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基于TRIZ理論的城市生活垃圾治理系統(tǒng)優(yōu)化研究

文檔作者：牛少鳳1 王武科2 孔亞如3 文檔來源： 1浙江財經大學城鄉(xiāng)規(guī)劃與管理學院 2寧波市規(guī)劃設計研究院 3浙江財經大學工商管理學院		點擊數：	更新時間： 2024年03月03日
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基于T砒Z理論的城市生舌垃圾洽理系統(tǒng)優(yōu)化研究
牛少鳳1王武科2孔亞如3
(1浙江財經大學城鄉(xiāng)規(guī)劃與管理學院浙江杭州310018
2寧波市規(guī)劃設計研究院浙江寧波315000
3浙江財經大學工商管理學院浙江杭州310018)
摘要城市垃圾處理是一個世界性難題?！袄鴩恰爆F象越來越嚴峻。城市生活垃圾治理系統(tǒng)是一個多目標，復雜不確
定性，綜合性的系統(tǒng)。利用TRIZ的基本原理和解決問題的思路，針對現有城市生活垃圾治理系統(tǒng)，設計基于TRIZ的城市生活垃
圾流程優(yōu)化模式。根據創(chuàng)新原理，對現有城市生活垃圾治理系統(tǒng)進行整合，建議采用生命周期法，高度資源化的全過程管理。關鍵詞眥城市生活垃圾治理系統(tǒng)優(yōu)化
中圖分類號：)(705 文獻標識碼：A 文章編號：1672—9064(2015)06—051—03
在當前新型城市化發(fā)展進程中．經濟與人El持續(xù)增長的
同時．垃圾作為城市生產與生活資料的剩余物．產量也在急
劇增加?。據估算。每堆積1萬t廢物，平均占地667m2，隨著
我國消費的增長．城市垃圾受納場地日益顯得不足。垃圾占
地的矛盾日益突出．許多城市出現“垃圾圍城”現象[2]，不僅
危害生態(tài)環(huán)境．更對人們的身心健康與生活質量有直接的影
響。城市垃圾污染問題己成為世界性環(huán)境公害之一．對我國
經濟社會可持續(xù)發(fā)展構成巨大挑戰(zhàn)。
當前世界流行的垃圾處理技術是焚燒與填埋．焚燒與填
埋均存在二次污染的可能?。我們應該以辯證的眼光科學看
待城市生活垃圾問題．城市生活垃圾雖然造成了環(huán)境污染。
但同時也是一種錯置的潛在資源。在生活垃圾中，可回收垃
圾約占45％．是完全可以循環(huán)再利用的．若將其“一刀切”式的
焚燒或填埋，只會加重環(huán)境的污染，造成資源的浪費”]。以浙
江省為例。2013年城市生活垃圾處理量為1369．38萬t。其中
垃圾衛(wèi)生填埋占40．6％，焚燒占58．3％①。在瑞典，所有垃圾
都必須根據其特性正確處理，避免給人類和自然造成危害。
其中，36％的垃圾被回收使用，14％的垃圾用作肥料，49％的
垃圾作為能源被焚燒轉化為熱能和電能．也就是說99％的
垃圾經過垃圾處理廠變廢為寶【6]。當前，瑞典垃圾焚化爐的
產能日益增高．垃圾轉化為能源的效率很高．高到本國垃圾
已經不夠用。要從別國進口垃圾。瑞典在垃圾循環(huán)利用方面
取得了“異乎尋常的成功”[7】．
國內垃圾圍城．先進國家進El垃圾．是什么原因造成這
種現象?我們的垃圾治理系統(tǒng)哪個環(huán)節(jié)出了問題?這就需要
我們重新審視我們的垃圾治理流程．努力架構適合中國國情
的城市垃圾治理體系，優(yōu)化垃圾治理系統(tǒng)。
1 城市生活治理系統(tǒng)組成與分析
1．1 城市生活治理系統(tǒng)結構與特點
城市生活垃圾治理系統(tǒng)是由垃圾的源頭控制、收集、運
輸(含中轉)、回收利用、處理處置、資源化與資源化市場各環(huán)
