城市收縮是我國城鎮(zhèn)化發(fā)展面臨的重大趨勢，這一趨勢也會對生活垃圾的產(chǎn)生與處理產(chǎn)生重要影響。本研究首次對收縮型城市的生活垃圾管理問題進行了分析，目前尚未有相關(guān)研究。
對我國49座收縮型城市的特征及其垃圾產(chǎn)生規(guī)律進行了調(diào)查，獲得了其一般規(guī)律。進一步剖析了典型收縮型城市鞍山和海城的特征，發(fā)現(xiàn)其人口持續(xù)減少但經(jīng)濟仍穩(wěn)定增長，人均垃圾產(chǎn)生量約為0.75~1.00 kg/d，源頭分類和全量焚燒體系正在建設(shè)中。結(jié)合這些典型案例與發(fā)達城市的發(fā)展規(guī)律，預(yù)計收縮型城市的生活垃圾產(chǎn)生量還將繼續(xù)增加，并在2030—2035年左右達到峰值，人均產(chǎn)生量約1.2~1.3 kg/d，廚余垃圾占比約為40%~50%。其后，隨著人口的持續(xù)減少、生活水平的提升以及生活習(xí)慣的改變，生活垃圾產(chǎn)生量和廚余垃圾占比將會有所下降。
針對這一趨勢，收縮型城市生活垃圾管理應(yīng)采用更為靈活的策略，在鄉(xiāng)村地區(qū)重點開展廚余垃圾的就地利用，在城市地區(qū)生活垃圾分為可回收物、有害垃圾和其他垃圾，而將果蔬垃圾作為重點廚余垃圾管理，同時加強源頭減量和適度分散處理，構(gòu)建以焚燒為核心的彈性處理系統(tǒng)。
為了獲得收縮型城市的生活垃圾產(chǎn)生特征，首先對全國地級市、縣級市進行了總體分析。收縮型城市目前還缺乏統(tǒng)一定義，本研究從生活垃圾管理角度出發(fā)，根據(jù)我國《城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計年鑒》，以城區(qū)人口（含城區(qū)暫住人口）在2013—2018年間持續(xù)減少超過5%為基本衡量依據(jù)。考慮到統(tǒng)計口徑的差異，進一步參考各地的統(tǒng)計公報與年鑒，排除人口顯著流入的城市，得到典型收縮型城市共計49個，如表1~表3所示。表1~表3中，有些地級市和縣級市為隸屬關(guān)系，但這些地級市的統(tǒng)計數(shù)據(jù)均對應(yīng)主城區(qū)，并不包含下轄縣級市城區(qū)的人口或垃圾量。
為了獲得收縮型城市的生活垃圾產(chǎn)生特征，首先對全國地級市、縣級市進行了總體分析。收縮型城市目前還缺乏統(tǒng)一定義，本研究從生活垃圾管理角度出發(fā)，根據(jù)我國《城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計年鑒》，以城區(qū)人口（含城區(qū)暫住人口）在2013—2018年間持續(xù)減少超過5%為基本衡量依據(jù)。考慮到統(tǒng)計口徑的差異，進一步參考各地的統(tǒng)計公報與年鑒，排除人口顯著流入的城市，得到典型收縮型城市共計49個，如表1~表3所示。表1~表3中，有些地級市和縣級市為隸屬關(guān)系，但這些地級市的統(tǒng)計數(shù)據(jù)均對應(yīng)主城區(qū)，并不包含下轄縣級市城區(qū)的人口或垃圾量。
為了進一步分析收縮型城市的具體特征，選擇鞍山作為典型大城市代表進行調(diào)查。鞍山是位于遼寧省中部的地級市，市區(qū)包括鐵東區(qū)、鐵西區(qū)、立山區(qū)、千山區(qū)等，下轄海城市、臺安縣、岫巖滿族自治縣。許多文獻將其作為典型的收縮型城市從城市學(xué)角度進行研究。同時，海城市作為縣級市，也是典型的收縮型小城市。
