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基于TRIZ理论的城市生活垃圾治理系统优化研究

文档作者：牛少凤1 王武科2 孔亚如3 文档来源： 1浙江财经大学城乡规划与管理学院 2宁波市规划设计研究院 3浙江财经大学工商管理学院		点击数：	更新时间： 2024年03月03日
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基于T砒Z理论的城市生舌垃圾洽理系统优化研究
牛少凤1王武科2孔亚如3
(1浙江财经大学城乡规划与管理学院浙江杭州310018
2宁波市规划设计研究院浙江宁波315000
3浙江财经大学工商管理学院浙江杭州310018)
摘要城市垃圾处理是一个世界性难题。“垃圾围城”现象越来越严峻。城市生活垃圾治理系统是一个多目标，复杂不确
定性，综合性的系统。利用TRIZ的基本原理和解决问题的思路，针对现有城市生活垃圾治理系统，设计基于TRIZ的城市生活垃
圾流程优化模式。根据创新原理，对现有城市生活垃圾治理系统进行整合，建议采用生命周期法，高度资源化的全过程管理。关键词眦城市生活垃圾治理系统优化
中图分类号：)(705 文献标识码：A 文章编号：1672—9064(2015)06—051—03
在当前新型城市化发展进程中．经济与人El持续增长的
同时．垃圾作为城市生产与生活资料的剩余物．产量也在急
剧增加⋯。据估算。每堆积1万t废物，平均占地667m2，随着
我国消费的增长．城市垃圾受纳场地日益显得不足。垃圾占
地的矛盾日益突出．许多城市出现“垃圾围城”现象[2]，不仅
危害生态环境．更对人们的身心健康与生活质量有直接的影
响。城市垃圾污染问题己成为世界性环境公害之一．对我国
经济社会可持续发展构成巨大挑战。
当前世界流行的垃圾处理技术是焚烧与填埋．焚烧与填
埋均存在二次污染的可能⋯。我们应该以辩证的眼光科学看
待城市生活垃圾问题．城市生活垃圾虽然造成了环境污染。
但同时也是一种错置的潜在资源。在生活垃圾中，可回收垃
圾约占45％．是完全可以循环再利用的．若将其“一刀切”式的
焚烧或填埋，只会加重环境的污染，造成资源的浪费”]。以浙
江省为例。2013年城市生活垃圾处理量为1369．38万t。其中
垃圾卫生填埋占40．6％，焚烧占58．3％①。在瑞典，所有垃圾
都必须根据其特性正确处理，避免给人类和自然造成危害。
其中，36％的垃圾被回收使用，14％的垃圾用作肥料，49％的
垃圾作为能源被焚烧转化为热能和电能．也就是说99％的
垃圾经过垃圾处理厂变废为宝【6]。当前，瑞典垃圾焚化炉的
产能日益增高．垃圾转化为能源的效率很高．高到本国垃圾
已经不够用。要从别国进口垃圾。瑞典在垃圾循环利用方面
取得了“异乎寻常的成功”[7】．
国内垃圾围城．先进国家进El垃圾．是什么原因造成这
种现象?我们的垃圾治理系统哪个环节出了问题?这就需要
我们重新审视我们的垃圾治理流程．努力架构适合中国国情
的城市垃圾治理体系，优化垃圾治理系统。
1 城市生活治理系统组成与分析
1．1 城市生活治理系统结构与特点
城市生活垃圾治理系统是由垃圾的源头控制、收集、运
输(含中转)、回收利用、处理处置、资源化与资源化市场各环
节组成。如图l所示。系统各环节有机地互相联系着，构成了
一个不可分割的整体[8]。
图1 城市垃圾治理系统结构图
城市生活垃圾治理系统特点：
(1)多目标性。规划城市生活垃圾治理系统既要考虑系
统的经济性。还要考虑系统的环境目标。要求在追求环境效
益及社会效益的最大化的同时也要兼顾经济效益的最大化。
(2)复杂不确定性。城市生活垃圾一般是固、液、气的混
合体。在城市生活垃圾的收集和运输途中容易对城市的街
道、垃圾中转处理站等造成污染。某些生活垃圾具有较强的
腐蚀性，对城市生活垃圾治理系统收集、中转、运输的作业工
艺及装备提出了特殊的要求。随着城市的发展。城市生活垃
圾产量、性质以及处理方式等将会产生变化。
(3)综合性。城市生活垃圾治理系统涉及多种技术。包括
卫生填埋、焚烧、堆肥和回收利用等，各种技术之间存在相互
关联、相互影响
1．2存在的主要问题
(1)目前生活垃圾治理系统尚处在以“末端处理”为主的
阶段。也就是说。主要是处理每天已经产生的生活垃圾。并没
有追溯到生活垃圾产生的源头进行减量治理．所以随着城市
