绿色垃圾资源化的经济与生态效益评价——以佛山市禅城区为例

张展杰，刘淑娟，2，魏兴琥，2，何润华

（1.佛山科学技术学院环境与化学工程学院；2.广东省西江北江流域生态文明建设与可持续发展中心，广东 佛山 528000）

随着我国城市化的推进，城市人口逐渐增长，其每天产生的绿色垃圾也不断增加。因居民环保意识较弱，早在2004年，中国就超越美国成为世界上最大的垃圾生产国。绿色垃圾是指无污染可回收再利用的垃圾，其潜在着巨大的经济与生态效益。若大量的城市绿色垃圾得不到有效处理，将破坏城市生态环境，也使得绿色垃圾中大量有用资源被浪费。

在我国，由于居民对绿色垃圾缺乏足够认识，人们往往忽视绿色垃圾的资源化。绿色垃圾资源化利用项目在生态方向上具有广阔的前景，是生态利用的前沿性研究课题，是垃圾利用分支上的新研究动向。本文通过对佛山禅城绿色垃圾资源化利用现状进行调查，得出焚烧处理和填埋处理是禅城区目前两种主要的垃圾处理方式。在研究过程与方法方面，本文通过构建绿色垃圾的经济与生态效益指标体系，对四种绿色垃圾资源化利用路径进行效益评价，以期得出最佳的绿色垃圾资源化利用路径。

1 绿色垃圾现状

1.1 绿色垃圾概念

绿色垃圾是指对环境无污染的垃圾，能够回收利用并转化成其他具有经济和生态效益的材料，如园林绿化垃圾、无害生活垃圾和食物垃圾等。它们潜在着巨大的经济与生态效益，若大量的绿色垃圾得不到有效处理，将造成垃圾中大量有用资源的浪费[1]。利用科学技术处理和循环利用绿色垃圾，能充分发挥绿色垃圾的巨大潜力。

1.2 禅城区绿色垃圾资源化利用现状

原环境保护部发布的《2016年全国大、中城市固体废物污染环境防治年报》显示，佛山以328万t排名2015年全国城市生活垃圾产生量第10位，其中禅城区每日产生的生活垃圾占佛山五区的21%。禅城区城市综合管理局提供的资料显示，禅城区生活垃圾经过垃圾收集站处理后，部分转运到南海区生活垃圾焚烧厂进行焚烧处理，高达850℃的炉内温度可保证有害成分物质充分燃烧分解。而产生的烟气经处理后排入大气，排放标准符合甚至优于欧盟垃圾焚烧污染物排放标准[2]。垃圾燃烧产生的热能，会经焚烧厂的特殊设备转化为电能，从而有效利用焚烧垃圾产生的热能。禅城区少部分的垃圾会被进行填埋处理，绿色垃圾与城市普通垃圾混合处理未进行分类，这两种方式既不符合环保要求，又浪费资金。由于政府资金短缺及科学技术比较薄弱，在二三线城市绿色垃圾得不到高效利用。

1.3 国内外绿色垃圾资源化利用现状

因为城市绿化率日益增加，北京市早在2007年绿色垃圾年产量就超过200万t，然而这些垃圾绝大多数作为固体废物填埋，得不到高效资源化利用[3]。在珠三角地区，广州、深圳对道路绿化垃圾、景观垃圾利用潜力有较早的认识，除了填埋和焚烧，也大力开发堆肥与建材化利用等方式。可见，我国一线城市对绿色垃圾的资源化利用研究开展比较晚。而早在20世纪90年代，发达国家就意识到绿色垃圾的市场前景。美国很多家庭都有前院草坪，每户家庭清理草坪后都会堆放好，等专门清理园林绿色垃圾的清洁车来收集，再转运到特定的收集站用于堆肥[4]。

2 绿化垃圾的资源化利用路径

目前，绿色垃圾的处置方法多种多样，其中包括绿色垃圾堆肥、焚烧、建材化利用、能源化利用、生产生物质颗粒燃料等[5]。在经济与生态效益最大化的前提下，要求把绿色垃圾资源化且节约资源和保护环境，传统利用路径已不能满足要求。