節(jié)組成。如圖l所示。系統(tǒng)各環(huán)節(jié)有機地互相聯系著，構成了
一個不可分割的整體[8]。
圖1 城市垃圾治理系統(tǒng)結構圖
城市生活垃圾治理系統(tǒng)特點：
(1)多目標性。規(guī)劃城市生活垃圾治理系統(tǒng)既要考慮系
統(tǒng)的經濟性。還要考慮系統(tǒng)的環(huán)境目標。要求在追求環(huán)境效
益及社會效益的最大化的同時也要兼顧經濟效益的最大化。
(2)復雜不確定性。城市生活垃圾一般是固、液、氣的混
合體。在城市生活垃圾的收集和運輸途中容易對城市的街
道、垃圾中轉處理站等造成污染。某些生活垃圾具有較強的
腐蝕性，對城市生活垃圾治理系統(tǒng)收集、中轉、運輸的作業(yè)工
藝及裝備提出了特殊的要求。隨著城市的發(fā)展。城市生活垃
圾產量、性質以及處理方式等將會產生變化。
(3)綜合性。城市生活垃圾治理系統(tǒng)涉及多種技術。包括
衛(wèi)生填埋、焚燒、堆肥和回收利用等，各種技術之間存在相互
關聯、相互影響
1．2存在的主要問題
(1)目前生活垃圾治理系統(tǒng)尚處在以“末端處理”為主的
階段。也就是說。主要是處理每天已經產生的生活垃圾。并沒
有追溯到生活垃圾產生的源頭進行減量治理．所以隨著城市
化進程的推進．生活垃圾產生量逐年加大，加重了處理設施
的負荷，以至于不堪重負。究其原因，缺乏有效的利益機制，
比如征收垃圾處理費．當前我們所采取的是按照家庭或人頭
交納垃圾處理費．很難通過利益機制引導居民形成“垃圾減
量化”和垃圾分類投放習慣。
(2)生活垃圾源頭分為4大類：可回收物、餐廚垃圾、有
害垃圾、其它垃圾②．分類體系較為簡單。此外。缺乏后續(xù)的配
基金項目：浙江財經大學校級范式改革課題(區(qū)域分析與規(guī)劃)資助
作者簡介：牛少鳳，女，博士后。研究背景為產業(yè)經濟、環(huán)境管理學。浙江財經學院專業(yè)教師，主要從事環(huán)境管理、城鄉(xiāng)規(guī)劃、創(chuàng)新管理等研究。
萬方數據 2015．N0．6．o
套垃圾分類運輸和處理的基礎設施，相關的執(zhí)行能力差．多
采用混合運輸和混合處理的模式。城市垃圾的回收能力較
低．除了具有直接經濟利益的廢品被廢品回收站進行回收利
用外，絕大部分垃圾被匯合收集后，統(tǒng)一運到垃圾處理站，進
行終端處理[91，這種垃圾處理方式，嚴重降低了資源利用效
率．更無法實現垃圾分類管理的經濟效益和環(huán)境效益。
(3)垃圾處理技術存在著地區(qū)性的結構問題。目前我國
城市生活垃圾主要的處理措施有高溫堆肥、衛(wèi)生填埋、焚燒
處理和垃圾綜合處理等處理方式。但各地受經濟條件及生活
水平影響，其生活垃圾的組分相差較大．需要從各地區(qū)實際
出發(fā)。選擇適合本地區(qū)生活垃圾特性的處理技術。
(4)垃圾治理系統(tǒng)運作以政府為主導，社會化、市場化、
產業(yè)化程度較低[10]。盡管各地政府不斷引進企業(yè)化的運作模
式并積極鼓勵社會參與垃圾治理．但治理的市場化和社會化
程度不高。市場機制仍不完善．很多有能力參與生活垃圾回
收或處理的企業(yè)進不來．或由于自身利益原因而難以持久運
作，經濟手段的推動力量沒有得到充分的發(fā)揮。政府、市場和
社會的失靈問題嚴重制約著垃圾分類治理的參與度、再生資
源回收利用平臺的建設．不僅會削弱生活垃圾分類治理的規(guī)
模效應，更會阻礙各個系統(tǒng)的有機聯動．導致各主體的積極
性難以充分發(fā)揮．
2城市生活垃圾治理系統(tǒng)的優(yōu)化
2．1 TRIz理論與方法
TRIZ理論．又稱為“發(fā)明問題解決理論”．是前蘇聯阿奇
