生活垃圾分类研究

    摘要  从理论上分析了生活垃圾分类的目的、过程和结果。指出垃圾分类主要以资源化利用为目的，垃圾分类是熵减过程，要将源头分类和末端分类结合，从产品设计开始，对垃圾分类进行系统设计和建设，完善分类系统，提出分类会导致分流而非减量，导致垃圾处理总投入的增加而非减少。

关键词：生活垃圾   分类收集   熵   资源化  系统

1  引言

生活垃圾分类收集是当今世界生活垃圾管理和处理的潮流。美国、加拿大、德国、英国、法国、澳大利亚、日本等许多国家根据本国生活垃圾成分、经济发展水平、居民生活和消费习惯等，制订了相应的生活垃圾分类法规、计划和实施办法。如德国建立了“绿点”标记、双元回收系统，澳大利亚实施的“零垃圾”计划。

我国许多城市也积极开展生活垃圾分类收集的试点，开始了将生活垃圾转化为资源的积极探索。2000年6月，建设部公布了北京、上海、南京、杭州、桂林、广州、深圳、厦门等8个城市为“生活垃圾分类收集试点城市”，各城市结合各自的特点和实际情况确定了各自分类收集的目标和实现形式。如上海市政府在1999年：2000年，上海中心城区生活垃圾分类收集地区要达到20%，2002年，要达到50%。至2001年7月，上海中心城区推行分类收集的地区已达到37%。其他如西安、大连、青岛、郑州等城市也在积极推行生活垃圾分类收集。

各国各地的生活垃圾分类收集工作，在实际确定分类类别、做好社会宣传发动、设施设备配套、运营管理等方面进行了积极的探索和实践。在总结现有经验的基础上，本文对合理设计生活垃圾分类方式，逐步构筑生活垃圾分类收集系统，真正实现生活垃圾分类收集、分类运输、分类处理和资源化利用进行探究。

2  垃圾分类理论

2.1 分类目的

2.1.1 资源化利用

　　在城市化进程中，生活垃圾作为城市代谢的产物曾经是城市发展的负担，世界上许多城市均有过垃圾围城的局面。而如今，生活垃圾被认为是最具开发潜力的、永不枯竭的“城市矿藏”，是“放错地方的资源”。这既是对生活垃圾认识的深入和深化，也是城市发展的必然要求。垃圾是人类生产和生活活动的伴生物，由于环境容量的有限性，不可能无限承受排放的垃圾，为维持城市的可持续发展，城市应更加理性地处理和管理生活垃圾。尽可能进行充分的资源化利用，使更多的垃圾作为“二次资源”进入新的产品生产循环，从而减少最终排放到环境中的生活垃圾。

　　生活垃圾分类收集是生活垃圾资源化利用的前提和基础，生活垃圾分类类别主要以该类别或成分是否可资源化利用为标准。不能实现资源化的垃圾分类，只是形式上的分类，而难以获得持续发展的动力。

2.1.2 提高垃圾处理的有效性

　　目前，垃圾处理技术多种多样，有填埋、焚烧、堆肥、厌氧消化、气化、超高温处理、回收再生等。几十年来垃圾处理的实践表明，还没有1种处理技术可以高效而无污染地处理混合垃圾，每一种处理技术均有其不容忽视的弊端，如填埋产生沼气和渗滤液、孳生蚊蝇，焚烧产生二恶英（Dioxin），堆肥产品中玻璃等杂质影响堆肥质量等。这些弊端的根源在于垃圾的混合，因为混合垃圾中包含各种成分，使本来有效的处理方式顾此失彼。

　　对垃圾进行分类的重要目的在于提高垃圾处理的有效性。垃圾中有机成分分类后进行厌氧消化，剩余的无机矿化成分填埋，可以避免填埋处理过程中的种种弊端。推行垃圾分类，让该焚烧的去焚烧，该厌氧消化或堆肥的去制作肥料，该回收再生的进行回收再生，最终的残渣进行填埋，从而提高垃圾处理的有效性。同时，有害垃圾被单独分类收集和处理，也可以简化垃圾处理过程。

2.2 分类过程

2.2.1 生活垃圾的产生过程

　　生活垃圾的产生过程，对特定使用者而言是产品使用价值的丧失或部分丧失。这种丧失，既有特定的对象，又有特定的时间。比如电视机，当使用者觉得型号太小或黑白电视已经不能满足其需求时，电视机对使用者而言不再具有使用价值而被扔弃成为垃圾。但对未拥有电视机的人而言，小型号和黑白均不是问题，电视机仍然可以发挥其使用价值。

