以科技支撐助推超大城市垃圾分類治理提質增效

劉建國

一、超大城市垃圾分類治理科技支撐的重要意義

垃圾分類對于推動生態文明建設、提升社會文明程度、創新基層社會治理都有著重要意義。“加強科學管理，形成長效機制，推動習慣養成”已成為我國系統深入推行垃圾分類的根本遵循，其中“科學管理”是基礎，“長效機制”是路徑，“習慣養成”是目標。面向國家和地方垃圾分類不同發展階段主要矛盾和重大需求的科技支撐既是科學管理的要求，也是科學管理的標志。

北京、上海、廣州、深圳等超大城市經濟發達、人口密集、土地稀缺，垃圾分類開展的設施、管理、社會、經濟、文化等基礎較好，較早實現了垃圾分類從起步階段到發展階段的過渡，率先邁上了提質增效的臺階。超大城市垃圾分類從“有沒有”走向“好不好”、從量變走向質變，對科技支撐下精細化、系統化、定量化、智慧化的科學管理的需求更為迫切，同時科技支撐撬動垃圾分類提質增效的邊際效應也更加顯著。

二、超大城市垃圾分類治理科技支撐取得的主要成果

深圳市作為中國特色社會主義先行示范區、國家可持續發展議程創新示范區，以及國家生活垃圾分類重點城市和首批“無廢城市”建設試點，有責任探索構建先進、適用的生活垃圾分類管理體系，為其他城市提供先行示范。在國家科學技術部、深圳市科技創新委員會和深圳市城市管理和綜合執法局的大力支持下，清華大學深圳國際研究生院從2018年起牽頭承擔了“十三五”國家重點研發計劃“固廢資源化”重點專項“基于分類的深圳市生活垃圾集約化處置全鏈條技術集成與綜合示范”項目。項目緊密結合深圳市在我國中國特色社會主義建設及可持續發展中的特殊功能定位，面向深圳市生活垃圾分類處理系統升級重構的重大需求，以“精準分類、全程減量、梯級利用、高效處理、智慧監管”為主線，突破全鏈條減量分類、園區化循環利用、污染物超低排放、全過程智慧管控等關鍵技術與核心裝備，推動深圳市建成以選擇性精準分類為基礎、以校園/社區發動志愿服務為特色、以廚余垃圾適度分類為系統優化節點、以可回收物規范管理為迭代升級方向、以清潔高效焚燒發電為核心依托、以多層級全過程智慧監管平臺為保障的生活垃圾分類處理系統，形成適應城市精細化管理、環境高品質保護、經濟高質量發展要求的生活垃圾分類“深圳模式”，為我國超大、特大城市普遍推行垃圾分類制度提供了可借鑒、可推廣的綜合性解決方案，對我國生活垃圾分類工作穩步推進產生了積極的輻射帶動作用。

（一）創建生活垃圾選擇性精準分類模式，深度參與頂層設計與宣傳教育

在深圳市10個區開展了覆蓋各類場所垃圾產生規律的深度調研，解析了生活垃圾時空分布規律和物質流向，量化了不同分類模式的經濟與環境效益，提出了適于深圳市的選擇性精準分類方案。在此基礎上，完成了深圳市垃圾分類先行示范區工作方案，提出了垃圾分類的具體管理策略，撰寫了《生活垃圾分類模式全成本分析》《碳中和背景下生活垃圾分類管理策略研究報告》《生活垃圾按量計費模式》《生活源再生資源回收利用現狀及潛力調研報告》等專項報告，厘清了生活垃圾分類工作中的疑點、難點。上述成果已融入《深圳市生活垃圾分類管理條例》《深圳市環境衛生設施總體規劃》《12類場所生活垃圾分類工作指引》等政策法規中。在此基礎上，在深圳市開展了生活垃圾源頭分類質量提升與保障工程示范工作，打造了一批基于人工智能、物聯網、大數據的先進垃圾分類示范點，建設了國內首套完整的低值可回收物牛奶盒回收體系，覆蓋全市1613所學校，累計回收1100多萬個；提出了“志愿先行、校園發動”的引導公眾參與垃圾分類的策略，與深圳市城市管理和綜合執法局、深圳市教育局和公益組織合作，參與打造了具有“名片效應”的深圳市垃圾分類公眾教育“蒲公英計劃”，受到了住房和城鄉建設部的肯定并向全國推廣。