舒勒在對250萬件專利文獻進行研究分析的基礎上．系統(tǒng)總
結出求解各種技術沖突與物理沖突的創(chuàng)新法則與原理．以及
技術發(fā)展的進化規(guī)律及模式．建立了一套由解決技術沖突與
實現創(chuàng)新開發(fā)的各種算法、方法構成的創(chuàng)新理論體系(11]。
TRIZ應用這些方法與工具解決創(chuàng)新性問題有一個一般的過
程[121。該流程為：分析系統(tǒng)問題；應用原理解決設計中存在的
沖突；運用效應解決問題明確，但不知如何求解的沖突；預測
系統(tǒng)的進化過程；之后是評價；最后是實施。
2．2 TRIz在垃圾治理系統(tǒng)優(yōu)化的應用
借鑒TRIZ在技術工程領域求解沖突的一般流程．同時
考慮到該流程應用到垃圾治理系統(tǒng)中存在的一些不足．構建
TRIZ求解垃圾治理系統(tǒng)的流程優(yōu)化模式．如圖2所示。首先
分析待解決的問題．使用39個通用工程參數中和該問題相
適應的參數來表述待解決的問題．將一個具體的問題轉化為
TRIZ問題：其次確定該TRIZ問題是技術矛盾還是物理矛
盾．如果是技術矛盾，就利用矛盾矩陣從4JD個發(fā)明原理當中
找到相適應的原理．如果是物理矛盾．就利用分離原理來確
定相適應的發(fā)明原理；最后．通過發(fā)明原理來找到具體問題
的解決發(fā)案，并對方案進行評估，如果方案滿意可行，就執(zhí)行
該方案，如果方案不可行，就重復所有步驟，直到找到滿意可
行的方案為止。
(1)問題分析。隨著城市化進程加快，城市生活垃圾越來
越多．對環(huán)境污染越來越大。
(2)轉換。本階段應用TRIZ的39個工程參數轉換成標
圖2 TRIz求解垃圾治理系統(tǒng)的流程優(yōu)化模式
準TRIZ問題。
垃圾治理系統(tǒng)主要包括：垃圾、分類、堆放、收集、運輸、
生化、焚燒、填埋。垃圾分類收集并回收利用后。根據垃圾成
分含量，相應地進行生化、焚燒、填埋處理。
(3)方案形成。①垃圾預處理：主要的方法有壓實、壓縮、
破粹、分選。主要目的是減少體積和增加密度，便于儲存、收
運，降低成本，減少占地面積；分離有用材料和物質，去除有
毒有害物質；改善物料性質，避免對后續(xù)處理設備的損壞。②
垃圾回收：直接回收可直接利用的廢品。如紙張、金屬、玻璃、
塑料等。③垃圾形態(tài)轉換：利用垃圾中的某些組分制取新形
態(tài)的物質。如用可堆腐有機物生產堆肥，用混合廢塑料制取
汽油和利用灰土和灰渣生產建筑材料等。④能量轉換：通過
化學或生物轉換。釋放垃圾中所蘊藏的能量加以回收利用。
(4)評價。本案例把垃圾治理系統(tǒng)看成一個完整的系統(tǒng)。
根據理想解得到．最理想的結果是不產生生活垃圾，利用
7mIZ理論中的矛盾矩陣和創(chuàng)新原理來解決垃圾越來越多的
問題，引入分割原理、抽取原理、預先作用、變害為利、物理或
化學參數改變原理等原理、有效的解決這一問題，這也是國
外眾多國家首選的方式[13]．正好與我國當前垃圾處理3原則
(減量化、資源化、無害化)相符。
3結論與建議
(1)整合城市垃圾治理系統(tǒng)。生活垃圾治理系統(tǒng)側重于
“末端處理”，應向源頭追溯。首先。進行源頭減量，根據TRIZ
理論。該系統(tǒng)的理想解為生活垃圾的零排放。實踐表明．“零
排放”現實中不可能。鑒于此，應從生活垃圾產量的最小量化
著手【14]。其次，運用分割原理、抽取原理、預先處理原理。垃圾
產生后，在尚未進入收集、運輸、處理系統(tǒng)之前的時空。消費
者應該把部分廢棄物。如張紙、玻璃、金屬等出售給廢舊物資
回收部門，以實現生活垃圾的減量化和資源再生利用。再次．
努力構建在生活垃圾分類收集基礎上的分類運輸、分類處置