2.1 焚烧发电

绿色垃圾焚烧发电是利用高温加速垃圾中的水分干化，使它们燃烧产生热量，然后通过设备的特殊处理将热能转换为电能传送到城市电网。垃圾焚烧后产生的残渣很少，可以说是绿色垃圾处理最彻底的方法，能尽可能地杀死病原体，使垃圾中有机物彻底碳化，将污泥的体积减到最少。据计算，如果1 t绿色垃圾中的有机物全部燃烧，能够转化成400 kW·h电能，利用焚烧产生的热能发电，能减少煤炭资源的使用，节省石化资源，而且更环保[6]。

2.2 堆肥农用

绿色垃圾堆肥农用分两类，一种是生产土壤改良添加物，另一种是生产有机肥[7]。绿化垃圾中营养元素的含量决定了这两种堆肥方式的具体路径。若有机质含量和营养元素含量高，在堆肥过程中适当加入一些氮、磷、钾肥，使其符合有机肥的标准；若营养元素含量低，绿化废弃物则可以堆肥生产土壤改良添加物。绿色垃圾经堆肥工艺处理一周左右，即可应用到园林绿地改良土壤。

2.3 建材化利用

绿色垃圾含有大量的无机物，如园林垃圾的树枝细干、枝杈碎屑等与许多建筑原材料的成分相似，通过对绿色垃圾建材化的利用，可以丰富垃圾的资源化利用路径。建材化利用可以减少对木材资源的使用，使建筑理念更绿色环保。目前，建材化利用的方法主要有垃圾制砖，垃圾制景观园林、制木材等。

2.4 生产生物质颗粒燃料

城市绿化垃圾中的落叶碎屑、树枝细干等园林垃圾较多，人可以利用城市园林绿化垃圾生产生物质颗粒燃料，可将其用于居民炊事、工业锅炉燃料等。与煤、石油、天然气等化石燃料相比，生物颗粒燃料来源更丰富，价格更低廉，使用更方便，便于运输、储存，更清洁环保，且可通过转化垃圾而成，更重要的是低硫、低灰和几乎没有废气[8]。

3 效益评价设计、过程及结果分析

绿色垃圾的资源化利用是使经济与生态效益最大化，且资源化利用的途径要节省资源，做到垃圾循环再利用。评价资源化利用路径的效益时，选取的指标必须符合中国特色社会主义的建设。因此，本文确定对绿色垃圾不同处理方式下的经济和生态效益两个方面展开评价，其中经济效益包含运行费用、项目投资、产品收益和节约资源；生态效益包含大气污染、水污染、土壤污染和占地面积。通过对绿色垃圾经济和生态效益的要素层进行指标赋值，笔者分别对效益评价指标体系的要素层进行指标赋值，然后根据熵值法计算出各项指标的熵值，进而求出各指标权值。然后对它们进行综合评价，分别确定定量与定性指标的评判指标计算值，即它们的评价标准，再确定其隶属函数。最后根据模糊综合评价法得出最终最佳的绿色垃圾资源化利用方式，其由最大隶属度确定[9]。

3.1 指标权重的确定

3.1.1 指标赋值

把绿色垃圾资源化经济与生态效益的效益评价指标分为定量和定性指标，其中把占地面积、项目投资、运行费用以及产品收益归类为定量指标，把节约资源、水污染、大气污染以及土壤污染归类为定性指标。

（1）定量指标。根据《中国垃圾处理市场分析报告》，绿色垃圾焚烧发电项目投资约为85元/t；堆肥农用项目投资约为46元/t；建材化利用项目投资约为40元/t；生产生物质颗粒燃料项目投资约为108元/t。运行费用：绿色垃圾焚烧发电约为80元/t、堆肥农用约为18元/t、建材化利用约为22元/t、生产生物质颗粒燃料约为55元/t。产品效益：绿色垃圾焚烧发电约为7元/t、堆肥农用约为20元/t、建材化约为17元/t、生产生物质颗粒燃料约为58元/t。占地面积：绿色垃圾焚烧发电约为9 m3/t、堆肥农用约为33 m3/t、建材化利用约为25 m3/t、生产生物质颗粒燃料约为18 m3/t。

（2）定性指标。绿色垃圾资源化的经济与生态效益评价的定性指标有节约资源、水污染、大气污染以及土壤污染。对定性指标采用前人经验赋值，节约资源较多=1，一般=0.75，而较少=0.5；对环境污染较轻=1，一般=0.75，而较严重=0.5[10]。