針對收縮型城市，首先根據(jù)統(tǒng)計年鑒、相關(guān)文獻分析其生活垃圾產(chǎn)生、處理現(xiàn)狀，然后與上海、深圳等發(fā)達城市的發(fā)展歷程相比較，分析這些城市人口、經(jīng)濟（以人均可支配收入代表）的發(fā)展趨勢，進而推測這些城市的生活垃圾產(chǎn)生趨勢，歸納垃圾處理需求。在獲得收縮型城市特點與生活垃圾處理需求的基礎(chǔ)上，提出可持續(xù)的生活垃圾處理策略。
收縮型城市特征及其垃圾產(chǎn)生規(guī)律
根據(jù)2019年住建部發(fā)布的《城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計年鑒》中數(shù)據(jù)，分析了2018年全國49個收縮型城市的市區(qū)人口與垃圾清運量及其處理情況，發(fā)現(xiàn)這些城市具有如下共同特征： 1）大多數(shù)為中小城市。除鞍山、撫順、大慶3座東北地區(qū)的大城市外，其余城市城區(qū)人口不足100萬人，屬于中小城市。以2018年人口為參考，中等城市有7座，城區(qū)人口不足50萬的小城市有39座（圖1）。這反映了城市收縮的特點，小城市的就業(yè)機會、發(fā)展前景和生活資源不如大城市，會導(dǎo)致人口向大城市流動。
2）垃圾清運量有增有減。我國大多數(shù)收縮型城市的經(jīng)濟仍在發(fā)展，這是與發(fā)達國家收縮型城市的一個顯著區(qū)別，但隨著人口數(shù)量的降低，垃圾清運總量在不同程度地減少。然而，也有不少城市（例如大石橋、大慶、漢川等）的垃圾清運量還在持續(xù)增加，這主要因為這些城市垃圾清運服務(wù)的覆蓋范圍不斷擴大，一些郊區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)垃圾也納入到統(tǒng)一的清運體系中。 3）人均垃圾清運量較低。收縮型城市的垃圾清運量基本代表了清運服務(wù)覆蓋區(qū)域的垃圾產(chǎn)生量（僅少量可回收物未進入清運系統(tǒng)）。收縮型城市的人均垃圾清運量為（1.23±0.35）kg/d。值得注意的是，許多城市的垃圾清運服務(wù)范圍不僅覆蓋城區(qū)人口，也覆蓋了郊區(qū)和部分鄉(xiāng)村地區(qū)，因此人均清運量數(shù)值偏高（城區(qū)人口少于垃圾清運服務(wù)人口）。一些地級市的垃圾清運量和城區(qū)人口有較好的對應(yīng)關(guān)系，其人均垃圾清運量多在0.8~1.1 kg/d，低于發(fā)達城市。 4）垃圾處理以填埋為主。這49座城市清運的生活垃圾基本實現(xiàn)了無害化處理，但處理以衛(wèi)生填埋方式為主，共有填埋場42座，而焚燒廠僅7座（主要在四川、江蘇），其他設(shè)施4座。從處理量上看，填埋方式也占約81%（圖2），比例顯著高于全國平均水平（40%），難以滿足可持續(xù)發(fā)展的要求。
5）尚未實行強制垃圾分類。由于缺乏廚余垃圾處理設(shè)施（圖2），生活垃圾的資源回收主要依賴于保潔人員與拾荒者對高價值可回收物（金屬、紙板、塑料容器等）的收集出售。近幾年，個別城市開展了生活垃圾分類處理試點工作，但相較于上海、深圳、廈門、廣州、北京等發(fā)達城市，還存在較大差距。
