城市收缩与生活垃圾的可持续管理
【谷腾环保网讯】城市收缩是我国城镇化发展面临的重大趋势，这一趋势也会对生活垃圾的产生与处理产生重要影响。本研究首次对收缩型城市的生活垃圾管理问题进行了分析，目前尚未有相关研究。
内容简介及结论
对我国49座收缩型城市的特征及其垃圾产生规律进行了调查，获得了其一般规律。进一步剖析了典型收缩型城市鞍山和海城的特征，发现其人口持续减少但经济仍稳定增长，人均垃圾产生量约为0.75~1.00 kg/d，源头分类和全量焚烧体系正在建设中。结合这些典型案例与发达城市的发展规律，预计收缩型城市的生活垃圾产生量还将继续增加，并在2030—2035年左右达到峰值，人均产生量约1.2~1.3 kg/d，厨余垃圾占比约为40%~50%。其后，随着人口的持续减少、生活水平的提升以及生活习惯的改变，生活垃圾产生量和厨余垃圾占比将会有所下降。
针对这一趋势，收缩型城市生活垃圾管理应采用更为灵活的策略，在乡村地区重点开展厨余垃圾的就地利用，在城市地区生活垃圾分为可回收物、有害垃圾和其他垃圾，而将果蔬垃圾作为重点厨余垃圾管理，同时加强源头减量和适度分散处理，构建以焚烧为核心的弹性处理系统。
材料和方法
研究对象
为了获得收缩型城市的生活垃圾产生特征，首先对全国地级市、县级市进行了总体分析。收缩型城市目前还缺乏统一定义，本研究从生活垃圾管理角度出发，根据我国《城乡建设统计年鉴》，以城区人口（含城区暂住人口）在2013—2018年间持续减少超过5%为基本衡量依据。考虑到统计口径的差异，进一步参考各地的统计公报与年鉴，排除人口显著流入的城市，得到典型收缩型城市共计49个，如表1~表3所示。表1~表3中，有些地级市和县级市为隶属关系，但这些地级市的统计数据均对应主城区，并不包含下辖县级市城区的人口或垃圾量。
为了获得收缩型城市的生活垃圾产生特征，首先对全国地级市、县级市进行了总体分析。收缩型城市目前还缺乏统一定义，本研究从生活垃圾管理角度出发，根据我国《城乡建设统计年鉴》，以城区人口（含城区暂住人口）在2013—2018年间持续减少超过5%为基本衡量依据。考虑到统计口径的差异，进一步参考各地的统计公报与年鉴，排除人口显著流入的城市，得到典型收缩型城市共计49个，如表1~表3所示。表1~表3中，有些地级市和县级市为隶属关系，但这些地级市的统计数据均对应主城区，并不包含下辖县级市城区的人口或垃圾量。
为了进一步分析收缩型城市的具体特征，选择鞍山作为典型大城市代表进行调查。鞍山是位于辽宁省中部的地级市，市区包括铁东区、铁西区、立山区、千山区等，下辖海城市、台安县、岫岩满族自治县。许多文献将其作为典型的收缩型城市从城市学角度进行研究。同时，海城市作为县级市，也是典型的收缩型小城市。
材料和方法
研究方法
针对收缩型城市，首先根据统计年鉴、相关文献分析其生活垃圾产生、处理现状，然后与上海、深圳等发达城市的发展历程相比较，分析这些城市人口、经济（以人均可支配收入代表）的发展趋势，进而推测这些城市的生活垃圾产生趋势，归纳垃圾处理需求。在获得收缩型城市特点与生活垃圾处理需求的基础上，提出可持续的生活垃圾处理策略。
结果和讨论
收缩型城市特征及其垃圾产生规律
根据2019年住建部发布的《城乡建设统计年鉴》中数据，分析了2018年全国49个收缩型城市的市区人口与垃圾清运量及其处理情况，发现这些城市具有如下共同特征： 1）大多数为中小城市。除鞍山、抚顺、大庆3座东北地区的大城市外，其余城市城区人口不足100万人，属于中小城市。以2018年人口为参考，中等城市有7座，城区人口不足50万的小城市有39座（图1）。这反映了城市收缩的特点，小城市的就业机会、发展前景和生活资源不如大城市，会导致人口向大城市流动。
2）垃圾清运量有增有减。我国大多数收缩型城市的经济仍在发展，这是与发达国家收缩型城市的一个显著区别，但随着人口数量的降低，垃圾清运总量在不同程度地减少。然而，也有不少城市（例如大石桥、大庆、汉川等）的垃圾清运量还在持续增加，这主要因为这些城市垃圾清运服务的覆盖范围不断扩大，一些郊区、乡镇垃圾也纳入到统一的清运体系中。