化进程的推进．生活垃圾产生量逐年加大，加重了处理设施
的负荷，以至于不堪重负。究其原因，缺乏有效的利益机制，
比如征收垃圾处理费．当前我们所采取的是按照家庭或人头
交纳垃圾处理费．很难通过利益机制引导居民形成“垃圾减
量化”和垃圾分类投放习惯。
(2)生活垃圾源头分为4大类：可回收物、餐厨垃圾、有
害垃圾、其它垃圾②．分类体系较为简单。此外。缺乏后续的配
基金项目：浙江财经大学校级范式改革课题(区域分析与规划)资助
作者简介：牛少凤，女，博士后。研究背景为产业经济、环境管理学。浙江财经学院专业教师，主要从事环境管理、城乡规划、创新管理等研究。
万方数据 2015．N0．6．o
套垃圾分类运输和处理的基础设施，相关的执行能力差．多
采用混合运输和混合处理的模式。城市垃圾的回收能力较
低．除了具有直接经济利益的废品被废品回收站进行回收利
用外，绝大部分垃圾被汇合收集后，统一运到垃圾处理站，进
行终端处理[91，这种垃圾处理方式，严重降低了资源利用效
率．更无法实现垃圾分类管理的经济效益和环境效益。
(3)垃圾处理技术存在着地区性的结构问题。目前我国
城市生活垃圾主要的处理措施有高温堆肥、卫生填埋、焚烧
处理和垃圾综合处理等处理方式。但各地受经济条件及生活
水平影响，其生活垃圾的组分相差较大．需要从各地区实际
出发。选择适合本地区生活垃圾特性的处理技术。
(4)垃圾治理系统运作以政府为主导，社会化、市场化、
产业化程度较低[10]。尽管各地政府不断引进企业化的运作模
式并积极鼓励社会参与垃圾治理．但治理的市场化和社会化
程度不高。市场机制仍不完善．很多有能力参与生活垃圾回
收或处理的企业进不来．或由于自身利益原因而难以持久运
作，经济手段的推动力量没有得到充分的发挥。政府、市场和
社会的失灵问题严重制约着垃圾分类治理的参与度、再生资
源回收利用平台的建设．不仅会削弱生活垃圾分类治理的规
模效应，更会阻碍各个系统的有机联动．导致各主体的积极
性难以充分发挥．
2城市生活垃圾治理系统的优化
2．1 TRIz理论与方法
TRIZ理论．又称为“发明问题解决理论”．是前苏联阿奇
舒勒在对250万件专利文献进行研究分析的基础上．系统总
结出求解各种技术冲突与物理冲突的创新法则与原理．以及
技术发展的进化规律及模式．建立了一套由解决技术冲突与
实现创新开发的各种算法、方法构成的创新理论体系(11]。
TRIZ应用这些方法与工具解决创新性问题有一个一般的过
程[121。该流程为：分析系统问题；应用原理解决设计中存在的
冲突；运用效应解决问题明确，但不知如何求解的冲突；预测
系统的进化过程；之后是评价；最后是实施。
2．2 TRIz在垃圾治理系统优化的应用
借鉴TRIZ在技术工程领域求解冲突的一般流程．同时
考虑到该流程应用到垃圾治理系统中存在的一些不足．构建
TRIZ求解垃圾治理系统的流程优化模式．如图2所示。首先
分析待解决的问题．使用39个通用工程参数中和该问题相
适应的参数来表述待解决的问题．将一个具体的问题转化为
TRIZ问题：其次确定该TRIZ问题是技术矛盾还是物理矛
盾．如果是技术矛盾，就利用矛盾矩阵从4JD个发明原理当中
找到相适应的原理．如果是物理矛盾．就利用分离原理来确
定相适应的发明原理；最后．通过发明原理来找到具体问题
的解决发案，并对方案进行评估，如果方案满意可行，就执行
该方案，如果方案不可行，就重复所有步骤，直到找到满意可
行的方案为止。
(1)问题分析。随着城市化进程加快，城市生活垃圾越来
越多．对环境污染越来越大。
(2)转换。本阶段应用TRIZ的39个工程参数转换成标
图2 TRIz求解垃圾治理系统的流程优化模式
准TRIZ问题。
垃圾治理系统主要包括：垃圾、分类、堆放、收集、运输、
生化、焚烧、填埋。垃圾分类收集并回收利用后。根据垃圾成
分含量，相应地进行生化、焚烧、填埋处理。
(3)方案形成。①垃圾预处理：主要的方法有压实、压缩、
破粹、分选。主要目的是减少体积和增加密度，便于储存、收
运，降低成本，减少占地面积；分离有用材料和物质，去除有
毒有害物质；改善物料性质，避免对后续处理设备的损坏。②
垃圾回收：直接回收可直接利用的废品。如纸张、金属、玻璃、
塑料等。③垃圾形态转换：利用垃圾中的某些组分制取新形
态的物质。如用可堆腐有机物生产堆肥，用混合废塑料制取