根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟和社會發(fā)展公報（表4），鞍山市的總戶籍人口和城鎮(zhèn)人口都呈現(xiàn)緩慢減少的趨勢，而城鎮(zhèn)化率近幾年保持在53%左右。在鞍山市內(nèi)部，存在鄉(xiāng)村人口逐漸向縣城（海城、臺安、岫巖）遷移，而縣城人口逐漸向鞍山市區(qū)遷移的趨勢。根據(jù)近幾年的趨勢，按戶籍人口每5 a減少2%估計，則鞍山市2030年戶籍人口為326萬人，城鎮(zhèn)化率達到60%。
在經(jīng)濟方面，全市人均可支配收入仍在以年均6%的速率增長，城市基礎(chǔ)設(shè)施也在不斷完善。這些特點也存在于我國大多數(shù)收縮型城市。3個縣城的數(shù)據(jù)較少，但總體應(yīng)和全市趨勢一致。根據(jù)國民經(jīng)濟公報，上海、深圳2019年的人均可支配收入分別為69 442、62 522元。按照鞍山市目前的水平和增長速率，約需要10 a的時間達到上海、深圳目前的水平。
鞍山市區(qū)生活垃圾清運量逐年減少，2018年為5.2×105 t，如以市轄區(qū)人口計（略高于城區(qū)人口），人均清運量為1.0 kg/d。人均垃圾產(chǎn)生量通常與人們的收入和生活水平密切相關(guān)，上海、深圳等地人均垃圾產(chǎn)生量為1.2~1.3 kg/d。另一方面，人均垃圾產(chǎn)生量不會不斷增長，通常在達到一定峰值后，隨著人們環(huán)保意識的增強和消費習(xí)慣的改變，人均垃圾產(chǎn)生量會保持在峰值或有所下降。例如，日本人均垃圾產(chǎn)生量在2000年達到峰值1.20 kg/d，而隨著垃圾分類的推進，目前已經(jīng)降至0.92 kg/d。很多發(fā)達國家城市為了建設(shè)無廢城市還提出了更低的目標(biāo)，例如英國布里斯托計劃將人均垃圾產(chǎn)生量降至0.4~0.5 kg/d。
參考這些經(jīng)驗，以及鞍山市全面開展垃圾分類工作的情況，預(yù)計鞍山市人均垃圾產(chǎn)生量的峰值在1.2 kg/d左右，即上海、深圳的現(xiàn)有水平。以城鎮(zhèn)人均可支配收入發(fā)展趨勢估計，鞍山市人均垃圾產(chǎn)生量將持續(xù)增長10 a，在2030年達到1.2 kg/d的水平。參考目前市轄區(qū)人口的變化（每5年減少2.4%），則10 a后市轄區(qū)人口約為130萬人。以此推算，市轄區(qū)2030年生活垃圾產(chǎn)生量將達到1 560 t/d，比目前生活垃圾清運量略高。隨后至2050年，隨著人口的進一步減少以及人均垃圾產(chǎn)生量的降低，生活垃圾總產(chǎn)生量將逐漸減少。 海城市2019年城鎮(zhèn)人口為31萬人，垃圾清運量為1.68×105 t（包括部分農(nóng)村地區(qū)垃圾）。參考海城市規(guī)劃建設(shè)的生活垃圾焚燒設(shè)施規(guī)模800 t/d（最初設(shè)計為1 000 t/d），全市戶籍人口的人均垃圾清運量約為0.75~0.94 t/d。以城鎮(zhèn)人均可支配收入作為參照，假設(shè)人均清運量同樣在2030年達到目前深圳、上海的水平，按2030年戶籍人口100萬人計算，則垃圾產(chǎn)生量約為1 200 t/d。
目前鞍山市各市轄區(qū)生活垃圾全部送往羊耳峪垃圾填埋場，日處理量約1 500 t/d，現(xiàn)已超過設(shè)計使用年限。鞍山市生活垃圾焚燒處理項目于2020年12月投產(chǎn)，規(guī)模為1 500 t/d（3條500 t/d生產(chǎn)線），因此市轄區(qū)基本實現(xiàn)了原生垃圾的全量焚燒和零填埋。在海城市，目前主要通過填埋方式處置生活垃圾，但正在籌建生活垃圾焚燒項目（2條400 t/d生產(chǎn)線）；臺安縣和岫巖縣主要依賴填埋方式進行垃圾處置，規(guī)模分別為300 t/d和160 t/d；這些區(qū)域的城鄉(xiāng)垃圾目前還不能實現(xiàn)100%無害化處理。
