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生活垃圾成分复杂，又受到经济发展水平、自然条件及传统习惯等因素的制约，因而各国对生活垃圾的处理一般随国情而异，往往一个国家的不同地区也采取不同的处理方法，没有统一的模式和万全之策。就目前广泛应用的填埋、堆肥及焚烧等垃圾处理技术来看，各国采用这些方法的比例也因诸多因素的制约而有着较大的差别。在人们自觉或不自觉地利用城市生活垃圾的某些因素来选定处理技术的同时，却没有明确地分析或考虑这些制约因素自身的变化趋势以及依据这些因素目前的现状而选定的处理技术在将来是否可靠，例如依据目前的垃圾产量和热值而设计的焚烧炉若干年后因垃圾产量和热值的变化也许就不适用，造成处理设施等资源的浪费，垃圾产量和热值就是决定垃圾处理技术因素的两个例子。在选用垃圾处理技术时，要综合考虑垃圾的总产量、组分、垃圾的质与量的保证、处理技术对环境潜在危害等因素的变化，从而选择合理的技术，并进行科学的设计，以利于城市生态系统的可持续发展。本文对这些制约因素进行分析，并探讨这些因素的确定方法。
1决定垃圾处理技术的制约因素
影响垃圾处理技术选择的因素有很多，既有垃圾本身的因素，也有处理技术方面的因素。就目前来说垃圾本身方面影响处理技术选定的主要因素有：城市特征与垃圾物理构成，垃圾产量，垃圾的热值，生活方式，城市政策等；而处理技术方面有投资和运行费用，对环境潜在的二次污染等；除此之外，一个城市的垃圾的收运方式，公众的理念与接受能力，城市的地理环境与自然气候，技术最终的经济和环境效益等等，都影响处理技术的选用。通常，分析垃圾处理技术本身的特点来决定其是否选用的情况较多[1,2]，而对垃圾方面的影响因素讨论却很少，本文着重对垃圾方面的因素进行分析。
1.1城市特征与垃圾物理构成
我国各地区经济发展不平衡，使得各城市垃圾构成和特性有很大的不均匀性。城市垃圾的产生量及其构成与城市的规模、性质、功能和地理位置有很大关系，其特点是：（1）大城市与中小城市垃圾构成有十分明显的区别。大城市的生活垃圾构成中有机物成分占总量的31%-36%以上，无机成分约占60%，废品约占4%-6%；中小城市的生活垃圾有机成分约占其总量的20%，无机成分约占65%，废品的比重更低；（2）中小城市的居民消费水平及生活能源气化率都比较低，有机物成分约占生活垃圾总量的22.48%，无机物成分约占65%，其余为废品。南方城市垃圾中的有机物高于北方城市；（3）城市气化率、集中供热面积及人均煤购买量对垃圾的产量和构成具有明显的影响。城市气化率低和集中供热面积小的城市或地区，其垃圾产量的绝对值和煤灰的含量相应要高；反之则要低一些；（4）包装废物在城市垃圾中的比重增加。随着生活水平的提高和人们消费意识的变化，以及包装业的发展，商品的包装形式越来越繁多，包装物的种类和数量急增。附有包装物的用品和一次性用品消费后，包装材料便进入垃圾中，使得城市垃圾猛增。实际上，垃圾中的金属、玻璃、纸类特别是塑料等物质大部分是用后废弃的包装材料。由于各城市特征不同，引起了垃圾物理构成的差异，各城市选择的垃圾处理技术自然也就不同，一般大城市垃圾物理构成中有机物含量高，热值高，垃圾产量大，选用焚烧发电技术比较多；而中小城市则相反，选择填埋较合适，但是由于经济的发展和人们生活方式的改变，会更多地依赖一次性消费品，使中小城市的垃圾处理方式也更多地向焚烧发电技术靠拢。