3）人均垃圾清运量较低。收缩型城市的垃圾清运量基本代表了清运服务覆盖区域的垃圾产生量（仅少量可回收物未进入清运系统）。收缩型城市的人均垃圾清运量为（1.23±0.35）kg/d。值得注意的是，许多城市的垃圾清运服务范围不仅覆盖城区人口，也覆盖了郊区和部分乡村地区，因此人均清运量数值偏高（城区人口少于垃圾清运服务人口）。一些地级市的垃圾清运量和城区人口有较好的对应关系，其人均垃圾清运量多在0.8~1.1 kg/d，低于发达城市。
4）垃圾处理以填埋为主。这49座城市清运的生活垃圾基本实现了无害化处理，但处理以卫生填埋方式为主，共有填埋场42座，而焚烧厂仅7座（主要在四川、江苏），其他设施4座。从处理量上看，填埋方式也占约81%（图2），比例显著高于全国平均水平（40%），难以满足可持续发展的要求。
5）尚未实行强制垃圾分类。由于缺乏厨余垃圾处理设施（图2），生活垃圾的资源回收主要依赖于保洁人员与拾荒者对高价值可回收物（金属、纸板、塑料容器等）的收集出售。近几年，个别城市开展了生活垃圾分类处理试点工作，但相较于上海、深圳、厦门、广州、北京等发达城市，还存在较大差距。
结果和讨论
典型收缩型城市生活垃圾处理案例分析
人口与经济发展分析
根据当地经济和社会发展公报（表4），鞍山市的总户籍人口和城镇人口都呈现缓慢减少的趋势，而城镇化率近几年保持在53%左右。在鞍山市内部，存在乡村人口逐渐向县城（海城、台安、岫岩）迁移，而县城人口逐渐向鞍山市区迁移的趋势。根据近几年的趋势，按户籍人口每5 a减少2%估计，则鞍山市2030年户籍人口为326万人，城镇化率达到60%。
在经济方面，全市人均可支配收入仍在以年均6%的速率增长，城市基础设施也在不断完善。这些特点也存在于我国大多数收缩型城市。3个县城的数据较少，但总体应和全市趋势一致。根据国民经济公报，上海、深圳2019年的人均可支配收入分别为69 442、62 522元。按照鞍山市目前的水平和增长速率，约需要10 a的时间达到上海、深圳目前的水平。
生活垃圾产生情况分析
鞍山市区生活垃圾清运量逐年减少，2018年为5.2×105 t，如以市辖区人口计（略高于城区人口），人均清运量为1.0 kg/d。人均垃圾产生量通常与人们的收入和生活水平密切相关，上海、深圳等地人均垃圾产生量为1.2~1.3 kg/d。另一方面，人均垃圾产生量不会不断增长，通常在达到一定峰值后，随着人们环保意识的增强和消费习惯的改变，人均垃圾产生量会保持在峰值或有所下降。例如，日本人均垃圾产生量在2000年达到峰值1.20 kg/d，而随着垃圾分类的推进，目前已经降至0.92 kg/d。很多发达国家城市为了建设无废城市还提出了更低的目标，例如英国布里斯托计划将人均垃圾产生量降至0.4~0.5 kg/d。
参考这些经验，以及鞍山市全面开展垃圾分类工作的情况，预计鞍山市人均垃圾产生量的峰值在1.2 kg/d左右，即上海、深圳的现有水平。以城镇人均可支配收入发展趋势估计，鞍山市人均垃圾产生量将持续增长10 a，在2030年达到1.2 kg/d的水平。参考目前市辖区人口的变化（每5年减少2.4%），则10 a后市辖区人口约为130万人。以此推算，市辖区2030年生活垃圾产生量将达到1 560 t/d，比目前生活垃圾清运量略高。随后至2050年，随着人口的进一步减少以及人均垃圾产生量的降低，生活垃圾总产生量将逐渐减少。 海城市2019年城镇人口为31万人，垃圾清运量为1.68×105 t（包括部分农村地区垃圾）。参考海城市规划建设的生活垃圾焚烧设施规模800 t/d（最初设计为1 000 t/d），全市户籍人口的人均垃圾清运量约为0.75~0.94 t/d。以城镇人均可支配收入作为参照，假设人均清运量同样在2030年达到目前深圳、上海的水平，按2030年户籍人口100万人计算，则垃圾产生量约为1 200 t/d。
生活垃圾处理情况分析
