上海中心城区生活垃圾收运处置规划的多维度分析

生活垃圾是城市固体垃圾中成份最复杂、清运量最大的部分，而生活垃圾收运处置则是城市环卫规划与管理的重要内容[1-3]。目前全国大部分城市均对各自环卫管理工作开展了相应规划，但其中绝大多数对生活垃圾的收运处置仅仅在指标和设施设备方面作了简单设想，未对其全过程控制与管理进行多层次的全面规划[4-6]。本文以上海市普陀区为例，根据社会、经济、环境协调发展的原则，结合循环经济目标对区内生活垃圾收运处置规划方法进行了初步探讨，以期对全市中心城区环卫管理工作有所借鉴。
1循环经济目标下的城市生活垃圾收运处置规划多维度分析思路
1.1循环经济系统结构与环卫管理
城市生活垃圾是城市居民在生活消费过程中产生的废弃物，由于经济的高速发展，对各种资源的需求量不断加大，伴随而来的是生活垃圾总量的逐年上升，环境污染问题日益严重；同时由于长期以来被动地采用末端处理的方式，未能从根本上解决由此造成的环境与发展之间的尖锐冲突[7-9]。20世纪90年代以来，运用循环经济减量化、再使用、循环利用原则(简称3R原则)来进行生活垃圾处置日益受到国内外普遍关注[10-12]。根据循环经济的原则和生活垃圾在系统中的流动方向和特点，可以看出环卫管理在该系统结构中有着极其重要的地位与作用(图1)。生活垃圾在该系统结构中迁变流向表明，除了减少资源利用量及废物排放量(Reduce)更多地需要先在立法上予以明确外；生活垃圾的循环利用(Recycle))和废弃物的回收利用(Reuse)，则直接依赖于环卫部门的分类收集、运输和处置方式等的管理与规划，从而达到生活垃圾源头减量化，资源化利用和无害化处置的要求。

图1生活垃圾在循环经济系统结构中的迁变示意图
在循环经济的系统结构中隐含着三种不同层次的循环模式：①企业内部的物质循环(即小循环)，促进原料和能源的循环利用；②企业之间的循环(即中循环)，组织生态工业链，把不同的经济组织联结起来，形成共享资源和互换副产品的产业共生组合；③社会整体循环(即大循环)，大力发展绿色消费市场和资源回收产业，在整个社会范围内，完成“自然资源—产品和用品—再生资源”的闭合回路，构筑循环型社会系统，这是社会、经济与生态环境发展的最终目标。
1.2城市生活垃圾收运处置规划多维度分析的模型构建
环卫管理对生活垃圾在分类收集、运输、回收利用、资源再生、能量回收与最终处置这六个环节上起着直接的作用，同时，除了需要政策与立法支持之外，循环经济结构中在企业之间的循环和社会整体循环这两个更高的层次的实现则有赖于与环卫部门直接相关的分类收集、回收利用和资源再生等环节。为此，根据循环经济的系统结构，深入分析环卫管理与循环经济之间的相互关系后，发现要实现循环经济目标，生活垃圾管理的各个环节存在必须从政策机制、规划设计、技术管理和实际操作等多个维度来实现的内在要求，在此基础上提出对生活垃圾的收运处置进行多维度的分析(表1)，同时根据生活垃圾管理环节的流程顺序及其同这四个维度的相互制约与依存关系，构建了生活垃圾收运处置规划的多维度分析模型(图2)。

多维度分析模型与方法可以有效地解决原有规划存在的问题。首先从运行机制上比较明确地揭示收运处置各个环节与循环经济模式间的关系，对各个环节的立法步骤有一定参考价值；其次在规划结构方面可以对各部分进行有效地衔接，避免重复规划造成不必要的社会资源浪费，在管理上实现了多角度、全方位的覆盖，明确了环卫管理在不同阶段和环节的目标；最后从多个层面对实际操作所必须的条件和支持有了明确的说明，从而便于协调各部门指导完善环卫管理与作业，从实际行动来保障循环经济目标的实现。因此，生活垃圾收运处置规划多维度分析的提出与模型构建符合经济、社会与环境协调发展的循环经济基本原则目标。

