收費制度下的生活垃圾處理研究

周 晉，周 秦

（1.天津理工大學，天津 300384；2.天津科技大學，天津 300457）

收費制度下的生活垃圾處理研究

周 晉1，周 秦2

（1.天津理工大學，天津 300384；2.天津科技大學，天津 300457）

近年來，我國城市生活垃圾數量不斷增加，不少城市出現了“垃圾圍城”的現象，嚴重阻礙了城市的可持續化發展進程。目前，國際上對生活垃圾的處理通常采取填埋、焚燒和堆肥3種方式[1]。不同的垃圾處理方式產生的社會影響不同。因此，查閱文獻資料，嘗試在界定生活垃圾處理全過程、各環節內容的前提下，明確生活垃圾處理總成本的組成，即包括直接成本、間接成本、自然資源損耗費用和可回收收入，然后以垃圾收集、垃圾清運為主體處理框架，分析垃圾產生量與堆肥處理、填埋處理、焚燒處理、運輸、收集等15項垃圾處理成本的關系，并引入綠色核算理論，通過建立城市垃圾處理費用模型，對現行垃圾處理方式產生的成本進行計算、比較，為社會提供生活垃圾管理的成本信息，從而促進垃圾分類。

處理成本；垃圾分類；灰度預測；綠色核算理論

城市生活垃圾，是指在生產建設、日常生活和其他活動中產生的污染環境的固態、半固態廢棄物質。隨著我國經濟的不斷發展，生活垃圾的產量也隨之增加。據統計，2014年，我國城市生活垃圾清運量達到了1.79×108t[2]，而由此產生的垃圾處理成本也是一筆令人不可小覷的數字。如果不及時轉變垃圾處理模式，對垃圾進行有效的分類收集和環保的消滅處理，垃圾圍城將成為現實。因此，選擇合適的方案處理垃圾是我們現階段需要考慮的重要問題之一。

國外一些發達國家為了解決垃圾過盛和處理成本過高的問題，對垃圾處理實行分類收費制度，我國也正積極探索有效的垃圾處理方式。為此，我們需要明確垃圾處理總成本的構成，核算垃圾處理成本，探討不同處理方式下對消耗的成本和環境的影響，并積極采取垃圾分類收費制度，從源頭上減輕環境污染和成本負擔。

1 垃圾處理社會總成本概述

為了推進社會經濟的綠色發展，提升城市管理和服務水平，優化人居環境，必須對城市生活垃圾進行合理的分類和處理，并且要考慮到經濟成本的問題[3]。所以，在開展工作時，先要明確垃圾處理總成本的概念，然后構建加權模型，計算各個處理環節的成本，將得到的計算結果匯總求和得到垃圾處理的總成本。

為了能比較全面、真實地描述各種城市生活垃圾的處理成本，筆者查閱資料，運用綠色投入產出核算體系的概念[4]，即在原來的一般費用核算基礎上，考慮到垃圾污染環境所造成的經濟損失。具體來說，就是在城市生活垃圾處理全過程中，除了考慮一般的清運、收集、處置成本外，還需考慮在處理過程中產生的對自然資源的損耗值和環境污染的損耗。生活垃圾處理總成本分解如圖1所示。

圖1 垃圾處理總成本

1.1 直接成本

1.1.1 運輸、回收費用

城市垃圾收運是由產生垃圾的源頭運送至處理處置場的全過程[5]，它包括3個階段，即收集、清運、中轉。

1.1.1.1 收集費用

1.1.1.1.1 城市生活垃圾未來產量預估

城市生活垃圾收運方式的設計不僅應適應當前垃圾產量的核算需求，還應具有長遠的戰略價值。查閱資料，采用單指數平滑法預測未來城市垃圾的產量，具體公式是：

式（1）中：t為垃圾的預估年份；ρ為平滑系數，ρ∈[0，1]；Xt為t時垃圾的實際產生值；Qt為t時垃圾的估計值；Qt+1為t+1時垃圾產量的估計值。

1.1.1.1.2 分類收集

1.1.1.1.2.1 源頭分類

Geller等學者對生活垃圾源頭分類行為的界定是[6]：將垃圾產生的源頭作為整個生活垃圾處理過程的開始，處理人員將生活垃圾按照規定類別分類收集，最后，將裝有不同垃圾的垃圾袋運送到指定的地點統一處理。垃圾源頭分類收集可以減少垃圾運輸、處置的工作量，減少二次環境污染，并且簡化后續處理工藝并提高效率，降低能耗和成本。

查閱相關資料，明確城市生活垃圾源頭分類收集的經濟分析[7]，即：

式（2）中：L1為垃圾源頭分類收集的產生效益；F1，F2，F2，F4均為變量，分別表示收運費的減少量、回收資源效益的增加量、污染減少量和健康效益增加量。

1.1.1.1.2.2 末端處置

查閱文獻可知，末端分類主要是以現狀人工分揀為主力的分類方法[3]。本文將末端處置的費用分為分揀成本和政府補貼。

查閱文獻得知，分揀工具、水電費、勞動保護用品約為1 000元/人，末端處置政府每噸補貼δ元/噸，綜合以上分析，垃圾收集成本W收為：W收＝δ×Qt＋1 000P人.

