2.2.4 典型地区农村生活垃圾分类减量经济性分析
现阶段,我国经济相对发达地区农村生活垃圾的收运与处理主要以“村收集、镇(乡)转运、县处理”的传统全集中模式(CTP)为主。浙江省于2014年在全国范围内率先开展了农村生活垃圾分类减量资源化处理试点,经过3年的努力成功打造了“金东模式”,即基于“二分法”(易腐垃圾与其他垃圾)基础上的生活垃圾分类减量资源化处理新模式,并进行了广泛的推广应用,成效显著,引起全国广泛关注。然而,目前有关农村垃圾治理经济性分析的研究主要针对CTP,对分类减量资源化模式(SCTP)研究仅停留在理论和小规模示范层面。但农村生活垃圾的SCTP运行维护费用可能高于CTP。因此,以浙江省开展了近3年生活垃圾分类减量资源化处理工作的杭州市7县(市、区)的涉农乡镇为研究对象,经实地调研、问卷调查和查阅档案等方法,从分类投放、分类收集、分类运输和分类处理4个环节系统分析基于“二分法”的农村生活垃圾SCTP的运行费用,并与CTP的经济性进行了比较。
2.2.4.1 典型区调研
(1)基本概况
本次调研随机抽样调查了杭州市7个县(区、市)共计16个乡镇及所辖16个行政村的垃圾收运与处理现状。16个选点在2014年1月~2017年5月之间均由垃圾收运处理CTP过渡到基于“二分法”(易腐垃圾与其他垃圾)基础上的SCTP。因此,本节重点对照研究16个选点前后两种生活垃圾收运处置模式及其经济性。
(2)当前模式
1)CTP CTP指农户家中产生的生活垃圾由村级收运人员运输至镇级中转站,经过压缩脱水后再由镇级运输人员转运至该区域内的县级处置终端。农村生活垃圾CTP具有操作简单、管理方便等特点,但收集和运输成本高昂,普遍高于城市。
2)SCTP 杭州市农村地区普遍推行生活垃圾“二分法”,其中“二”指易腐垃圾和其他垃圾。图2-14详细梳理了杭州市现代农村生活垃圾SCTP。
图2-14 SCTP流程图
现代农村生活垃圾SCTP由垃圾的分类投放、分类收集、分类运输和分类处理4个主要环节组成。
①分类投放。分类投放有3种形式:a.门前投放,指直接在自家门口分类投放;b.集中投放,指定时分类投放至本区域内设定的集中投放点;c.“门前+集中”投放方式,则需将易腐垃圾投放至门前小型分类垃圾桶,而其他垃圾需投放至集中投放点。
②分类收集。与分类投放方式相对应,分类收集同样为3种方式:a.上门收集方式,需要收运人员挨家挨户上门收集分类垃圾;b.定点收集,指收运人员收集集中点的分类垃圾;c.“上门+定点”收集与“门前+集中”投放方式,指上门收集易腐垃圾,定点收集其他垃圾。易腐垃圾量多,易腐臭,日产日清,其他垃圾干燥且量相对较少,集中投放,每2天收集1次。
③分类运输。村级收运人员将易腐垃圾运输至临近的资源化处理站,其他垃圾运至镇级垃圾中转站后再由镇级清运人员转运至县级焚烧厂或填埋场。
④分类处理。分类收运后的易腐垃圾主要通过太阳能静态堆肥或机器成肥技术进行资源化处理,其他垃圾主要通过焚烧或卫生填埋两种方式进行无害化处理。
根据上述4个环节的介绍,表2-5总结了16个选点地区不同分类投放、分类收集与分类处理的方式的组合情况。不同方式的组合意味着基础设施配置、人员配置、车辆运输距离及末端处置成本的不同,这也是各地区SCTP之间经济性差异的主要原因。
表2-5 SCTP具体操作方法选择
2.2.4.2 处理成本计算
生活垃圾处理成本通过垃圾收运与处置各环节涉及的固定资产折旧费用、人工投入、动力消耗费用(水、电)、维修费用以及部分材料费用(辅料)与相应的生活垃圾处理量来计算。其中,SCTP考虑了垃圾分类引起的垃圾量分流因素,对调研区域生活垃圾资源化处理费用与焚烧或填埋等无害化处理费用做了加权平均。
(1)CTP处理成本计算
计算公式如下:
