾水分高、热值低的特点，并不适合进行焚烧。考虑到以填埋为主的垃圾处理方式在不断减少，焚烧比例将进一步提高的情况，将厨余垃圾进行源头分类收集，能有效提高垃圾热值，有助于生活垃圾进行焚烧，而且将厨余垃圾源头收集后进行生化处理，将其转化成生活燃气、电能等进行利用，在环保的同时也可实现利益最大化。

（3）在运用成本效益进行垃圾分类管理模式效益评估时，大部分考虑的是能够用市场价值估计的成本效益。而忽略了环境方面的成本效益。尽管部分学者尝试将垃圾分类管理模式的环境效益进行货币化评价，但是常用的环境价值分析方法（如健康损害法、旅行成本法等）具有很大的不确定性[40];同时结合我国的垃圾回收情况，垃圾回收效益的受益者比较广泛，很难对垃圾回收效益进行精确的分析。所以成本效益方法只能对垃圾分类模式效益分析的经济效益做一个初步的估算，只能为管理模式的决策提供参考。

（4）生命周期评价涉及到产品“从摇篮到坟墓”的整个过程，能对各个部分及整个系统的资源与能源的使用及排放物的预测作出定量的环境影响评价，而生命周期评价全生命周期的概念也与固体废物全过程管理思想相一致，体现了可持续发展的要求。近几年来生命周期评价也在不断的完善和发展，不断有学者将生命周期评价与成本效益分析相结合，利用两种方法各自的优势对产品及建设项目进行环境影响评价和生命周期成本分析，为决策者提供更全面的决策

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信息。而且在垃圾管理系统中，垃圾收运与处理费用也是决策者最为关心的，将生命周期评价与成本效益相结合对垃圾管理系统进行经济效益与环境效益的全面评价将是垃圾管理评价模型发展的必然趋势。 参考文献

[1] ANDERSON L.A mathematical model for the optimization of a waste management system.SERL Report[R].Sanitary Engineering Research Laboratory，University of California at Berkeley，California，USA，1968.

[2] KUHNER J，HARRINGTON J J.Mathematical models for developing regional solid waste management policies[J].Engineering Optimization，1975，1（4）：237-256.

[3] CHAPMAN R，YAKOWITZ H.Evaluating the risks of solid waste management programs：a suggested approach[J].Resources and Conservation，1984，11（2）：1-199.

[4] TIN A M，WISE D L，SU W H，et al.Costbenefit analysis of the municipal solid waste collection system in Yangon，Myanmar[J].Resources，Conservation and Recycling，1995，14：103-131.

[5] 庄瑛.杭州市城市生活垃圾综合处理方案研究[D].杭州：浙江大学，2007.

[6] 张妍.费用效益分析在项目评估中的应用[J].环境科学导刊，2009，28（S1）：21-22. [7] Iihan Or and Kriton Curi，ImProving the Efficiency of the Solid Waste Collection System in Izmir，Turkey，Through M athematical Programming[J].Waste Management & Research，1993，11：297-311.

[8] DIAMADOPOULOS E，KOUTSANTONAKIS Y，ZAGLARA V.Optimal design of municipal solid waste recycling systems[J].Resources，Conservation and Recycling，1995，14：21-34.

[9] DENNISON G J，DODD V A.An Assessment of the Cost of Recycling Household Waste in Britain and Ireland [J].Water and Environment Journal，1998，12（3）：202-211.

[10] MENTORE VACCARI，VERONICA DI BELLA，FRANCESO VITALI.From mixed to seperate collection of solid waste：Benefit for the town of Zavidoci（Bosnia and Herzgovina）[J].Waste Management，2013，33：277-286.

[11] AYE L，WIDJAYA E.Environmental and economic analyses of waste disposal options for traditional markets in Indonesia [J].Waste Management，2006，26（10）：1180-1191.

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[12] MIR ABBAS BOZORGIRAD，HAO ZHANG，HAAPALA K R.Environmental impact and cost assessment of incineration and ethanol production as municipal solid waste management strategies[J].Int J Life Cycle Assess，2013，18：1502-1512.

[13] 王斌，邢可霞，郭怀成，城市固体废物规划方法研究述评[J].重庆环境科学，2003，25（10）：83-86.

[14] 刘东.垃圾收运系统规划设计的分析[J].环境卫生工程，2003，12（2）：94-97. [15] 赵铀，王维平.垃圾转运规划选址和临界费用研究[J].城市环境卫生，1998（3）：7-8. [16] ZHANG L，CHEN H B，ZHOU J C，et al.The Implementation Benefit and Critical Conditions of Municipal Solid Waste Separated Collection[J].Advanced Materials Research，2011，392：183-185.