鞍山市2030年戶籍人口為326萬人，按人均垃圾產(chǎn)生量1.2 kg/d計，則全市垃圾產(chǎn)生量約達到3 900 t/d（其中市轄區(qū)垃圾產(chǎn)生量為1 560 t/d）。2020年11月，鞍山市公布了《鞍山市生活垃圾分類管理條例（草案）》，要求基于四分法開展強制分類。按照可回收物分出量占全部垃圾的20%計，2030年鞍山市可回收物分出量為780 t/d；按照廚余垃圾產(chǎn)生量占全部垃圾量50%計，2030年鞍山市廚余垃圾產(chǎn)生量為1 950 t/d。 如果借鑒大城市的生活垃圾管理方案，鞍山市除運行焚燒廠（已建和在建共2 300 t/d）外，還要推動可回收物（780 t/d）進入再生資源系統(tǒng)，加速廚余垃圾處理設(shè)施（820 t/d）建設(shè)，同時還要構(gòu)建覆蓋全市的分類收集網(wǎng)絡(luò)。對于廚余垃圾來說，分類收集處理量為820 t/d，而其余1 130 t/d廚余垃圾進入焚燒廠。依賴這一模式，生活垃圾總的回收利用率可以達到41.0%，但這一系統(tǒng)需要極大的物力財力投入，廚余垃圾也未達到理想的資源化水平；且在2030年之后，隨著生活垃圾產(chǎn)生量的減少，會導(dǎo)致這些處理設(shè)施不同程度的閑置。如果2030年之后人口仍以目前的速率減少而人均垃圾產(chǎn)生量不變，則每3年垃圾產(chǎn)生量會減少200 t/d，也就意味著至少1條焚燒生產(chǎn)線或1座廚余垃圾處理設(shè)施需要關(guān)停，而此時這些設(shè)施遠未達到運行壽命。以鞍山市和海城市作為收縮型城市的代表，參考其現(xiàn)狀與2030年情形，可以分析收縮型城市的可持續(xù)生活垃圾管理策略。
生活垃圾產(chǎn)生量與經(jīng)濟發(fā)展水平、居民生活習(xí)慣和人口數(shù)量相關(guān)。中國收縮型城市的經(jīng)濟發(fā)展水平落后于先進城市，但居民生活水平還在逐步提高，大多數(shù)收縮型城市要實現(xiàn)“小而美”的發(fā)展。當(dāng)經(jīng)濟發(fā)展達到一定程度后（包括垃圾分類實施后），人均垃圾產(chǎn)生量會隨消費觀念、行為習(xí)慣的變化保持穩(wěn)定或出現(xiàn)一定程度的下降。以人均可支配收入為參照，大多數(shù)收縮型城市需要10~15 a時間，即2030—2035年才能達到人均垃圾產(chǎn)生量的峰值1.2~1.3 kg/d。根據(jù)《國家人口發(fā)展規(guī)劃（2016—2030年）》，預(yù)計在2030年前后我國人口達到峰值，自此大多數(shù)城市將出現(xiàn)不同程度的收縮。將上述因素疊加，可以把2030—2035年作為大多數(shù)收縮型城市生活垃圾產(chǎn)生量從持續(xù)增長到開始降低的拐點。
在垃圾組分上，通常經(jīng)濟越發(fā)達，廚余垃圾在全部生活垃圾中的占比就越低，而可回收物占比就越高。例如，日本京都廚余垃圾占家庭垃圾的40%左右（圖3），而美國廚余垃圾占垃圾總量的21.6%，都明顯低于中國廚余垃圾的占比。這意味著，在中國的收縮型城市，隨著經(jīng)濟的發(fā)展、人口的逐漸減少和廚余垃圾占比的降低，總的廚余垃圾產(chǎn)生量也會有所下降。參考上海、深圳等城市的生活垃圾組分，到2030年，收縮型城市廚余垃圾在全部生活垃圾中的占比可以按40%~50%估計。