1.2垃圾产量
尽管垃圾减量化是各城市发展的目标，但是足够的垃圾产量是除填埋以外其它垃圾处理设施正常运行的根本保证条件之一。由于焚烧厂或垃圾堆肥综合处理厂的正常运行与经济效益挂钩，一旦垃圾量供应不足，则焚烧厂的发电外卖量和所收到的垃圾处理费用或垃圾堆肥综合处理厂的收益都会降低以至不能维持正常运营，则这些垃圾处理设施就存在关闭的危险，最终的结果仍是造成了这些处理设施的资源浪费。因此，在垃圾处理设施建立之初，正确估计今后的垃圾供给量非常关键。
垃圾产量与城市人口和生活方式相关，例如，上海市人口约为全国人口总数的1%，但上海市每年产生的垃圾量约占全国城市垃圾总量的5%，达到600万t。目前看来在上海这样的城市无论是哪种垃圾处理设施上马，其容量的预估似乎总是越偏大越好。但是，垃圾量的供应不足却在某些已经建成运行的焚烧厂体现出来。随着城市生活垃圾管理水平以及城市管理者的环境意识和现代意识的发展，完善的垃圾收集、运输、分拣、利用设施的进一步健全，流向垃圾焚烧炉的垃圾量不一定会像人们预期的那样越来越多，而很有可能越来越少。因此，在类似垃圾焚烧厂这样的处理设施立项投建时，正确预测今后垃圾的供应量从而科学合理确定焚烧容量十分重要。1.3垃圾热值
就像垃圾日产量不足300t的中小城市不会考虑使用焚烧技术来处理垃圾一样，如果一座城市的平均垃圾热值不足5000kJ/kg，垃圾焚烧技术的选用显然也不合理。垃圾热值在很大程度上决定着垃圾处理技术的选择。依据垃圾热值，笔者推荐垃圾的处理方式如表1所示：
表1垃圾热值范围及合适的处理方式
高热值垃圾中塑料、纸张等高热值的组分含量较高，同时垃圾的水分相对较低；而垃圾热值低或者是由于无机物含量过多，或者有机物多为厨余等含水量大的植物性垃圾。显然，除综合处理与热值的相关性较小以外，焚烧、填埋和堆肥的选择都与热值相关，特别是焚烧炉的设计，正确预测热值至关紧要。
1.4生活方式
生活方式与前面的城市类型密切相关，但是同一城市的生活方式尽管有传统因素，也有时代因素的影响。例如，过去人们的主要燃料是煤球，而现在大多数城市的主要燃料是城市煤气或者天然气，导致煤灰等无机物含量显著下降；过去市民拎着菜蓝子买菜而如今都换成了一次性塑料袋，特别是蔬菜进入超级市场后，虽然由于曾进行过择选和清洗而减少了垃圾中厨余物的量，但却因为进行了包装，增加了垃圾中包装材料（主要为塑料）的含量，令城市垃圾中塑料含量增加而导致热值大为提高；过去人们习惯自备一日三餐而现在一次性餐盒和各类包装的快餐比比皆是，使得包装容器和一次性制品产生的垃圾剧增。这些生活方式的改变严重地影响了城市垃圾产量的及组成，从而影响了垃圾处理方式的选择。但是生活方式既在不断地发展变化，同时也是局部可逆的，例如，一次性商品仅仅使用一次便被废弃，不仅增加了垃圾产生量，同时也是对资源的极大浪费，虽然现今流行，随着人们环保意识的增强今后也许会逐渐被人们抛弃。再例如随着对食品卫生的日益关注和市民对一次性包装物污染危害的认识，快餐盒饭会逐渐消失或改头换面；新的菜蓝子（例如需要花钱购买的高质量塑料袋）在不久的将来就会替代人们手中的一次性塑料袋。因此以现在的生活方式预测今后的垃圾的组成与产量，或许会出现错误。
1.5城市政策