目前鞍山市各市辖区生活垃圾全部送往羊耳峪垃圾填埋场，日处理量约1 500 t/d，现已超过设计使用年限。鞍山市生活垃圾焚烧处理项目于2020年12月投产，规模为1 500 t/d（3条500 t/d生产线），因此市辖区基本实现了原生垃圾的全量焚烧和零填埋。在海城市，目前主要通过填埋方式处置生活垃圾，但正在筹建生活垃圾焚烧项目（2条400 t/d生产线）；台安县和岫岩县主要依赖填埋方式进行垃圾处置，规模分别为300 t/d和160 t/d；这些区域的城乡垃圾目前还不能实现100%无害化处理。
鞍山市2030年户籍人口为326万人，按人均垃圾产生量1.2 kg/d计，则全市垃圾产生量约达到3 900 t/d（其中市辖区垃圾产生量为1 560 t/d）。2020年11月，鞍山市公布了《鞍山市生活垃圾分类管理条例（草案）》，要求基于四分法开展强制分类。按照可回收物分出量占全部垃圾的20%计，2030年鞍山市可回收物分出量为780 t/d；按照厨余垃圾产生量占全部垃圾量50%计，2030年鞍山市厨余垃圾产生量为1 950 t/d。 如果借鉴大城市的生活垃圾管理方案，鞍山市除运行焚烧厂（已建和在建共2 300 t/d）外，还要推动可回收物（780 t/d）进入再生资源系统，加速厨余垃圾处理设施（820 t/d）建设，同时还要构建覆盖全市的分类收集网络。对于厨余垃圾来说，分类收集处理量为820 t/d，而其余1 130 t/d厨余垃圾进入焚烧厂。依赖这一模式，生活垃圾总的回收利用率可以达到41.0%，但这一系统需要极大的物力财力投入，厨余垃圾也未达到理想的资源化水平；且在2030年之后，随着生活垃圾产生量的减少，会导致这些处理设施不同程度的闲置。如果2030年之后人口仍以目前的速率减少而人均垃圾产生量不变，则每3年垃圾产生量会减少200 t/d，也就意味着至少1条焚烧生产线或1座厨余垃圾处理设施需要关停，而此时这些设施远未达到运行寿命。
结果和讨论
收缩型城市的垃圾管理策略
以鞍山市和海城市作为收缩型城市的代表，参考其现状与2030年情形，可以分析收缩型城市的可持续生活垃圾管理策略。
收缩型城市的生活垃圾产生趋势
生活垃圾产生量与经济发展水平、居民生活习惯和人口数量相关。中国收缩型城市的经济发展水平落后于先进城市，但居民生活水平还在逐步提高，大多数收缩型城市要实现“小而美”的发展。当经济发展达到一定程度后（包括垃圾分类实施后），人均垃圾产生量会随消费观念、行为习惯的变化保持稳定或出现一定程度的下降。以人均可支配收入为参照，大多数收缩型城市需要10~15 a时间，即2030—2035年才能达到人均垃圾产生量的峰值1.2~1.3 kg/d。根据《国家人口发展规划（2016—2030年）》，预计在2030年前后我国人口达到峰值，自此大多数城市将出现不同程度的收缩。将上述因素叠加，可以把2030—2035年作为大多数收缩型城市生活垃圾产生量从持续增长到开始降低的拐点。
在垃圾组分上，通常经济越发达，厨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，日本京都厨余垃圾占家庭垃圾的40%左右（图3），而美国厨余垃圾占垃圾总量的21.6%，都明显低于中国厨余垃圾的占比。这意味着，在中国的收缩型城市，随着经济的发展、人口的逐渐减少和厨余垃圾占比的降低，总的厨余垃圾产生量也会有所下降。参考上海、深圳等城市的生活垃圾组分，到2030年，收缩型城市厨余垃圾在全部生活垃圾中的占比可以按40%~50%估计。
因此，对于收缩型城市的生活垃圾管理，主要面临两个关键问题：①生活垃圾产生量在2020—2030年持续增长，如果为了弥补处理能力缺口并构建先进分类体系，就需要大力建设生活垃圾焚烧设施和厨余垃圾集中处理设施，这需要巨大的资金投入；但在10~15 a后，就会出现处理能力过剩的问题，从而导致投资浪费和公共设施的闲置；②生活垃圾组分逐渐发生变化，特别是厨余垃圾，随着垃圾产生总量及其占比的降低，其产生量会更为明显地下降，因此厨余垃圾的收运成本也会进一步上升（家庭源更加分散并且覆盖乡村地区），给城市财政带来沉重负担。
生活垃圾的可持续管理策略