因此，對于收縮型城市的生活垃圾管理，主要面臨兩個關(guān)鍵問題：①生活垃圾產(chǎn)生量在2020—2030年持續(xù)增長，如果為了彌補處理能力缺口并構(gòu)建先進分類體系，就需要大力建設(shè)生活垃圾焚燒設(shè)施和廚余垃圾集中處理設(shè)施，這需要巨大的資金投入；但在10~15 a后，就會出現(xiàn)處理能力過剩的問題，從而導(dǎo)致投資浪費和公共設(shè)施的閑置；②生活垃圾組分逐漸發(fā)生變化，特別是廚余垃圾，隨著垃圾產(chǎn)生總量及其占比的降低，其產(chǎn)生量會更為明顯地下降，因此廚余垃圾的收運成本也會進一步上升（家庭源更加分散并且覆蓋鄉(xiāng)村地區(qū)），給城市財政帶來沉重負擔(dān)。
針對上述問題，要構(gòu)建適應(yīng)收縮型城市垃圾變化規(guī)律的可持續(xù)處理系統(tǒng)，可以從以下方面著手：
1）加強源頭減量和適度分散處理。源頭減量意味著生活垃圾排放量的減少，可以避免生活垃圾的后續(xù)處理，這對于人口密度小、居住偏分散的收縮型城市具有更重要的價值。多種方式可以實現(xiàn)生活垃圾的源頭減量，如凈菜進城、減少食物浪費、廚余垃圾瀝水、減少產(chǎn)品包裝等。在發(fā)達國家建設(shè)“無廢城市”的過程中，不少城市增加了散裝食品的銷售，人們可以攜帶可重復(fù)使用的容器進行購買。與源頭減量配合，還可以適度采用分散式處理系統(tǒng)。隨著可用土地的增加，收縮型城市的自然景觀與人工景觀都可能增長，這樣就可以讓學(xué)校、企業(yè)等單位的廚余垃圾通過分散式堆肥設(shè)備轉(zhuǎn)化為肥料后就近土地利用。通過這些做法，不僅可以減少收運費用，也可以強化處理系統(tǒng)的彈性，提升生活垃圾處理的全生命周期環(huán)境效益。
2）分區(qū)域開展廚余垃圾分類工作。根據(jù)調(diào)查，目前上海、深圳等地的生活垃圾分類處理全成本（含分類投放、收運、處理、監(jiān)管、用地成本等）約為800~1 000元/t，其中廚余垃圾的分類投放（包括督導(dǎo)）、收運、處理費用占比很大。這對于收縮型中小城市是一個沉重的負擔(dān)。此外，由于在城市中消化處理產(chǎn)生的沼液沼渣無法土地利用，廚余垃圾厭氧消化相對于混合焚燒的環(huán)境效益增加有限。因此，為了降低系統(tǒng)的復(fù)雜性，能夠更好地適應(yīng)收縮型城市的垃圾變化趨勢，可以考慮在鄉(xiāng)村地區(qū)大力開展廚余垃圾與其他有機廢物的協(xié)同處理，進行土地利用，這樣也可以大幅降低鄉(xiāng)村垃圾向城市焚燒廠的運輸費用；而在城市區(qū)域，不分出家庭廚余垃圾，而把重點放在市場果蔬垃圾，由于其排放相對集中且總量較少，因此可以采用小型設(shè)備將其與綠化廢物一起轉(zhuǎn)化為肥料后在城市綠地施用，或與鄉(xiāng)村廚余垃圾一起堆肥后進行農(nóng)林利用。