图2生活垃圾收运处置规划的多维度分析模型
2城市生活垃圾收运处置规划多维度分析的主要内容
城市生活垃圾收运处置规划可以从政策机制维度、规划设计维度、技术管理维度、实际操作维度进行优化，由于环卫管理各环节是一个线性流程，因此需在上一环节问题得以处理的前提下，才能实现对下一环节的管理。在同一环节上，只有在更高维度上的问题得以解决的前提下，才有可能解决下一层维度的问题。
2.1E维度：政策机制维度
政策机制维度能够有效引导城市生活垃圾的收运处置。当前生活垃圾中以无机物，尤其是塑料包装物等的增加量最为迅猛，但由于地方保护主义和居民消费习惯等原因，要通过立法加以限制比较困难，也缺乏可操作性，因此可以借鉴上海市一次性塑料饭盒回收处置系统和泔脚垃圾回收处置的市场调控经验，通过政策引导和经济管理手段等市场调控机制来鼓励制造者进行源头减量。比如：通过对生产者和销售商征收一定的处置税费和根据其自发的减量措施返还部分税费等措施来促使生产者进行绿色生产、鼓励生产者和销售商主动建立回收渠道和采取回收再用措施，来实现减量化目标。其次，对于分类收集问题，如何能使消费者主动地将使用后的垃圾在家中就能分类，从而易于回收?同样也需要建立相应的法律政策机制。
2.2Z维度：规划设计维度
规划设计维度能够为城市生活垃圾的收运处置提供明确的战略框架。生活垃圾收运处置规划是城市总体布局和规划的一部分，应从整体考虑的角度出发，在适应总体规划要求的前提下对生活垃圾的收运处置进行规划和设计。对于生活垃圾的处置方式，需要根据城市总体规划选择处置的技术、场所以及选址等，然后进行项目规划，解决生活垃圾的物流平衡与处置项目的资金平衡。由于生活垃圾的分类收集是源头减量化、资源化利用和无害化处置的基础，同时处置方式的选择与生活垃圾的组分有很大的关系，因此需要根据生活垃圾的组分和资源化利用的目标，建立相应的分类收集体系，结合不同组分的产量和城市区域的特点，确定相应的分类收集设施类型。此外，需要根据处置场所和目标区域不同组分生活垃圾的产量，来分配不同区域不同组分生活垃圾的处置流向，决定建立运输模型的数学方法。
2.3X维度：技术管理维度
技术管理维度的影响存在于环卫管理尤其是生活垃圾管理的各个流程中。生活垃圾的收运处置规划不只是简单的指标型规划，同时需要从技术角度建立数学模型对各个子规划进行经济性分析和全过程控制。建议采用逆向全过程控制的方法对分类收集、运输和处置进行规划：①根据生活垃圾产量与组分预测，确定处置总量和不同处置方式的处置量；②根据不同处置方式的处置量和运输路线及距离，建立不同区域不同组分运输至各处置场所的产销平衡运输问题数学模型，确定各目标区域不同处置方式的处置量分配，使整个系统符合经济性最优的要求；③根据确定的处置量分配，制定环卫(处置)功能分区；④再根据处置与运输方式确定是否进行分类收集与分类收集的办法，避免了分类收集，混合运输或混合处置的现象；⑤根据运输路线和生活垃圾运输量，计算运输负荷，对比现有运力，规划需要添置的运输设施设备；⑥结合城市总体布局和规划，规划生活垃圾收集的设施设备。
2.4Y维度：实际操作维度
对于生活垃圾处置方式和处置场所的改变，应制定过渡转型期的规划。①收集：应确定过渡期哪些目标区域从何时起由混合收集转向分类收集；②运输：应确定过渡期的最经济运输路线，确定哪些采用混合运输，哪些采用分类运输以及所使用的运输车辆类型等；③处置：应确定各目标区域的生活垃圾所采用的处置类型和场所。
3上海中心城区生活垃圾收运处置规划多维度分析———以普陀区为例
普陀区位于上海市区西北部，是上海9个中心城区之一，区域面积55平方公里，2002年全区户籍人口92万，居住人口105万。近年来随着区内社会经济快速发展以及人民生活水平不断提高，废弃物排放量也日益增长。鉴于普陀区环卫管理规划是在上海市环卫规划的目标和框架内制定的，在政策机制维度上的分析与规划是由市局完成，因此以下仅从规划设计、技术管理、实际操作三个维度进行探讨。
3.1规划设计维度的环卫功能分区
《普陀区国民经济和社会发展第十个五年计划纲要》规划将全区分为三片：北片：包括桃浦镇全部、长征镇和真如镇的部分，功能上突出大流通、大市场、大配送、生产加工，兼顾居住开发，体现综合实力；中片：包括曹杨街道、甘泉街道、石泉街道、宜川街道和长风街道的大部以及长征镇和真如镇的部分，功能上主要是大型住宅集聚地，以社区建设、环境建设、旅游休闲和城区管理为重点，体现安居乐业；南片：包括长寿街道、宜川街道和长风街道的一部分，功能上主要是商务商贸、餐饮娱乐、绿色休闲、中高档居住，体现城市形象。