CCTP=Cm-collection+Cm-transportation+Cm-disposal (2-1)
式中 CCTP——CTP生活垃圾处理成本,元/t;
Cm-collection——村收集环节成本,元/t;
Cm-transportation——镇转运环节成本,元/t;
Cm-disposal——县处理环节成本,元/t。
(2)SCTP处理成本计算
计算公式如下[11,12]:
CSCTP=Cc-throwing+Cc-collection+Cc-transportation+Cc-disposal (2-2)
式中 CSCTP——SCTP生活垃圾处理成本,元/t;
Cc-throwing——分类投放环节成本,元/t;
Cc-collection——分类收集环节成本,元/t;
Cc-transportation——易腐垃圾单独运输单位成本,元/t;
Cc-disposal——易腐垃圾资源化处理成本,元/t。
①分类投放成本计算
Cc-throwing=[R+∑pini(1-SV)/t+∑Ss]/W (2-3)
式中 R——分类投放环节宣传、奖励成本,元/年;
pi——不同种类收集设施购置成本,元/个;
ni——不同种类收集设施数量,个;
SV——固定资产折旧残值, %;
t——固定资产折旧年限,年;
Ss——督导员人工劳务费,元/年;
W——垃圾量,t/年。
②分类收集成本计算
Cc-collection=[M(1-SV)/t+∑Ec+∑Sc]/W (2-4)
式中 M——收集车辆购置费用,元;
SV——固定资产折旧残值, %;
t——固定资产折旧年限,年;
Ec——收集车辆能耗费用,元/年;
Sc——收集人员人工劳务费,元/年。
③分类运输成本计算
Cc-transportation=ωpCi-transportation+(1-ωp)Cm-transportation (2-5)
式中 ωp——生活垃圾中易腐垃圾所占比例,%;
Ci-transportation——易腐垃圾运输费用,由于易腐垃圾就地处理,该项等于零;
Cm-transportation——分类后其他垃圾的清运费用,等同于CTP这部分垃圾的清运费用。
④分类处理成本计算
(2-6)
式中 D——易腐垃圾资源化设施或设备的一次性投入,万元;
Ed——资源化设施或设备的运行能耗费,元;
Sd——运行维护人员劳务费,元/年;
X——资源化设施或设备维修费用,元/年;
Wf——经资源化处理的易腐垃圾量,元/年;
F——易腐垃圾资源化过程中添加辅料(菌剂、木屑、谷糠等)的费用,元/年;
Cm-disposal——分类后其他垃圾的处置费用(填埋、焚烧),等同于CTP这部分垃圾的处置费用。
2.2.4.3 经济性比较
(1)CTP经济性
CTP垃圾处理成本计算结果见表2-6。从结果可以看出,CTP垃圾平均处理成本为369.17元/t,其中,村收集环节平均成本119.60元/t,镇转运环节平均成本110.18元/t,县处理环节采用焚烧方式平均成本145.29元/t,采用填埋方式平均成本62.94元/t。垃圾处理成本中,收集与运输成本约占62.24%,是主要的经济投入。其中,余杭区径山镇(JS)由于距离现有的焚烧厂运输距离较远,转运成本高达270元(其中路桥费约占190元),而大部分运距规划合理的乡镇,平均镇转运成本仅约66.2元。考虑生活垃圾处理量的条件下,经过计算,各乡镇生活垃圾CTP处理费用平均约为249.72万元/年。
表2-6 CTP垃圾处理综合成本分析
①处理方式为填埋,其余为焚烧。
(2)SCTP经济性