（二）突破有機固廢資源化利用關鍵技術，推動園區減污降碳與協同增效

針對垃圾分類工作中廚余垃圾處理這一難點問題，開發了有機垃圾分質分相高效協同厭氧消化技術，應用于深圳市最大的廚余垃圾資源化處理項目，大幅提升了設施穩定性和有機質利用率，年處理規模達到800噸，減排二氧化碳超過12萬噸，為我國廚余垃圾的高效資源化利用提供了新路徑。針對深圳市以環境園為支撐的生活垃圾處理設施體系，以“協同處理、擴能增效、物能循環”為基本思路，對深圳市最大的有機垃圾處理園區——郁南環境園進行了園區循環化改造。首先，通過廚余垃圾與污泥協同厭氧消化，將消化周期從30天縮短到20天左右，減少了設施的占地面積；其次，建立沼氣產熱發電的內循環系統和沼渣、糞渣的協同堆肥處理系統，打通了園區“水—能—廢”的循環鏈路，提高了郁南環境園的綜合效益和運營的穩定性，環境負擔降低了70%以上。項目形成的園區循環化改造方案為全國類似環境園區的改造提供了樣板。

（三）揭示大型垃圾焚燒系統全流程二英產排及分配規律，通過工藝集成優化實現二英穩定超低排放

焚燒發電廠已成為我國城市生活垃圾分類處理必不可少的核心設施。焚燒發電設施二英排放與飛灰處置是社會各界高度關注的問題，也是垃圾處理“鄰避效應”的主要癥結所在。針對上述制約焚燒發電健康穩定發展的核心問題，突破了焚燒二英高溫取樣難題，開展了現代化大型垃圾焚燒系統二英產生及沿程分布規律研究，闡明了燃燒控制及煙氣凈化系統各環節對二英的去除效果，在集成優化基礎上開發了生活垃圾焚燒效能提升及污染物控制關鍵技術，煙氣二英最終排放水平為0.006 4 ng I-TEQ/Nm3，總去除率高達98.95%，二英排放水平遠低于0.05 ng I-TEQ/m3的深圳超低排放標準要求，達到了國際先進水平。針對垃圾焚燒飛灰，開發了高溫熔融無害化、強效螯合穩定化和同步重金屬固定及二英分解的納米n-Al/CaO處理技術。在技術突破的基礎上，通過實施清潔焚燒，促進資源共享，開展公眾服務，構建了“城市生活垃圾清潔焚燒與睦鄰共生的整體解決方案”，克服了“鄰避效應”問題，保障了生活垃圾分類處理體系的健康運行。該案例被國家發展改革委推廣。

（四）支撐生活垃圾分類處理全過程多層級智慧監管平臺建設，推動垃圾分類監管體系與能力現代化

系統梳理超大城市生活垃圾分類處理系統精細化管理業務需求，集成物聯網、大數據、人工智能等新一代信息化技術，支撐業務主管單位建立了生活垃圾全鏈條智慧化分類管理體系，打通了市—區—街道多層級管理部門以及商務、教育、生態環境、義工聯等多職能部門的垃圾分類管理數據鏈條，實現了垃圾分類數據統一和標準化管理。針對投放主體發動困難、嚴重依賴人力督導、基礎數據缺失等問題，建立了覆蓋全市20 000多個集中投放點的數據標準化收集系統，實現了垃圾投放源頭基礎數據的標準化、智慧化采集，同時構建了投放點動態成效評估模型，對居民行為、場所情況、監督效果等5大項59細項內容進行綜合評估，實現了投放點分類情況跟蹤評價以及督導方式智慧選擇。針對垃圾細分品類多、收運渠道復雜等問題，開發了生活垃圾分類收運智慧感知系統，實現了全市3000多輛各品類垃圾收運車輛的智慧調度和智能監管。針對多種處理設施并存、技術水平硬件基礎不一等問題，構建了全市統一的處理設施智慧管控系統，建立了統一的信息數據管理平臺和智能化數據獲取及傳輸體系，實現了垃圾處理設施的優化調配、在線監控、安全保障等多維度管控功能。針對可回收物底數不清、來源去向不明、管理水平相對落后、嚴重制約“兩網融合”推進等問題，利用物聯網和SAAS服務平臺，依靠各類設備集成，實現了再生資源系統回收站點原有計量系統計量數據的智能采集及傳輸，破除了“兩網融合”的數據壁壘。為滿足深圳市“志愿先行、校園發動、全民參與”的垃圾分類治理模式，構建了智慧公眾平臺，集成公眾參與端口，將志愿督導、社會監督員、公眾隨手拍、蒲公英講師、校園分類、入戶宣傳等公眾參與方式集合到統一平臺，大幅提升了公眾參與水平。