汽油和利用灰土和灰渣生产建筑材料等。④能量转换：通过
化学或生物转换。释放垃圾中所蕴藏的能量加以回收利用。
(4)评价。本案例把垃圾治理系统看成一个完整的系统。
根据理想解得到．最理想的结果是不产生生活垃圾，利用
7mIZ理论中的矛盾矩阵和创新原理来解决垃圾越来越多的
问题，引入分割原理、抽取原理、预先作用、变害为利、物理或
化学参数改变原理等原理、有效的解决这一问题，这也是国
外众多国家首选的方式[13]．正好与我国当前垃圾处理3原则
(减量化、资源化、无害化)相符。
3结论与建议
(1)整合城市垃圾治理系统。生活垃圾治理系统侧重于
“末端处理”，应向源头追溯。首先。进行源头减量，根据TRIZ
理论。该系统的理想解为生活垃圾的零排放。实践表明．“零
排放”现实中不可能。鉴于此，应从生活垃圾产量的最小量化
着手【14]。其次，运用分割原理、抽取原理、预先处理原理。垃圾
产生后，在尚未进入收集、运输、处理系统之前的时空。消费
者应该把部分废弃物。如张纸、玻璃、金属等出售给废旧物资
回收部门，以实现生活垃圾的减量化和资源再生利用。再次．
努力构建在生活垃圾分类收集基础上的分类运输、分类处置
系统。
(2)采用生命周期法，资源化高度发展的全过程管理。追
求垃圾处理的资源化，尽量降低处理所带来的环境负荷。采
万方数据 2015．N0．6．@
用源头避免的生态设计思想和全过程管理模式．基于对产品
整个生命周期的分析．在产品设计阶段就考虑有利于垃圾分
类收集和避免污染环境。
(3)努力构建垃圾治理多种经营机制。目前财政投入不
足是制约生活垃圾处理的“瓶颈”。建立生活垃圾处理合理收
费制度是解决财政投资不足的有效措施。促进生活垃圾治理
的社会化、市场化、产业化进程。积极动员各方面的力量，共
同解决生活垃圾的治理问题。在现有的政府投资为主的基础
上，通过政府相应的扶植政策．吸引各种所有制经济成分投
入到生活垃圾治理的行列．以便加速其发展。
参考文献
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14张益．陶华．垃圾处理处置技术及工程实例．北京：化学工业出版
社．2002
(上接第48页)
能减小施工对森林公园的不利影响。施工结束后．进水口护
坡应以植物措施为主，采用乡土树种、草种进行绿化美化。
(6)严格控制鼓山景区内的施工作业区。采取建设排水
沟，加强施工沿线管理，弃渣运至景区保护范围之外等措施，
减少对植被的破坏。施工结束后及时采用乡土林草植被恢
复，施工支洞121型式采用环保型设计，尽量减少洞121边仰坡
的开挖。截洪坝体绿化设计方案应与周边景观相协调。
(7)结合现有生态补水工程的经验和教iJiI，为保证本工
程生态补水能够起到良好的改善内河生态环境的效果．建议
采取以下措施：①进行河道清淤和截污以减少内河污染物；
②不应对内河河底进行如“生态铺砌”等硬化处理以提高河
道本身的自净能力；③调节合适的内河水位和河水流速，即
可让污染物得到充分降解，又不会对底栖生物造成破坏。
5小结
随着人们环保意识的增强．已经充分认识到环境保护对
人类生存和可持续发展的重要性。水利工程开发在国民经济
建设和环境方面起到了积极作用．但也不可避免地在对生态
环境产生一些不利影响。并且许多影响是不确定的，具有长
期性、潜在性和不可逆性⋯。必须正确处理修建水利工程和
保护生态环境的关系。通过生态环境影响评价，可以及早发
现水利工程实施过程中可能带来的对生态环境的各种不利
影响．采取切实有效的改善措施，将工程建设对生态环境的
不利影响降至最低。
参考文献
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(上接第50页)
工序，硅芯制备和产品整理工序酸腐蚀处理工序．氯硅烷储
存和转输等多个环节：
(2)大气污染物无组织排放源强确定中。应多开展调查
研究，合理运用类比法和反推法来核算。再结合物料衡算的
理论计算结果，综合性的确定源强；
(3)将大气环境防护距离和卫生防护距离的结果应综合
比对分析．同时参照相关行业标准最终确定大气污染物无组
织排放的环境防护距离．
(4)从生产装置自控、废气收集、净化和监测多方面共同
举措减少无组织排放。
参考文献
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