政府有关垃圾分类收集、包装容器回收、减少用一次性制品等减量化和资源化政策极大地影响着垃圾的产量和最终流向。例如《固体废物污染环境防治法》以最大限度地减少生活垃圾的产生量和使生活垃圾资源化为基本原则，明确规定了对生活垃圾的倾倒、清扫、收集、运输、回收利用和处置的基本要求。此外相应的法规和标准还有：《生活垃圾经营许可证管理规定》、《强制回收包装废品的管理规定》、《塑料包装及一次性餐具管理规定》、《城市垃圾处置设施环境保护标准》等都会对垃圾的组成和产量发生影响。
垃圾分类收集是发达国家普遍采用的收集方法。分类收集主要有两个目的：提高废品回收率和便于有害废物单独处置。我国已有政策规定各个城市应根据自己的具体情况，提出垃圾分类方案，逐步推广垃圾分类收集[3]。
城市政策不仅影响垃圾的收运和管理模式，从而间接影响垃圾的处理技术选择，一些法规的制订也直接影响垃圾的处理技术的选用。例如，对焚烧产生二次污染的严格控制法令，使经济上难以承受的中小城市不得不考虑其它方法；再例如，对垃圾填埋的最新标准欧盟填埋法令1999/31/EC（于2000年4月实施）规定：2005年起不能填埋有机物，2007年不能填埋废旧轮胎，2009年欧盟国家不能采用填埋作为处置废弃物的方式。据此规定，非填埋方式如焚烧、堆肥和气化等将得到进一步发展。
然而政策也具有变动性，当然这种变动有赖于科学的发展和科学家的呼吁。例如，新鲜垃圾的填埋目前被认为是一种占地、资源化利用率极其低下的处理方式，以至欧盟指令1999/31/EC规定有机垃圾不得直接填埋。但是国内学者的研究却表明[4]，已经填埋多年的矿化垃圾开挖以后，可作为建材、污水处理剂等多种用途，并且矿化后的垃圾更易于焚烧。这一技术如果得到进一步的研究与发展，将来也可能影响垃圾处理技术的政策和制度。
1.6投资运行费用和潜在的二次污染
投资和运行费用无疑会影响处理技术的选择。目前几种处理技术的投资和运行费用如表2所示。此外，潜在的二次污染不仅直接影响处理技术的最终环境效益，而且影响公众对垃圾处理技术的态度。
从表2可以看出，在常用的四种垃圾处理方法中，焚烧处理的投资和运行费用最贵，潜在的二次污染也较大。综合处理投资适中，潜在的二次污染也相对最轻。
2各因素对垃圾处理方法的综合影响
上述的城市特征与垃圾物理构成、垃圾产量、垃圾的热值、生活方式、城市政策等五个因素对常用的四种垃圾处理方法的选用的影响可表示为图1。
图1几种主要制约因素对垃圾处理方法选用的影响
图1中“经济水平”和“城市规模”即指城市特征。由图1可见，最后直接决定垃圾处理技术的是垃圾的产量、热值和成分，此外，城市政策和经济水平也会直接给处理技术的决策带来影响。因此正确确定垃圾组分、产量和热值对垃圾处理技术的选择非常重要。同时，处理技术的决策者尚需要关注新技术的发展以及这些新技术对城市政策可能带来的影响。
3主要影响因素的确定方法
既然垃圾组分、产量和热值是影响垃圾处理技术选用的最直接因素，这三者的准确确定与预测对选择垃圾处理技术和处理设施的设计非常重要。
3.1现场调查取样分析
在一个垃圾处理项目立项之前，垃圾组分、产量和热值可以通过对垃圾的取样调查和分析获得。垃圾取样和分析的方法可以参照规范CJ/T3039-95《城市生活垃圾采样和物理分析方法》中的规定进行，垃圾的物理组分被分为纸类、布类、木竹类、橡塑类、动物类、植物类、金属类、玻璃陶瓷类和混合类等九大类，各组分的比例和热值测算出以后，总热值就可以根据诸组分的比例进行迭加计算。而垃圾的总产量可由当地环卫部门的记录数据而确定。
3.2各种预测模型
