收費(fèi)制度下的生活垃圾處理研究

周 晉，周 秦

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

收費(fèi)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(xué)，天津 300384；2.天津科技大學(xué)，天津 300457）

近年來，我國城市生活垃圾數(shù)量不斷增加，不少城市出現(xiàn)了“垃圾圍城”的現(xiàn)象，嚴(yán)重阻礙了城市的可持續(xù)化發(fā)展進(jìn)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(chǎn)生的社會影響不同。因此，查閱文獻(xiàn)資料，嘗試在界定生活垃圾處理全過程、各環(huán)節(jié)內(nèi)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(fèi)用和可回收收入，然后以垃圾收集、垃圾清運(yùn)為主體處理框架，分析垃圾產(chǎn)生量與堆肥處理、填埋處理、焚燒處理、運(yùn)輸、收集等15項(xiàng)垃圾處理成本的關(guān)系，并引入綠色核算理論，通過建立城市垃圾處理費(fèi)用模型，對現(xiàn)行垃圾處理方式產(chǎn)生的成本進(jìn)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(jìn)垃圾分類。

處理成本；垃圾分類；灰度預(yù)測；綠色核算理論

城市生活垃圾，是指在生產(chǎn)建設(shè)、日常生活和其他活動中產(chǎn)生的污染環(huán)境的固態(tài)、半固態(tài)廢棄物質(zhì)。隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，生活垃圾的產(chǎn)量也隨之增加。據(jù)統(tǒng)計，2014年，我國城市生活垃圾清運(yùn)量達(dá)到了1.79×108t[2]，而由此產(chǎn)生的垃圾處理成本也是一筆令人不可小覷的數(shù)字。如果不及時轉(zhuǎn)變垃圾處理模式，對垃圾進(jìn)行有效的分類收集和環(huán)保的消滅處理，垃圾圍城將成為現(xiàn)實(shí)。因此，選擇合適的方案處理垃圾是我們現(xiàn)階段需要考慮的重要問題之一。

國外一些發(fā)達(dá)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(shí)行分類收費(fèi)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(gòu)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(huán)境的影響，并積極采取垃圾分類收費(fèi)制度，從源頭上減輕環(huán)境污染和成本負(fù)擔(dān)。

1 垃圾處理社會總成本概述

為了推進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)的綠色發(fā)展，提升城市管理和服務(wù)水平，優(yōu)化人居環(huán)境，必須對城市生活垃圾進(jìn)行合理的分類和處理，并且要考慮到經(jīng)濟(jì)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(gòu)建加權(quán)模型，計算各個處理環(huán)節(jié)的成本，將得到的計算結(jié)果匯總求和得到垃圾處理的總成本。

為了能比較全面、真實(shí)地描述各種城市生活垃圾的處理成本，筆者查閱資料，運(yùn)用綠色投入產(chǎn)出核算體系的概念[4]，即在原來的一般費(fèi)用核算基礎(chǔ)上，考慮到垃圾污染環(huán)境所造成的經(jīng)濟(jì)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(yùn)、收集、處置成本外，還需考慮在處理過程中產(chǎn)生的對自然資源的損耗值和環(huán)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(yùn)輸、回收費(fèi)用

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

1.1.1.1 收集費(fèi)用

1.1.1.1.1 城市生活垃圾未來產(chǎn)量預(yù)估

城市生活垃圾收運(yùn)方式的設(shè)計不僅應(yīng)適應(yīng)當(dāng)前垃圾產(chǎn)量的核算需求，還應(yīng)具有長遠(yuǎn)的戰(zhàn)略價值。查閱資料，采用單指數(shù)平滑法預(yù)測未來城市垃圾的產(chǎn)量，具體公式是：

式（1）中：t為垃圾的預(yù)估年份；ρ為平滑系數(shù)，ρ∈[0，1]；Xt為t時垃圾的實(shí)際產(chǎn)生值；Qt為t時垃圾的估計值；Qt+1為t+1時垃圾產(chǎn)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(xué)者對生活垃圾源頭分類行為的界定是[6]：將垃圾產(chǎn)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(guī)定類別分類收集，最后，將裝有不同垃圾的垃圾袋運(yùn)送到指定的地點(diǎn)統(tǒng)一處理。垃圾源頭分類收集可以減少垃圾運(yùn)輸、處置的工作量，減少二次環(huán)境污染，并且簡化后續(xù)處理工藝并提高效率，降低能耗和成本。

查閱相關(guān)資料，明確城市生活垃圾源頭分類收集的經(jīng)濟(jì)分析[7]，即：

式（2）中：L1為垃圾源頭分類收集的產(chǎn)生效益；F1，F(xiàn)2，F(xiàn)2，F(xiàn)4均為變量，分別表示收運(yùn)費(fèi)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(xiàn)可知，末端分類主要是以現(xiàn)狀人工分揀為主力的分類方法[3]。本文將末端處置的費(fèi)用分為分揀成本和政府補(bǔ)貼。