针对上述问题，要构建适应收缩型城市垃圾变化规律的可持续处理系统，可以从以下方面着手：
1）加强源头减量和适度分散处理。源头减量意味着生活垃圾排放量的减少，可以避免生活垃圾的后续处理，这对于人口密度小、居住偏分散的收缩型城市具有更重要的价值。多种方式可以实现生活垃圾的源头减量，如净菜进城、减少食物浪费、厨余垃圾沥水、减少产品包装等。在发达国家建设“无废城市”的过程中，不少城市增加了散装食品的销售，人们可以携带可重复使用的容器进行购买。与源头减量配合，还可以适度采用分散式处理系统。随着可用土地的增加，收缩型城市的自然景观与人工景观都可能增长，这样就可以让学校、企业等单位的厨余垃圾通过分散式堆肥设备转化为肥料后就近土地利用。通过这些做法，不仅可以减少收运费用，也可以强化处理系统的弹性，提升生活垃圾处理的全生命周期环境效益。
2）分区域开展厨余垃圾分类工作。根据调查，目前上海、深圳等地的生活垃圾分类处理全成本（含分类投放、收运、处理、监管、用地成本等）约为800~1 000元/t，其中厨余垃圾的分类投放（包括督导）、收运、处理费用占比很大。这对于收缩型中小城市是一个沉重的负担。此外，由于在城市中消化处理产生的沼液沼渣无法土地利用，厨余垃圾厌氧消化相对于混合焚烧的环境效益增加有限。因此，为了降低系统的复杂性，能够更好地适应收缩型城市的垃圾变化趋势，可以考虑在乡村地区大力开展厨余垃圾与其他有机废物的协同处理，进行土地利用，这样也可以大幅降低乡村垃圾向城市焚烧厂的运输费用；而在城市区域，不分出家庭厨余垃圾，而把重点放在市场果蔬垃圾，由于其排放相对集中且总量较少，因此可以采用小型设备将其与绿化废物一起转化为肥料后在城市绿地施用，或与乡村厨余垃圾一起堆肥后进行农林利用。
3）以焚烧设施为核心构建弹性处理系统。焚烧设施是城市生活垃圾无害化和资源化处理的核心，其大多以BOT模式建设，运营周期为15~25 a，一般为25 a左右。然而，在10~15 a后，收缩型城市的生活垃圾产生量将会逐步下降，而随着垃圾分类工作的推进，更多的垃圾将从源头分流。因此，焚烧设施建设应适度考虑多条生产线及其关停时序，或者预先考虑纳入其他城市有机固体废物（如污泥、粪渣、绿化废物等）的可行方案，从而成为城镇有机废弃物的能源转化中心，这也有利于能源结构的低碳化。对于厨余垃圾处理，因为重点在农村地区，因此适宜采用小型的分散式处理设施或设备，以土地利用为最终出路，这样可以减少收运成本并有利于碳固定。同时，这些设备处理量的弹性较大，易于搬迁且关停成本较低，可以显著增强整个处理系统的弹性，适应垃圾产生量的变动。
根据上述分析，收缩型城市的生活垃圾分类管理系统建议见图4。
以鞍山市为例，至2030年，参考城镇化率，估计约780 t/d的厨余垃圾产生于乡村，适宜就地生物转化后土地利用，此时厨余垃圾本身的回收利用率达到了40%；在城市，除少量果蔬垃圾就近利用外，剩余厨余垃圾与其他垃圾一并焚烧。在这种条件下，垃圾焚烧量约为2 300 t/d，基本与目前已建和在建的焚烧处理能力（1 500+800 t/d）相匹配，可以保证原生垃圾零填埋，而鞍山市生活垃圾回收利用率整体可以达到40%的较高水平。在2030年之后，随着生活垃圾产生量的减少特别是厨余垃圾的减少，可以适当停用分散式处理设备，并推动其他城市有机废弃物的焚烧发电利用。
结论
城市收缩是我国城镇化发展面临的重大趋势，收缩型城市数量和收缩程度都将逐渐增加，因此需要对其生活垃圾管理策略进行预先分析。参考国内外发达城市的发展历程，中国收缩型城市的生活垃圾产生量还将继续增加，并在2030—2035年左右达到峰值，人均产生量约1.2~1.3 kg/d，厨余垃圾占比约为40%~50%。其后，随着人口的持续减少、生活水平的提升以及生活习惯的改变，生活垃圾产生量和厨余垃圾占比将会有所下降。为应对这一趋势，应逐步建设可持续的处理系统，包括加强源头减量和分散处理，分区域开展厨余垃圾管理，以焚烧设施为核心构建弹性处理系统等。
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