基于这一功能分区，并出于环卫管理的需要，对各街道(镇)的布局规划进行细化，在功能上将普陀区分为以下5类大区域。工业区：主要集中在桃浦镇和长征镇；物流区：主要集中在桃浦镇、长征镇和西站地区；商业区：主要集中在长寿路商业街和武宁商业中心；旧城改造区：主要集中在宜川街道西部光新建民地区；住宅区：其它区域均属住宅及其附属的商业服务区。在商业区与旧城改造区，不宜设置小型生活垃圾压缩收集站；在设置小型压缩站的区域，同时应考虑该街道(镇)分区的人口密度和所在的功能区类型，来决定采用一机一箱还是二箱；在旧城改造区，不宜采用大吨位垃圾运输车进行作业。制定生活垃圾收运处置规划时应对上述因素予以考虑。
3.2技术管理维度的收运处置规划
3.2.1生活垃圾组分与处置方式选择
上海中心城区生活垃圾中有机物主要由厨余和果皮组成，占到生活垃圾总量的65%左右，并呈现逐年下降的趋势；无机物中纸类和塑料占主要部分，其中塑料废弃物呈明显增长趋势；其它物质主要是玻璃、竹木、金属和纤维等，约占10%；有毒有害物质比重则较低。而当前上海处置生活垃圾的主要场所有填埋场、焚烧厂和建设中的大型生化处理厂，此外还有一些小型的堆肥处理设施。基于以上生活垃圾组分特点及处置场所现状，将普陀区生活垃圾进行以下分类，并对处置手段作相应建议：①湿垃圾(即有机物)，应优先作生化处理(堆肥)；②干垃圾(即无机物)，应优先作焚烧；③有毒有害废物，应优先作集中回收统一处置；④可回收物(从无机物中分离出来)，应优先分拣后作回收利用。由于处置能力所限尚不能进行生化处理的湿垃圾，不能进行焚烧处理的干垃圾，以及焚烧处理后的垃圾，建议统一中转后至填埋场填埋。
3.2.2处置流向的确定
关注上海市环卫规划协调性的基础上，规划普陀区生活垃圾的基本处置流向为：①自2004年江桥垃圾焚烧厂正式运行起，普陀区每天约有180吨生活垃圾流入江桥焚烧厂处理；2006年起可进一步增量解决普陀区符合要求的生活垃圾。①拟建的桃浦生化处理厂自2006年起可解决普陀区500吨/日的有机垃圾(湿垃圾)。②东新路环卫综合码头(2005年前)和蕴藻浜垃圾中转码头(2006年起)可中转普陀区剩余的生活垃圾；如果在2005年底不能建成蕴藻浜垃圾中转码头，则需要考虑暂缓拆除东新路环卫综合码头或确定其它的临时措施，以保证普陀区生活垃圾的正常出路。
3.2.3处置量最优化分配及生活垃圾(处置)功能分区
根据不同处置方式的处置量，以及各目标区域至不同处置场所的运输路线及距离，拟建立这些区域不同组分生活垃圾运输至各处置场所的产销平衡运输问题数学模型，来确定各目标区域不同处置方式的处置量分配，使整个系统符合经济性最优的要求。针对不同组分的生活垃圾，分别建立运输问题的数学模型：如设某组分，有m个目标区域A1，A2，...，Am，分别产生该种组分的垃圾量为a1，a2，...，am。另有该种组分的处置点n个，分别为B1，B2，...，Bn，可接收的处置量分别为b1，b2，...，bn。从Ai到Bj的运输距离(体现运能的经济性)为cij，在产生量与处置量平衡的条件下：

，求最经济(运输距离最小)的调运方案。
数学模型：设从Ai到Bj的发运量为xij，则有

求解获得最优基本可行解，即可确定最经济的分配方案。根据上述数学模型求解结果，建议不同阶段普陀区生活垃圾(处置)的功能分区如下：①2004-2005年，桃浦镇、长征镇、真如镇、曹杨街道规划为焚烧区，长风街道规划为后备焚烧区，甘泉街道、石泉街道、宜川街道、长寿街道规划为非焚烧区；②2006-2010年，江桥焚烧厂二期投入使用，普陀区全区均规划为焚烧区。根据生活垃圾的处置与运输方案，来确定各个目标分区内的居住小区是否及何时进行分类收集以及具体的分类方法(表2)，从而避免了分类收集后又混合运输或混合处置、浪费社会资源的现象发生。