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

1.1.1.2 清運(yùn)費(fèi)用

隨著社區(qū)垃圾收運(yùn)網(wǎng)點(diǎn)與轉(zhuǎn)運(yùn)中心上午重新整合，必然要對垃圾運(yùn)輸路線進(jìn)行優(yōu)化整合。

城市的垃圾清運(yùn)處理系統(tǒng)可以被看作是一個非完全無向有限連通網(wǎng)絡(luò)[8]，假設(shè)系統(tǒng)中有p個垃圾中轉(zhuǎn)站，m個垃圾收運(yùn)點(diǎn)，且至少有N個卡車運(yùn)送垃圾，1輛車可負(fù)責(zé)1個收運(yùn)點(diǎn)的垃圾，并將垃圾運(yùn)輸?shù)教幚碇行摹?/p>

假設(shè)存在n輛垃圾運(yùn)輸車，它們需要將垃圾收運(yùn)點(diǎn)ai的垃圾運(yùn)輸?shù)嚼D(zhuǎn)運(yùn)中心bi。

每一個垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)中心可有多輛卡車同時工作，并且它們的運(yùn)輸費(fèi)用和對環(huán)境影響的權(quán)重是相同的，則卡車實(shí)載的費(fèi)用與空載費(fèi)用的比值定為η（η＞1）[9]。對于當(dāng)前需求rj＝ai，要找到離社區(qū)垃圾收運(yùn)網(wǎng)點(diǎn)ai最近的垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)中心bi。由于此時bi處已有垃圾車，則把垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)中心bi的垃圾運(yùn)輸車空載運(yùn)到ai處，然后將垃圾運(yùn)輸車實(shí)載垃圾調(diào)回到bi處，最后完成rj所需的總的費(fèi)用為（η＋1）×d（ai，bi）[10]。

所以，綜上可得垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)用W轉(zhuǎn)運(yùn)為：W轉(zhuǎn)運(yùn)＝（η＋1）×d（ai，bi）.

1.1.1.3 中轉(zhuǎn)費(fèi)用

1.1.1.3.1 中轉(zhuǎn)站年均固定成本

查閱文獻(xiàn)得知，在分析垃圾中轉(zhuǎn)站的固定成本時，常用的模型是“數(shù)據(jù)包絡(luò)分析”（DEA）。DEA是運(yùn)籌學(xué)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(yè)企業(yè)生產(chǎn)率評價問題[11]。

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

設(shè)服務(wù)區(qū)內(nèi)有k個垃圾收集點(diǎn)，k＝1，2，…，m，有i個已建中轉(zhuǎn)站，i＝1，2，…，n，有j個處理站，j＝1，2，…，l.至此，可得中轉(zhuǎn)站年均固定成本為：

1.1.1.3.2 運(yùn)輸成本

設(shè)生活垃圾的基本運(yùn)費(fèi)為C1元/t（10 km以內(nèi)），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(zhuǎn)運(yùn)站運(yùn)輸至處理處置場的距離。所以，綜上可得總運(yùn)輸成本W(wǎng)運(yùn)為：

1.1.2 處理費(fèi)用

1.1.2.1 填埋費(fèi)用

1.1.2.1.1 衛(wèi)生填埋成本

衛(wèi)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(yùn)行維護(hù)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(zhǔn)年的填埋場地的基準(zhǔn)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(wèi)生填埋成本W(wǎng)衛(wèi)生為：

式（6）中：Qw為每年各省垃圾衛(wèi)生填埋的數(shù)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(shè)施灰渣、堆肥設(shè)施灰渣和回收設(shè)施灰渣。假設(shè)3種灰渣產(chǎn)生率分別為α，β，γ，則灰渣填埋成本為：W灰渣＝α×W衛(wèi)生＋β×W衛(wèi)生＋γ×W衛(wèi)生.

1.1.2.2 焚燒費(fèi)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(shù)，在焚燒處理過程中會產(chǎn)生一定的污染物。焚燒廠處理費(fèi)主要包括焚燒和煙霧處理設(shè)備費(fèi)、輔助燃料費(fèi)、處理衍生廢物處置費(fèi)等。筆者認(rèn)為，在進(jìn)行費(fèi)用核算時，可將焚燒費(fèi)用分為外部成本和內(nèi)部成本兩部分，其中，外部成本包括土地成本、建設(shè)成本和焚燒成本。建設(shè)成本可以用政府實(shí)際支付的建設(shè)費(fèi)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(fèi)。

在處置垃圾的過程中，由于采用的處置技術(shù)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(nèi)部化的環(huán)境成本[12]，比如垃圾焚燒產(chǎn)生的二英對人體健康造成的損失。查閱文獻(xiàn)，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(fā)布了《住房城鄉(xiāng)建設(shè)部等部門關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市生活垃圾焚燒處理工作的意見》，規(guī)定了垃圾處理補(bǔ)貼費(fèi)用分析按《建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評價方法與參數(shù)》執(zhí)行，因此，政府補(bǔ)貼電價E電為：