1.1.1.2 清運費用

隨著社區垃圾收運網點與轉運中心上午重新整合，必然要對垃圾運輸路線進行優化整合。

城市的垃圾清運處理系統可以被看作是一個非完全無向有限連通網絡[8]，假設系統中有p個垃圾中轉站，m個垃圾收運點，且至少有N個卡車運送垃圾，1輛車可負責1個收運點的垃圾，并將垃圾運輸到處理中心。

假設存在n輛垃圾運輸車，它們需要將垃圾收運點ai的垃圾運輸到垃圾轉運中心bi。

每一個垃圾轉運中心可有多輛卡車同時工作，并且它們的運輸費用和對環境影響的權重是相同的，則卡車實載的費用與空載費用的比值定為η（η＞1）[9]。對于當前需求rj＝ai，要找到離社區垃圾收運網點ai最近的垃圾轉運中心bi。由于此時bi處已有垃圾車，則把垃圾轉運中心bi的垃圾運輸車空載運到ai處，然后將垃圾運輸車實載垃圾調回到bi處，最后完成rj所需的總的費用為（η＋1）×d（ai，bi）[10]。

所以，綜上可得垃圾轉運費用W轉運為：W轉運＝（η＋1）×d（ai，bi）.

1.1.1.3 中轉費用

1.1.1.3.1 中轉站年均固定成本

查閱文獻得知，在分析垃圾中轉站的固定成本時，常用的模型是“數據包絡分析”（DEA）。DEA是運籌學家Charnes、Cooper和Rhodes在1978年提出的。該分析方法基于“相對效率評價”概念，能有效解決具有多輸入、多輸出特征的同行業企業生產率評價問題[11]。

根據DEA模型的原理，建立垃圾中轉站的DEA模型。其中，DEA1為DEA評價下的中轉站年均收益，DEA2為DEA評價下的中轉站年均運行成本，DEA3為DEA評價下的中轉站年均固定成本。

設服務區內有k個垃圾收集點，k＝1，2，…，m，有i個已建中轉站，i＝1，2，…，n，有j個處理站，j＝1，2，…，l.至此，可得中轉站年均固定成本為：

1.1.1.3.2 運輸成本

設生活垃圾的基本運費為C1元/t（10 km以內），超過10 km的增收C2元/t/km，超過20 km增收C3元/t/km。S為將垃圾從轉運站運輸至處理處置場的距離。所以，綜上可得總運輸成本W運為：

1.1.2 處理費用

1.1.2.1 填埋費用

1.1.2.1.1 衛生填埋成本

衛生填埋成本，主要是指垃圾填埋場的處理成本，包括基建成本、土地成本和運行維護成本。

查閱資料可得，土地成本為：

式（5）中：L為年土地成本；U為基準年的填埋場地的基準地價；S為填埋面積；i為利率；n為土地剩余壽命。

綜上可得，衛生填埋成本W衛生為：

式（6）中：Qw為每年各省垃圾衛生填埋的數量。

1.1.2.1.2 灰渣填埋成本

填埋的灰渣種類主要有3種，即焚燒設施灰渣、堆肥設施灰渣和回收設施灰渣。假設3種灰渣產生率分別為α，β，γ，則灰渣填埋成本為：W灰渣＝α×W衛生＋β×W衛生＋γ×W衛生.

1.1.2.2 焚燒費用

垃圾焚燒是利用高溫氧化方法處理生活垃圾的一種技術，在焚燒處理過程中會產生一定的污染物。焚燒廠處理費主要包括焚燒和煙霧處理設備費、輔助燃料費、處理衍生廢物處置費等。筆者認為，在進行費用核算時，可將焚燒費用分為外部成本和內部成本兩部分，其中，外部成本包括土地成本、建設成本和焚燒成本。建設成本可以用政府實際支付的建設費用計算。焚燒成本采用直接成本法，公式為：

式（7）中：P為單位垃圾處理費。

在處置垃圾的過程中，由于采用的處置技術會對大氣、水體等造成新的污染，即所謂的外部成本，包括未內部化的環境成本[12]，比如垃圾焚燒產生的二英對人體健康造成的損失。查閱文獻，二英排放造成的健康損失可以用公式表示為：

1.2 間接成本

2016年，城建部發布了《住房城鄉建設部等部門關于進一步加強城市生活垃圾焚燒處理工作的意見》，規定了垃圾處理補貼費用分析按《建設項目經濟評價方法與參數》執行，因此，政府補貼電價E電為：

1.3 自然資源損耗費用

現代邊際機會成本（MOC）理論認為[4]，在進行一項經濟活動的過程中，不僅會消耗各種生產要素，還會影響自然環境。這時，我們需要承擔其所產生的治理、損失費用等。邊際機會成本由處理城市生活垃圾產生的直接費用、資源的未來可使用的機會成本和外部成本構成。其中，與自然資源損耗相關的指標用MUC和MEC表示。