（五）建立多維度環境績效綜合評估體系及貨幣化方法，支撐深圳垃圾分類處理系統科學管理與優化升級

為了全面表征生活垃圾處理全流程的綜合績效，建立了涵蓋減量化、穩定化、物質回收量、能源回收量、溫室氣體排放與環境影響評價等六項指標的綜合績效指標體系，核算不同生活垃圾分類處理技術路線的環境績效，進而采用貨幣化方法將各項指標的影響換算為貨幣價值，得到綜合隱性成本。評估結果表明，在深圳市廚余垃圾處理設施中，大型厭氧消化、水解酸化制碳源設施的綜合環境績效較好，而中小型就地好氧發酵或烘干設施的環境績效較差。在各品類生活垃圾處理中，強化可回收物規范回收的綜合環境績效最為顯著。以不同廚余垃圾分出率為變量評估深圳市生活垃圾分類處理系統的綜合環境績效，發現25%～35%廚余垃圾分出率下綜合環境績效可達最優，不進行廚余垃圾分類，或者廚余垃圾過度分類，系統的綜合環境績效均會出現下降，而且過度分類情景下綜合環境績效下降速率與幅度均顯著高于廚余垃圾低分出率情景。與混合垃圾全量焚燒相比，推行生活垃圾分類后，深圳市生活垃圾處理系統物質回收量提升了59.2%，能源回收量降低了14.1%，溫室氣體排放下降了12.4%，其他環境影響的人均當量PE總值降低了35.0%。根據各項指標的貨幣化結果，以大型焚燒發電為核心的深圳市生活垃圾處理系統較為先進，其綜合環境績效的隱性成本為-139.8元/噸，即已經呈現出正面的環境經濟效益；分類處理以后，隱性成本降低到-171.5元/噸，說明推行垃圾分類可進一步提升系統的環境經濟效益；在廚余垃圾適度分類基礎上，強化可回收物回收系統的規范管理，并以生產者責任延伸制度驅動可回收物高值利用，隱性成本將進一步大幅降低到-246.6元/噸。上述貨幣化評估結果清晰表明，推行垃圾分類并在科學管理基礎上實現提質增效，可創造突出的環境經濟效益，為“綠水青山就是金山銀山”提供了生動詮釋。

（六）形成垃圾分類整體解決方案與長效機制政策建議，在全國發揮輻射帶動與先行示范作用

在深入研究和長期實踐中，凝練提出了深圳市超大城市生活垃圾分類先行示范模式，其基本特征為：以選擇性精準分類為基礎，以校園/社區發動志愿服務為特色，以廚余垃圾適度分類為系統優化節點，以可回收物規范管理為迭代升級方向，以清潔高效焚燒發電為核心依托，以多層級全過程智慧監管平臺為保障。這一模式全面落地深圳，深圳市生活垃圾分類處理取得突出成效，其整體水平的回收利用率和資源化利用率均較項目實施前有明顯提升。目前，深圳市生活垃圾分類回收利用率達到49%，居于國內領先和國際先進水平；環境負荷大幅下降，有效增強了人民群眾的幸福感和獲得感；提出的深圳市生活垃圾分類處理整體解決方案和長效機制政策建議等報告，對我國其他城市，尤其是超大及特大城市因地制宜穩妥有序推進垃圾分類工作發揮了一定的守正、創新、糾偏作用。

三、面向提質增效要求進一步強化超大城市生活垃圾分類治理科技支撐的建議

在各級政府的堅強領導、各相關職能部門的組織推動下，在社會各界和全體居民的共同努力下，我國超大城市生活垃圾分類取得了顯著成效，邁上了新的臺階。在促進人與自然和諧共生成為中國式現代化的本質要求、減污降碳協同增效成為促進經濟社會發展全面綠色轉型總抓手的新形勢下，超大城市垃圾分類面臨著提質增效的緊迫任務，必須對標東京、柏林、倫敦、巴黎等國際化大都市垃圾分類先進水平，進一步強化科技支撐，持續精準發力，在科學管理的基礎上進一步鞏固和提升生活垃圾分類體系建設成效，真正形成垃圾分類長效機制，切實推動居民垃圾分類減量習慣養成，提升社會文明和生態文明水平。