1.3 自然資源損耗費(fèi)用

現(xiàn)代邊際機(jī)會成本（MOC）理論認(rèn)為[4]，在進(jìn)行一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)活動的過程中，不僅會消耗各種生產(chǎn)要素，還會影響自然環(huán)境。這時，我們需要承擔(dān)其所產(chǎn)生的治理、損失費(fèi)用等。邊際機(jī)會成本由處理城市生活垃圾產(chǎn)生的直接費(fèi)用、資源的未來可使用的機(jī)會成本和外部成本構(gòu)成。其中，與自然資源損耗相關(guān)的指標(biāo)用MUC和MEC表示。

1.3.1MUC的核算

查閱文獻(xiàn)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(fā)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(tài)環(huán)境質(zhì)量價值的變動來確定，即分析評價其潛在的環(huán)境質(zhì)量的效益或價值（該資產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)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(chǎn)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(shù)下的不同環(huán)節(jié)的成本分析和計算，將各個環(huán)節(jié)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(fèi)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(fèi)等行為會在一定程度上影響垃圾的產(chǎn)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(fèi)，而后者則是免費(fèi)的[13]。因此，本文借鑒家庭生產(chǎn)函數(shù)模型來分析垃圾分類收費(fèi)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(huán)境容污角度進(jìn)行分析

查閱文獻(xiàn)可知，垃圾收集和回收的生產(chǎn)函數(shù)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(dǎo)；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(chǎn)量的增加，環(huán)境容污能力會呈反比變化，此時，處理相同數(shù)量的垃圾所需投入的勞動力就會增加。

查閱文獻(xiàn)知，垃圾處理的利潤最大化函數(shù)為：

利用MATLAB對式（13）進(jìn)行微分、求導(dǎo)化簡求解，得到狀態(tài)變量E和共態(tài)變量qE的關(guān)系，即：

最后，從求解微分方程得到的結(jié)果中可以看出，隨著垃圾產(chǎn)量的增加，環(huán)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(shù)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(fèi)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(xiàn)為Pχ增加，邊際成本成正相關(guān)增值。根據(jù)價格偏好理論，消費(fèi)者會傾向于使成本價格下降的行為，因此，會縮減垃圾產(chǎn)生量，從而達(dá)到垃圾減量化的效果。

2.2 居民行為角度分析

假設(shè)居民的商品消費(fèi)量為c，消費(fèi)后會產(chǎn)生q的垃圾，二者滿足以下關(guān)系，即：τ×c＝q，0＜τ＜1.居民對于消費(fèi)產(chǎn)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(yīng)的費(fèi)用，而回收垃圾則無需繳費(fèi)。在垃圾為一固定常數(shù)的情況下，采用分類回收的垃圾數(shù)量越大，垃圾采取直接排放方式的數(shù)量就越小。

查閱資料可知，居民進(jìn)行分類回收后的垃圾產(chǎn)生量為：

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

根據(jù)垃圾按量收費(fèi)的最優(yōu)單位定價理論，可以得到居民預(yù)算約束為：

式（16）中：pC為復(fù)合商品的價格；pg為垃圾處理服務(wù)的單位定價。

在此約束條件下，居民效用極大化可用函數(shù)表示為：

通過MATLAB對式（18）進(jìn)行拉格朗日一階求導(dǎo)，解得，當(dāng)居民達(dá)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(fèi)支出與排放量呈正比。

由此可以看出，在分類收費(fèi)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(fèi)制度，會對垃圾總量帶來更有效的減量化效果。

3 結(jié)論

從對垃圾分類處理的成本分析中可以看出，經(jīng)過有效的分類，垃圾的處理成本降低。因此，為了更好地響應(yīng)國家“節(jié)能綠色環(huán)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(zhuǎn)運(yùn)（分類）與終處理相分離的模式；②加強(qiáng)宣傳教育，提高全民環(huán)保意識，自覺促進(jìn)垃圾分類的實(shí)施[14]；③進(jìn)一步提高垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站的效率，優(yōu)化選擇垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)路線；④擴(kuò)大源頭垃圾處理的規(guī)模，提高人員、技術(shù)投入和管理水平，鼓勵居民對垃圾積極進(jìn)行源頭分類處理；⑤提供方便實(shí)用的垃圾分類收集設(shè)施；⑥運(yùn)用“互聯(lián)網(wǎng)＋”的概念，形成“環(huán)衛(wèi)清運(yùn)網(wǎng)絡(luò)”和“再生資源回收網(wǎng)絡(luò)”的垃圾收運(yùn)新模式；⑦將促進(jìn)垃圾前段有效分類、強(qiáng)化中間轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)、增強(qiáng)末端處理能力三者結(jié)合[15]，建立前端長期有效的垃圾分類體制，實(shí)現(xiàn)垃圾干濕分離。

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2095－6835（2018）01－0061－05

〔編輯：白潔〕