3.1.2 计算各项指标的权值

人们可以根据熵值法得出各指标的熵值，进而求出各指标的权重。熵值法是指用来判断某个指标离散程度的数学方法。离散程度越大，该指标对综合评价的影响越大。人们可以用熵值判断某个指标的离散程度。熵值法作为一种常用的赋权法，其基本原理可以概括为：若某类指标中各个指标值之间离散程度越大，那么该类指标对评价体系影响越重要；若离散程度越小，则该类指标对评价体系影响越不重要；若指标值相等，那么该类指标没有意义[11]。

根据熵值法的计算公式得出的权重结果：项目投资0.088、运行费用0.268、产品收益0.152、占地面积0.112、节约资源0.076、水污染0.090、大气污染0.075、土壤污染0.139。由此可以看出，经济效益四个指标在各指标中占0.584，比生态效益四个指标之和更高，其中经济效益指标中运行费用权重占比最高，为0.268。

3.2 综合评价

3.2.1 确定评价标准

绿色垃圾资源化利用的效益评价指标分为定量和定性指标，定量指标包括占地面积、项目投资、运行费用以及产品效益，对于此类指标的评价标准，通常采用文献调查法得到的实际数据（同3.1.1）。而定性指标包括节约资源、水污染、大气污染和土壤污染，定性指标没有具体的数据，和前文一样采用前人经验赋值，但赋值设置有所不同，节约资源非常多=8～10，较多=6～8，一般=4～6，较少=2～4，非常少=0～2；对环境污染很少=8～10，小=6～8，较大=4～6，大=2～4，很大=0～2。

3.2.2 确定隶属函数

隶属函数，是用于表征模糊集合的数学工具。为了描述元素u对模糊集合U的隶属关系，由于这种关系的不分明性，它将用从区间[0，1]中所取的数值代替0、1这两值来描述，记为（u）。

定量指标中项目投资、运行费用和占地面积越少越好，可是没有最小值，因此隶属函数公式可以表示为：

产品效益的值越大越好，因此隶属函数公式可以表示为：

因为定性指标无法用数据表示，所以定性通常使用的方法是计分制，根据前人经验赋值的评分标准，把好表示为X＞8，较好表示为6＜X≤8，一般表示为4＜X≤6，差表示为X≤4。定性指标的隶属度公式可以表示为[12]：

3.2.3 综合评判

综合评判的结果通过字母B表示，由模糊综评价法可知，B的值是一个集合，公式是B=A·R，其中A为效益评价各指标的权重集，R为各指标隶属度的集，最终最佳绿色垃圾资源化利用方式由最大隶属度确定[13]。以下是计算得到的结果：0.265 2，0.632 7，0.873 8，0.747 0。从最终的综合评判结果可以看出，建材化利用的结果数据最高，为0.873 8，故在绿色垃圾资源化利用中建材化利用方式取得的效益最佳。

表1 各指标隶属度

3.3 评判结果的分析

绿色垃圾焚烧发电由于对技术设备要求高，故项目投资较高，运行费用等成本高，产品收益少，且对大气污染高，所以有4项指标隶属度为0。堆肥农用由于农药中含有磷、钾等元素，对土地污染大，因此土地污染指标隶属度为0，但产品收益高，隶属度为1。建材化利用对机械设备要求低，项目投资低，且木材对大气土壤污染几乎为0，故这三项指标隶属度为1。生产生物质颗粒燃料方面，由于市场对生物质颗粒燃料供少于求，会越来越受欢迎，且成本较低，因此产品效益这一项指标的隶属度为1。

根据综合评价的结果分析，由于经济与生态效益各指标的权重已经确定，因此最终结果取决于各指标隶属度的大小。四种绿色垃圾资源化利用方式，它们各自的指标隶属度值之和越大，综合评判的数据越高，取得的效益越就越佳。因此，在绿色垃圾资源化利用的路径中，建材化利用取得的效益最佳，而焚烧发电效益最差，所以绿色垃圾资源化利用方式首选建材化利用。

4 结论

本文构建了绿色垃圾的经济与生态效益指标体系，根据熵值法和前人经验赋值法得出效益指标体系中定量和定性指标的权重，然后确定其隶属函数，利用模糊综合评价法对指标体系的权重和隶属度进行综合评判。研究结果表明，佛山市禅城区绿色垃圾处理方式主要为焚烧、填埋，与普通垃圾混合处理，这既不符合环保要求又浪费资金。因此，禅城绿色垃圾资源化利用路径比较落后。本文根据综合评判结果，得出建材化利用是绿色垃圾资源化利用效益最大的路径，禅城区要朝建材化利用方向研究，最大限度发挥绿色垃圾的应用潜力。