　　同时，产品的价值，主要是其作为材料属性的价值，大多不因使用价值的丧失或部分丧失而丧失。同样是电视机，显象管因为烧毁失去价值，但其它的零件可能还具有一定的价值。又如啤酒瓶在啤酒被饮用后其作为啤酒瓶的使用价值已经丧失，但并未丧失制作啤酒瓶的玻璃的价值；食物残渣已经不具备被食用的价值，但并未丧失其作为有机物质制作肥料的价值。正是这种价值的存在，使生活垃圾可能作为“二次资源”，而被资源化利用。

2.2.2 垃圾的资源化利用

　　垃圾的资源化利用，是对被扔弃或排放成为垃圾的物品进行适宜的回收、加工和利用，使其价值得以恢复或增加，重新体现在新的产品中。其实质是使垃圾潜在的价值得以重新体现。

　　垃圾分类资源化利用的过程与产品的生产过程相逆。产品是由各种材料加工、组合而成，产品的生产过程是各种材料的聚合过程。

　　生活垃圾分类的过程，是各种材料的分离过程。生活垃圾的资源化利用，包括原生态的利用和再生态的利用，其先决条件都是垃圾的分类。原生态的利用指不改变产品的性质和用途，经适当的修复后重新使用。再生态的利用指在无法维持原生态的情形下，经过适当的加工，制作成性质或用途相异的产品进行利用。如利用PET塑料纺丝后作为原料之一制作领带、衬衫等，再生产品与塑料制品的原来性质和用途大相径庭。

　　因此，垃圾的资源化利用，实质是使垃圾价值得以重新体现的过程。

2.2.3 垃圾分类是熵减过程

　　分析居住区的垃圾箱或填埋场的垃圾成分可见，垃圾中几乎无所不包。任何我们消费的物品，均最终出现在垃圾流中。因此，垃圾的产生，就是各种各样的物品经使用后的汇集。这些物品首先在每家每户被集中到垃圾桶或垃圾袋，然后被收集或弃置在居住区的垃圾箱，最终被汇入更大的垃圾流，进入焚烧厂、填埋场或其它处理设施。这是一个熵增的过程，在1户居民家中的垃圾桶或垃圾袋里可能只有1个啤酒瓶和1个可乐罐，到居住区垃圾箱时混入报纸、塑料袋、果皮等，在垃圾中转站混入破碎的沙发、玩具等，成分越来越复杂，混乱度也逐渐增加。

　　垃圾分类的过程与垃圾的产生过程相逆，是一个恢复垃圾“秩序”的过程，经分门别类，衍生出无数的支流，回复到垃圾材料属性的状态，以进入资源化利用的再生产流程。如啤酒瓶、白酒瓶、黄酒瓶均作为玻璃被归为一大类，和塑料、纸张、金属等分离。而为了进行后续的资源化利用，针对不同的利用工艺，可能还需对一大类的垃圾进行细致的分类，如玻璃又可能被要求按颜色分类，塑料被要求按化学成分进一步分类。因此，垃圾分类增加了各种组分的有序性，是熵减过程。

　　从物理学理论知道，熵减过程需对系统补充额外的能量，以维持其有序性。因此，垃圾分类不可能自动实现，必然要求能量的输入。这种能量输入体现在人们为垃圾分类所付出的劳动以及分类设施的能量消耗等。以资源化利用为目的的分类最终状态是使垃圾能作为“二次资源”的原材料，分类的细致程度因资源化利用的工艺不同而有所不同，但从垃圾的整体概念上讲，这种差异是细微的。所以可以认为，对垃圾进行分类以进行资源化利用所需要的能量输入总量基本是恒定的。

2.2.4 垃圾分类要将源头分类和末端分类结合起来

垃圾分类首先从末端分类发展起来。对垃圾的重新认识使人们对垃圾的处理转变到对垃圾的资源化利用，而资源化利用的前提是垃圾分类，因此，在垃圾处理场所对垃圾进行必要的分类就自然而然地发展起来。采取这种分类方式，垃圾分类所需要付出的能量可以集中体现。因此，不论是人工分类、完全机械化分类，还是人工与机械相结合的分类，所需要的代价均显得很高——需要投资建设大规模的分类设施和购置相当数量的分类装置。垃圾未被源头分流，则需要分类的垃圾量很大，垃圾的组分很复杂，使用的分类装置较多，运行费用也越高。

随着对垃圾的研究和认识逐步深入，人们发现还没有1种处理技术可以将所有的垃圾处理到完全无害化的水平，也没有1个垃圾分类系统可以适应各种复杂成分的垃圾，可以对所有不同种类的垃圾进行分类。因此，为简化末端分类，必须对垃圾进行源头分类。

生活垃圾源头分类实质是对垃圾分类所需总能量输入的分解。通过对广大民众扔垃圾行为的规范，使之参与源头的分类，付出必要的劳动，使生活垃圾的“有序性”在垃圾被扔出来之前就达到一定的水平，从而减少后续的能量输入。鉴于普通居民对垃圾专业知识的有限性和对垃圾分类所需付出劳动的认同感差异，在源头依靠居民所能做的，只能是粗分类。