SCTP垃圾处理成本的计算结果见表2-7。从结果可以看出,SCTP垃圾平均处理成本488.14元/吨,其中,分类投放环节平均成本为76.53元/吨,分类收集分类运输环节平均成本207.80元/吨,分类处理环节平均成本203.81元/吨。同样,在考虑到生活垃圾处理量的情况下,各乡镇生活垃圾SCTP处理费用约为313.92万元/年,超出CTP处理费用25.71%。各地区处理成本的差异主要在分类投放与分类处理环节,而分类投放的成本差别取决于投放方式选择、政府重视程度及宣传力度的差异,分类处理环节的成本差别取决于资源化处理技术先进性差异。
表2-7 SCTP垃圾处理综合成本分析
2.2.4.4 模式优选
分类投放与分类收集环节的人均投入如图2-15所示。分类投放环节中,“门前+集中”投放方式人均投入明显高于门前投放方式,门前投放方式明显高于集中投放方式(P<0.05);分类收集环节中,“上门+定点”收集方式稍高于上门收集方式,明显高于定点收集方式(P<0.05)。上述两环节中不同方式间产生差异的主要原因是基础设施数量的不同与收集方式的不同而导致的。此外,现场调查分析表明,集中投放+定点收集方式虽然成本最低,但是无法保证和追溯垃圾源头分类质量,分类正确率明显低于其他两种方式(集中投放+定点收集方式垃圾分类正确率51.26%,其他两种分别为90.34%和82.88%);分类处理环节中,易腐垃圾单位处理成本从69.53元到662.05元不等(图2-16)。总体上,机器成肥技术处理成本明显高于太阳能静态堆肥技术(图2-16中,JS与YuQ)。不过,机器成肥技术具有资源化效率高、占地小、肥料品质高等优势,而太阳能静态堆肥技术的应用也因二次污染严重及占地面积大等问题受到了限制。调研选点中机器成肥设备处理规模在0.5~3t/d范围内,从图2-17可以看出,运行成本随处理规模增大而减小,设备购置成本则随处理规模的增大而逐渐增大。此外,对于机器成肥设备运营来说,规模越大,单位处理能力所需的人员配置费用和土建投资费用就越低,如图2-17所示。因此,适度集中、规模适中的资源化站房建设及机器成肥设备选择更具经济可行性。综上所述,通过易腐垃圾资源化处理经济性、高效性和先进性的分析,农村生活垃圾SCTP最佳方式组合应为“门前投放—上门收集—机器成肥”。
图2-15 分类投放与分类收集环节的人均投入
(注:a、b、c代表在P=0.05的水平下差异显著)
图2-16 易腐垃圾处理综合运行成本组成
图2-17 机械成肥设备售价与运行成本
2.2.4.5 模式经济性分析
总体上,不考虑资源化产品(有机肥料)经济价值的前提下,SCTP垃圾处理成本比CTP高(约118.97元/t),主要的原因是分类投放与收集基础设施的完善配套和资源化处理运行成本较高。若考虑其经济价值,按照易腐垃圾堆肥减重率为54.36%~64.89%[14]与有机肥料售价[15]进行估算,SCTP垃圾处理成本与CTP基本持平,处理费用会明显降低。因此,SCTP的良好运行还有赖于政府政策支持(如建立资源化产品的绿色回购计划等)。其次,从图2-18看出,CTP中,垃圾收集、运输环节平均成本229.78元/t,占总成本64.40%,而SCTP中,分类收运成本仅为207.80元/t,占总成本的42.57%。原因是SCTP实现了易腐垃圾就地资源化,大幅度减少了农村生活垃圾的外运量,进而减少了运输成本。CTP中,垃圾末端处置平均成本为126.99元/t,SCTP中垃圾处置平均成本(机器成肥与焚烧或填埋加权平均)为203.81元/t,后者成本高主要是由于现行易腐垃圾资源化处理技术,尤其是机器成肥设备运行成本高昂所致。随着资源化处理技术的节能降耗提标改造、处理规模的适度集中以及政府对资源化产品的绿色回购,SCTP的总费用会逐渐下降,其经济可行性将会进一步提高。
图2-18 CTP与SCTP处理成本组成
除了经济效益以外,SCTP较之CTP更具良好的社会效益和环境效益,不仅有助于健全农村生活垃圾分类与处理体系和提高农户分类意识与知晓率,还补齐了农村基础设施短板,从根本上改善了农村人居环境。