1.3.1MUC的核算

查閱文獻可知，MUC的核算可使用Hotelling模型，即：

式（10）中：i為利率；△為資源剩余量的平均增長率。

對于不可再生資源，需要考慮MUC；對于能合理開發利用的可再生資源，MUC可忽略不計。

1.3.2MEC的核算

MEC可通過生態環境質量價值的變動來確定，即分析評價其潛在的環境質量的效益或價值（該資產的經濟價值）。

1.4 可回收收入

可回收收入是由生活垃圾中的再生資源產生的，具體包括資源再生收入、生物堆肥收入、焚燒熱能再利用。用λi、λC、λP分別代表可用于焚燒、堆肥和回收利用垃圾成分的可利用率（%），Q1表示第t年可燃燒垃圾總量，Q2表示第t年可堆肥垃圾總量，Q3表示第t年可回收垃圾總量，則可回收的收入W回收為：W回收＝（λi×Q1＋λC×Q2＋λP×Q3）×P.

通過對不同處置技術下的不同環節的成本分析和計算，將各個環節的成本加總求和，即可得到不同方案下的垃圾處理社會總成本。

2 采取分類收費制度的垃圾總量減量化效果分析

生活垃圾來源于居民日常生活，居民的消費等行為會在一定程度上影響垃圾的產量。

居民處理垃圾時常常采用直接排放和分類回收2種方式，前者需要付費，而后者則是免費的[13]。因此，本文借鑒家庭生產函數模型來分析垃圾分類收費制度對垃圾排放量和回收效率的影響，從而分析垃圾分類制度對垃圾總量減量化效果的影響。

2.1 環境容污角度進行分析

查閱文獻可知，垃圾收集和回收的生產函數可表示為[13]：

式（11）（12）中：PX和PXX分別為P對xΨ的一階和二階偏導；MX和MXX的含義依此類推。

而埋填、堆肥、焚燒垃圾都會污染空氣，并且隨著垃圾產量的增加，環境容污能力會呈反比變化，此時，處理相同數量的垃圾所需投入的勞動力就會增加。

查閱文獻知，垃圾處理的利潤最大化函數為：

利用MATLAB對式（13）進行微分、求導化簡求解，得到狀態變量E和共態變量qE的關系，即：

最后，從求解微分方程得到的結果中可以看出，隨著垃圾產量的增加，環境容污能力逐級下降，垃圾處理的效率也不斷降低。

基于此，為了保證效率，處理相同數量的垃圾所需的勞動力就會不斷增加。因此，垃圾處理分類收費會影響Pχ的值，從而影響垃圾的收集、回收和最終處理的邊際成本，具體表現為Pχ增加，邊際成本成正相關增值。根據價格偏好理論，消費者會傾向于使成本價格下降的行為，因此，會縮減垃圾產生量，從而達到垃圾減量化的效果。

2.2 居民行為角度分析

假設居民的商品消費量為c，消費后會產生q的垃圾，二者滿足以下關系，即：τ×c＝q，0＜τ＜1.居民對于消費產生的垃圾可以采取直接排放和分類回收2種處理方式。但是，對于直接排放的垃圾要支付相應的費用，而回收垃圾則無需繳費。在垃圾為一固定常數的情況下，采用分類回收的垃圾數量越大，垃圾采取直接排放方式的數量就越小。

查閱資料可知，居民進行分類回收后的垃圾產生量為：

式（15）中：Tr是居民進行垃圾分類回收所耗用的時間，為進行垃圾分類回收的方便程度。

根據垃圾按量收費的最優單位定價理論，可以得到居民預算約束為：

式（16）中：pC為復合商品的價格；pg為垃圾處理服務的單位定價。

在此約束條件下，居民效用極大化可用函數表示為：

通過MATLAB對式（18）進行拉格朗日一階求導，解得，當居民達到效用最大化時，垃圾的回收量為此時，垃圾的排放量為二者之和。由此可以看出，居民的垃圾費支出與排放量呈正比。

由此可以看出，在分類收費制度下，居民的垃圾排放量會減少。綜上所述，如果采取垃圾處理分類收費制度，會對垃圾總量帶來更有效的減量化效果。

3 結論

從對垃圾分類處理的成本分析中可以看出，經過有效的分類，垃圾的處理成本降低。因此，為了更好地響應國家“節能綠色環保”的號召，在處理垃圾時，可以參考以下幾個建議：①采取垃圾收集、轉運（分類）與終處理相分離的模式；②加強宣傳教育，提高全民環保意識，自覺促進垃圾分類的實施[14]；③進一步提高垃圾轉運站的效率，優化選擇垃圾轉運路線；④擴大源頭垃圾處理的規模，提高人員、技術投入和管理水平，鼓勵居民對垃圾積極進行源頭分類處理；⑤提供方便實用的垃圾分類收集設施；⑥運用“互聯網＋”的概念，形成“環衛清運網絡”和“再生資源回收網絡”的垃圾收運新模式；⑦將促進垃圾前段有效分類、強化中間轉運環節、增強末端處理能力三者結合[15]，建立前端長期有效的垃圾分類體制，實現垃圾干濕分離。

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X799.3

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.01.061

2095－6835（2018）01－0061－05

〔編輯：白潔〕