2.2.5 垃圾分类从产品设计开始

对已经产生的垃圾进行分类，还是停留在对垃圾的被动处理基础上。应在产品的设计过程中，考虑到产品最终成为垃圾后的分类处理问题。产品设计过程中应做到：

（1）材料最省

满足产品功能的前提下，使用尽可能少的材料，从而使产品被废弃后所产生的垃圾量最少。如塑料牙膏管，在不导致牙膏渗漏的前提下，采用尽可能薄的塑料，则最终产生的塑料废弃物将最少。

（2）材料品种最少

　　垃圾的分类必须将各种成分的垃圾分类到材料属性的地步。因此，如果设计时考虑使用的材料品种越少，产品成为垃圾后分类越容易实现。以雪碧瓶为例，因为瓶身、瓶盖、标签采用不同的塑料，所以最终再生利用之前需将这三者分离。但若可以做到采用相同品种的塑料，则不需进一步细分，就可以直接进行再生利用。

（3）应包含对产品最终作为废弃物处理的设计

　　如使用的连接件便于拆卸，标明所使用材料的性质甚至回收再生方式等，使最终分类回收操作方便。

2.2.6构筑分类收集、运输和处理系统

垃圾分类的实现过程，包括源头分类投放、收集、运输和处理。这是1个系统，任何1个环节不到位，垃圾分类就难以取得实质性的效果。

上海早在20世纪80年代就试行过垃圾分类收集，但由于分类系统未配套，分类收集工作未能坚持下来。2000年10月，上海开始实施一次性塑料饭盒专项管理，由于有一次性饭盒再生利用厂做支撑，具备了相对完善的分类收集、运输和处理系统，一次性塑料饭盒的管理成效显著。至2001年7月，平均回收量达到60万只/d。

因此，推行垃圾分类，要对其作系统的思考、设计和建设。

2.3 垃圾分类结果

2.3.1 分类导致分流而非减量

垃圾分类不过是对已经产生的垃圾进行分流，从混合投放到分类投放，从混合的垃圾流改变为分类的垃圾流，并不具有促使少扔垃圾的动力，因此并不能减少垃圾的产生量。

推行垃圾分类，促使可资源化利用的垃圾进行资源化利用，可能减少的是进入填埋场的垃圾，或者说需要最终处理的垃圾量。因此，垃圾分类可以使垃圾资源化利用的程度和比例提高，却难以从总体上改变垃圾产生量的变化。当然，如果分类收集、运输和处理的系统逐渐完善，通过这一系统收运处理的垃圾量逐渐增加，原先混合收运处理系统的垃圾量应该有所减少。比如，上海如果20%的垃圾经分类收运处理系统处理，原来的收运处理系统应该只处理80%的垃圾，从表面上看也是1种减量。

2.3.2 分类导致处理的总投入增加而非减少

由于垃圾分类需要建设分类收集、运输和处理的系统，需要对系统进行能量的输入，因此，从总体上讲，推行垃圾分类应增加在垃圾处理上的总投入。以分类运输为例，如果1个小区每天产生3t垃圾，采用混合运输只需要1辆车收运1次，但进行分类以后，除对湿垃圾需每天收运1次外，对干垃圾尚需增加2d收1次、3d收1次或者更长时间收1次的收运，增加对有害垃圾不定期或定期的收运。显而易见，收运的成本增加。从处理设施上看，垃圾分类需要增加相应的分类处理设施，比原先的处理系统更加复杂，相应的投入也会增加。

而垃圾资源化利用所产生的经济效益总体上并不能平衡由于分类所增加的支出。如果某种垃圾资源化利用产生的经济效益高于分类所增加的支出，这种垃圾在今天的垃圾洪流中肯定已经通过各种途径被分离出来。如PET瓶、易拉罐，在今天的填埋场几乎难觅踪迹，就是因为其资源化利用产生的效益显著而产生经济驱动力，使之从家庭、垃圾箱、中转站等垃圾收运的过程中不断被分离开来。

3  结语

垃圾分类作为世界垃圾处理和管理的潮流，对此有要一个理性科学的认识。从分类目的上讲，分类既为了资源化，又为了使垃圾处理更加有效。从分类过程上看，垃圾分类是熵减过程，需要投入额外的劳动。要将源头分类与末端分类结合，并从产品设计开始，对垃圾分类进行系统设计和建设，完善分类系统。从分类结果上看，分类导致分流而非减量，导致垃圾处理总投入的增加而非减少。

第一作者唐家富，男1970年生，1996年毕业于同济大学，工学硕士，工程师。