依靠上述的现场调查取样分析，可以获得垃圾处理项目立项之前的数据，一旦处理项目获得立项，上述数据可作为设计依据；而当项目经过建设期至投运以后，中间又至少相隔1年甚至数年的时间，投运之时所处理的垃圾参数与设计之时相比已有差别；若干年后差别更大。因此仅凭设计前的现场调查数据还远远不够，必须进行合理有效的预测。预测方法分定性预测和定量预测两大类。定性预测是指预测者通过调查研究，了解实际情况，凭自己的实践经验和理论，对经济现象发生前景作出判断、进行预测的方法，又称判断预测或者调研预测，其准确程度取决于预测者的经验、理论、业务水平和对已经掌握的情况的分析判断能力。定量预测是指根据准确、及时、系统、全面的调查统计资料和经济信息，运用统计方法和数学模型对考察现象未来发展的规模、水平、速度和比例关系的确定，又称统计预测，包括时间系列预测和因果预测等。
由于一个城市的垃圾成分、热值的详细历史数据往往不多或不够准确，须借助定性预测方法，常用的定性预测方法有：集思广益法、德尔菲法（专家评估法）、主观概率法、交叉概率法等都属于这一类。而一个城市的垃圾产量却往往有比较详细的记录，因此可以采用定量预测方法，常用的定量预测模型有两类：回归模型和时间序列模型。由于城市政策和一些突发事件会影响垃圾的产量，因此对垃圾产量依据历史数据进行定量预测时，需要考虑城市政策变化等因素，这就说明仅仅依靠回归模型和时间序列模型得出的数据不会完全可靠。同时，城市的垃圾成分、热值的数据虽然不全，但仍有一些局部和断断续续的数据，也可以作为定量预测的补充。因此，对城市垃圾产量、组成、热值这种复杂而又受多因素影响的事物，需要定性预测和定量预测相结合，才能得到比较准确的结果，为实际设计提供指导。
3.3城市垃圾产量等的预测方法
前面已经提及，一个城市的垃圾产量历史数据较全，可以建立数学模型进行定量预测。对城市垃圾产量这样一种不规范的事物，可以采用组合预测的方法来预测[5]。组合预测的出发点就是在难以获得城市经济管理系统、城市政策、突法事件及后期影响等完全信息集合的前提下进行预测，或对于给定的信息难以作到最优利用的情况下进行预测，它是一种单一预报的权重平均方法，将时间序列和回归分析等单项预测看作不同的信息片段，通过信息的集成分散单个预测特有的不确定性和减少总体不确定性，从而达到提高预测精度的目的。使用组合预报方法时，每个单项预测的权重是基于该模型的近期执行情况，如果一个模型近来表现较好，它就会在组合预测中得到相对较高的权重。组合预测的主要优点是如果其中一种模型中组合预测中某种原因执行得不好，它对整个预报的影响也是比较小的；即使不是所有的模型都做得很好，但因为某些误差的符号可能不同（有正有负），相互间可以抵消，从而提高了预测精度。对热值和物理组分同样也可以使用组合预测的方法，将定性预测和定量预测的模型结合起来，来获得相对准确的数据。
参考文献
1杨逢乐.浅论垃圾处理工艺及场址选择[J].云南环境科学，2003，23（增刊）：164～166
2徐成，杨建新，王如松.广汉市生活垃圾生命周期评价[J]，环境科学学报，1999，19（6）：631～635
3建城环[2000]12号，建设部城市建设司发文，《关于公布生活垃圾分类收集试点城市的通知》
4张华，赵由才.生活垃圾填埋场中矿化垃圾的综合利用[J].山东建筑工程学院学报，2004，19（3）：46～50，72
5王硕，唐小我.组合预测软科学方法研究[J].运筹与管理，1999，8（1）：83～86