[17] 姜建生，廖利，毕珠洁.深圳市生活垃圾分类成本效益分析初探[J].环境卫生工程，2012，20（1）：20-23.

[18] 程云飞，盛继群.典型住宅小区垃圾分类成本效益分析[J].湖北工程学院学报，2013，33（6）：121-123.

[19] 宾晓蓓，杨晓茜，汪文俊，等.家庭一小区相结合的垃圾分类回收模式经济可行性分析[J].绿色科技，2013（11）：166-168.

[20] 乔启成，顾卫兵，顾晓丽，等.分类收集效益模型在农村生活垃圾处理处置中的应用[J].环境污染与防治，2009，31（5）：101-103.

[21] 周晓萃，徐琳瑜，杨志峰.城市生活垃圾生命周期分析及处理规划研究[J].中国环境管理，2011（2）：33-37.

[22] AZAPAGIC A，CLIFT R.Linear programming as a tool in life cycle assessment[J].The International Journal of Life Cycle Assessment，1998，3（6）：305-316.

[23] RIGAMONTI L，GROSSO M，GIUGLIANO M.Life cycle assessment for optimising the level of separated collection in integrated MSW management systems[J].Waste Managemen，2009，29：934-944.

[24] BANAR M，COKAYGIL Z，OZKAN A.Life cycle assessment of solid waste management options for Eskisehir，Turkey[J].Waste Management，2009，29：-62.

[25] 杨建新，徐成，王如松.产品生命周期评价方法及应用[M].北京：气象出版社，2003.

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[26] HARRISON K W，DUMAS R D，BARLAZ M A.Lifecycle inventory model of municipal solid waste combustion[J].Journal of the Air and Waste Management Association，2000，50：993-1003.

[27] GIRORGIO BECCALI，MAURIZIO CELLURA，MARINA MISTRETTA.Managing Municipal Solid Waste：Energetic and Environmental Comparison Among Different Management Options[J].Int J LCA，2001，6（4）：243-249.

[28] ARENA U，MASTELLONE M，PERUGINI F.The environmental performance of alternative solid waste management options：a life cycle assessment study[J].Chemical Engineering Journal，2003，96：207-222.

[29] MCDOUGALL F，WHITE P，FRANKE M，et al.Integrated Solid waste Management：A Life Cycle Inventory[M].London：Blackwell Science，2001.

[30] KIRKEBY J T，BIRGISDOTTIR H，HANSEN T L，et al.Environmental assessment of solid waste systems and technologies：EASEWASTE[J].Waste Manage Res，2006，24：3-15. [31] EPIC and CSR.Integrated Solid Waste Management Tools：Measuring the Environmental Performance of Waste Management Systems[M].Environment and Plastics Industry Coucil and Corporations Suppoaing Recycling，2000.

[32] 李娜，王根绪，张建强.成都市城市生活垃圾处理生命周期评价[J].安徽农业科学，2009，37（2）：7-791.

[33] 李雯婧，孙娜，张令戈.大连市生活垃圾处理的生命周期评价[J].环境卫生工程，2009，17（6）：55-57.

[34] 高斌，江霜英.利用生命周期评价方法分析上海市某区生活垃圾处理的温室气体排[J].四川环境，2011，4（30）：92-97.

[35] 赵岩，邢薇，王洪涛，等.基于生命周期模型的生活垃圾分类收运与处理系统环境影响评估[C]//中国环境学会.中国环境科学学会学术年会议论文集.北京：中国环境科学出版社，2012：2374-2376.

[36] ZHAO W，VAN DER VOET E，ZHANG Y，et al.Life eyele assessment of munieipal solid waste managment with regard to greenhousegas emissions：Case study of Tianjin[J].China Science of Total Environmet，2009，40：1517-1526.

[37] ERIKSSON O，CARLSSON REICH M，FROSTELL B，et al.Municipal solid waste management from a systems perspective[J] Journal of Clean Production，2005，13：241-252.

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[38] PETER BEIGL，STEFAN SALHOFER.Comparison of ecological effects and costs of communal waste management systems[J].Resource Conservation and Recycling，2004，41：83-102. [39] OZELER D，YETIS U，DEMIRER G N.Life cycle assesment of municipal solid waste management methods：Ankara case study[J].Environment International，2006，32：405-411. [40] GRAVES P E.BenefitCost Analysis of Environmental，Projects：A Plethora of Biases Understating Net Benefits[J].Journal of BenefitCost Analysis，2012，3（3）：1-23.