北京市香山公園垃圾分類驛站? 攝影：梁志堅

一是進一步完善生活垃圾智慧監管平臺功能與數據共享交匯機制，實現垃圾分類監管平臺與環衛設施監管平臺的數據互聯互通，全面打通社區—街道—區—市多層級管理部門以及商務、環境、教育等相關職能部門垃圾分類管理相關數據鏈條，形成垃圾分類管理“一張網”，進一步提升垃圾分類精細化、智慧化管理水平。

二是面向超大城市碳達峰碳中和目標，推動居民生活垃圾源頭減量與分類投放的碳普惠核算與認證，建立生活垃圾分類減污降碳協同增效標準化評估方法，以及“綠水青山就是金山銀山”的生態環保價值轉化核算方法體系，持續引領垃圾分類處理系統優化升級發展方向。

三是建立廚余垃圾管理層次框架與行動指南，著力推動食品供應鏈廢物預防減量、大型商超與連鎖餐飲企業余量食物捐贈、品質可控廚余垃圾的飼料化利用，積極推動廚余垃圾短程快速大規模處理技術的標準化與工程化應用，如水解酸化制備碳源應用于污水生化處理，開發沼氣化學鏈制氫或催化重整制氫技術與裝備，構建有機固廢或沼渣生化或熱化學穩定化—安全土地利用儲碳產業共生模式，實現城市有機固廢的全鏈條生態循環利用。

四是以可回收物規范回收體系建設為重點，切實推動垃圾分類收運與再生資源回收“兩網融合”，補齊我國超大城市與發達國家先進城市之間在垃圾分類系統上存在的最為突出的短板。積極探索在塑料瓶、玻璃瓶、輕質包裝、快遞包裝等可回收物回收中落實《中華人民共和國固體廢物污染環境防治法》確立的生產者責任延伸制度及押金回收制度，引導城市出臺低值可回收物回收支持政策并建設規模適宜的集中式現代化分揀中心，促進可回收物回收系統轉型升級與良性發展，促進回收行業提高技術與管理水平，實現可回收物回收的功能定位從“廢品回收”到“環境服務”的躍遷和轉型。

五是因應國際、國內塑料垃圾管理及微塑料等新污染物治理焦點問題，系統開展超大城市塑料垃圾管理及微塑料污染狀況調研，結合超大城市垃圾分類、“無廢城市”建設、塑料污染治理等目標，提出塑料垃圾回收利用以及微塑料等新污染控制技術路徑與管理策略，開展典型塑料垃圾物理回收及化學回收的技術驗證與工程示范。

六是在借鑒國內外先進經驗基礎上，研究不同收費方式的可行性與有效性，加快出臺和實施非居民廚余垃圾和其他垃圾收費制度，在快速發展的物聯網、人工智能技術支撐下逐步實行非居民和居民生活垃圾計量收費制度，發揮經濟杠桿的調節和引導作用，進一步強化居民垃圾分類意識提升和責任落實，促進居民垃圾減量分類習慣養成，同時降低政府財政負擔。

七是調研超大城市固體廢物園區集約化處理的發展現狀，總結固廢環境園區或循環經濟產業園區循環化改造的經驗，對各個固廢環境園區或循環經濟產業園區開展系統全面的診斷評估，充分挖掘已有設施處理能力潛能，提升處理效能，進一步強化和發揮各個環境園區在廢物協同、物能循環、設施共享、污染減排方面的優勢。

八是以集約化、高效能、低風險為目標，逐步推動超大城市市政污泥、醫療廢物、可燃工業固廢等在生活垃圾焚燒設施的協同焚燒處理，同時積極開發高參數焚燒發電及熱電聯產、垃圾焚燒煙氣碳捕集、垃圾衍生燃料規模化綠氫生產等技術與裝備，開展工業化試驗和工程示范。

九是針對超大城市生活垃圾產生量大、處理系統以焚燒發電為主狀況下大量產生且富集重金屬與二英類污染物的生活垃圾焚燒飛灰，結合超大城市自然社會經濟條件，以跨介質環境污染控制和全過程環境健康風險防控為目標，開展分質資源化、安全穩定化創新技術的工業化試驗與工程示范，實現垃圾焚燒飛灰的低碳、低風險、長效安全處理。

十是針對存量生活垃圾填埋場、建筑垃圾、工業固廢貯存場存在的環境與安全隱患，在診斷評估基礎上提出系統治理、資源利用、生態恢復、風險控制與安全保障方案，推動存量生活垃圾衛生填埋場、建筑垃圾堆放場、工業固廢貯存場的有序、安全、高質量再生利用。

（責任編輯：榮榮）