系統(tǒng)。
(2)采用生命周期法，資源化高度發(fā)展的全過程管理。追
求垃圾處理的資源化，盡量降低處理所帶來的環(huán)境負荷。采
萬方數據 2015．N0．6．@
用源頭避免的生態(tài)設計思想和全過程管理模式．基于對產品
整個生命周期的分析．在產品設計階段就考慮有利于垃圾分
類收集和避免污染環(huán)境。
(3)努力構建垃圾治理多種經營機制。目前財政投入不
足是制約生活垃圾處理的“瓶頸”。建立生活垃圾處理合理收
費制度是解決財政投資不足的有效措施。促進生活垃圾治理
的社會化、市場化、產業(yè)化進程。積極動員各方面的力量，共
同解決生活垃圾的治理問題。在現有的政府投資為主的基礎
上，通過政府相應的扶植政策．吸引各種所有制經濟成分投
入到生活垃圾治理的行列．以便加速其發(fā)展。
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14張益．陶華．垃圾處理處置技術及工程實例．北京：化學工業(yè)出版
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(上接第48頁)
能減小施工對森林公園的不利影響。施工結束后．進水口護
坡應以植物措施為主，采用鄉(xiāng)土樹種、草種進行綠化美化。
(6)嚴格控制鼓山景區(qū)內的施工作業(yè)區(qū)。采取建設排水
溝，加強施工沿線管理，棄渣運至景區(qū)保護范圍之外等措施，
減少對植被的破壞。施工結束后及時采用鄉(xiāng)土林草植被恢
復，施工支洞121型式采用環(huán)保型設計，盡量減少洞121邊仰坡
的開挖。截洪壩體綠化設計方案應與周邊景觀相協調。
(7)結合現有生態(tài)補水工程的經驗和教iJiI，為保證本工
程生態(tài)補水能夠起到良好的改善內河生態(tài)環(huán)境的效果．建議
采取以下措施：①進行河道清淤和截污以減少內河污染物；
②不應對內河河底進行如“生態(tài)鋪砌”等硬化處理以提高河
道本身的自凈能力；③調節(jié)合適的內河水位和河水流速，即
可讓污染物得到充分降解，又不會對底棲生物造成破壞。
5小結
隨著人們環(huán)保意識的增強．已經充分認識到環(huán)境保護對
人類生存和可持續(xù)發(fā)展的重要性。水利工程開發(fā)在國民經濟
建設和環(huán)境方面起到了積極作用．但也不可避免地在對生態(tài)
環(huán)境產生一些不利影響。并且許多影響是不確定的，具有長
期性、潛在性和不可逆性?。必須正確處理修建水利工程和
保護生態(tài)環(huán)境的關系。通過生態(tài)環(huán)境影響評價，可以及早發(fā)
現水利工程實施過程中可能帶來的對生態(tài)環(huán)境的各種不利
影響．采取切實有效的改善措施，將工程建設對生態(tài)環(huán)境的
不利影響降至最低。
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(上接第50頁)
工序，硅芯制備和產品整理工序酸腐蝕處理工序．氯硅烷儲
存和轉輸等多個環(huán)節(jié)：
(2)大氣污染物無組織排放源強確定中。應多開展調查
研究，合理運用類比法和反推法來核算。再結合物料衡算的
理論計算結果，綜合性的確定源強；
(3)將大氣環(huán)境防護距離和衛(wèi)生防護距離的結果應綜合
比對分析．同時參照相關行業(yè)標準最終確定大氣污染物無組
織排放的環(huán)境防護距離．
(4)從生產裝置自控、廢氣收集、凈化和監(jiān)測多方面共同
舉措減少無組織排放。
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