3）以焚燒設(shè)施為核心構(gòu)建彈性處理系統(tǒng)。焚燒設(shè)施是城市生活垃圾無害化和資源化處理的核心，其大多以BOT模式建設(shè)，運營周期為15~25 a，一般為25 a左右。然而，在10~15 a后，收縮型城市的生活垃圾產(chǎn)生量將會逐步下降，而隨著垃圾分類工作的推進，更多的垃圾將從源頭分流。因此，焚燒設(shè)施建設(shè)應(yīng)適度考慮多條生產(chǎn)線及其關(guān)停時序，或者預(yù)先考慮納入其他城市有機固體廢物（如污泥、糞渣、綠化廢物等）的可行方案，從而成為城鎮(zhèn)有機廢棄物的能源轉(zhuǎn)化中心，這也有利于能源結(jié)構(gòu)的低碳化。對于廚余垃圾處理，因為重點在農(nóng)村地區(qū)，因此適宜采用小型的分散式處理設(shè)施或設(shè)備，以土地利用為最終出路，這樣可以減少收運成本并有利于碳固定。同時，這些設(shè)備處理量的彈性較大，易于搬遷且關(guān)停成本較低，可以顯著增強整個處理系統(tǒng)的彈性，適應(yīng)垃圾產(chǎn)生量的變動。
根據(jù)上述分析，收縮型城市的生活垃圾分類管理系統(tǒng)建議見圖4。
以鞍山市為例，至2030年，參考城鎮(zhèn)化率，估計約780 t/d的廚余垃圾產(chǎn)生于鄉(xiāng)村，適宜就地生物轉(zhuǎn)化后土地利用，此時廚余垃圾本身的回收利用率達到了40%；在城市，除少量果蔬垃圾就近利用外，剩余廚余垃圾與其他垃圾一并焚燒。在這種條件下，垃圾焚燒量約為2 300 t/d，基本與目前已建和在建的焚燒處理能力（1 500+800 t/d）相匹配，可以保證原生垃圾零填埋，而鞍山市生活垃圾回收利用率整體可以達到40%的較高水平。在2030年之后，隨著生活垃圾產(chǎn)生量的減少特別是廚余垃圾的減少，可以適當(dāng)停用分散式處理設(shè)備，并推動其他城市有機廢棄物的焚燒發(fā)電利用。
城市收縮是我國城鎮(zhèn)化發(fā)展面臨的重大趨勢，收縮型城市數(shù)量和收縮程度都將逐漸增加，因此需要對其生活垃圾管理策略進行預(yù)先分析。參考國內(nèi)外發(fā)達城市的發(fā)展歷程，中國收縮型城市的生活垃圾產(chǎn)生量還將繼續(xù)增加，并在2030—2035年左右達到峰值，人均產(chǎn)生量約1.2~1.3 kg/d，廚余垃圾占比約為40%~50%。其后，隨著人口的持續(xù)減少、生活水平的提升以及生活習(xí)慣的改變，生活垃圾產(chǎn)生量和廚余垃圾占比將會有所下降。為應(yīng)對這一趨勢，應(yīng)逐步建設(shè)可持續(xù)的處理系統(tǒng)，包括加強源頭減量和分散處理，分區(qū)域開展廚余垃圾管理，以焚燒設(shè)施為核心構(gòu)建彈性處理系統(tǒng)等。
博士，清華大學(xué)深圳國際研究生院副教授，博士生導(dǎo)師。以固體廢物管理與資源化為研究方向，現(xiàn)為深圳市海外高層次人才、《PLOS ONE》學(xué)術(shù)編委、《Catalyst》客座編輯、《環(huán)境衛(wèi)生工程》編委、巴塞爾公約亞太區(qū)域中心化學(xué)品與廢物環(huán)境管理智庫專家、廣東省環(huán)境科學(xué)學(xué)會固體廢物專業(yè)委員會委員、香港研究基金會(RGC)評審專家、深圳市節(jié)能與資源綜合利用專家聯(lián)合會專家、深圳市建筑廢棄物綜合利用行業(yè)協(xié)會專委會委員、深圳市生活垃圾分類特聘志愿講師和蒲公英計劃教師團隊培訓(xùn)項目顧問。曾獲國家科技重大專項、國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金等多個科技項目資助，目前任國家重點研發(fā)計劃“固廢資源化”重點專項課題負責(zé)人。
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