固废处理产业园循环经济绩效评价体系的建立与分析

2024-01-27 03:55孙建亭郑威姚昆胡钢武思谨
再生资源与循环经济 2023年12期
关键词:产出率导则产业园

孙建亭,郑威,姚昆,胡钢,武思谨

(武汉环投千子山环境产业有限公司,湖北 武汉 43000)

循环经济产业,是以循环经济的理念为指导,对原有产业的发展路径和模式进行变革,实现产业目标、应用技术、管理理念、评价标准、社会效应等方面的升级改造,在此基础上形成新的产业系统。在产业观念方面,不同于传统产业仅追求规模最大化和利润最大化,循环经济产业追求的是资源价值最大化基础上的利润最大化,实现资源利用效率与利润目标主次矛盾相互兼顾[1]。因此,循环经济产业是循环经济这种经济模式得以产业化的具体实现形式和外在表现。

目前,我国对产业园区循环经济从发展效果、评价内容、评价方法等方面的研究处于发展期,人们普遍遵循的原则为“3R”原则,即减量化(reduce)、再循环(recycle)、再利用(reuse)的三原则。例如:在绿色园区方面,朱艺等选取资源产出率和资源循环利用率两类指标,计算了42 个入选国家绿色园区的样本园区的循环经济指数[2]。在综合园区方面,吴丽丽等在对我国园区循环经济评价指标体系现状的调研基础上,初步构建了我国综合类工业园区循环经济绩效评价指标体系[3]。在固废类园区方面,李莹莹提出了固废综合处理产业园的建设思路,并以成都市为例提出了固废处理产业园的建设构想,然后通过建立的评价指标体系对拟建的产业园进行了评价[4]。在静脉产业园方面,刘抒悦以老港静脉产业园为例,设计出一套针对静脉产业园的生态环境效益评价指标体系[5]。在创新绩效评价指标体系方面,许乃中等研究整合了生态效率理论和物质流分析方法,建立了基于生态效率-物质流分析的循环经济绩效评价指标体系[6]。

总体来说,国内关于综合类工业园区/静脉产业园循环经济绩效评价的研究比较多,而关于固废处理产业园循环经济绩效评价的研究比较缺乏,且国内已建固废处理产业园主要为以生活垃圾焚烧处理为核心的静脉产业园,其涵盖的多源固废种类较少,因此本文以更加多源的固废处理循环经济产业园为对象,建立评价指标体系设计的主要原则,构建一套具有可行性的固废处理产业园循环经济绩效评价指标体系,为同类型园区的循环经济评价提供理论和技术基础。

1 现有评价体系概述

发展循环经济是我国经济社会发展的一项重大战略,是加快转变经济发展方式、建设生态文明、推动绿色发展的主要依靠路径。为了科学评价循环经济发展进展和成效,建立一套科学合理、操作性强的循环经济评价指标体系是非常必要的。2017 年以来,国家有关部门及行业陆续发布了《循环经济发展评价指标体系(2017 年版)》等文件及相关国家标准,支持各地及各行业发展循环经济,为评估循环经济发展状况提供了重要参考,如表1。

表1 现有循环经济评价文件及标准概况

《循环经济发展评价指标体系(2017 年版)》主要制定了适合国家及省域两个层面的指标体系,分为综合指标、专项指标和参考指标,其中主要废弃物循环利用率(%)指标为集成加权核算得出,包括:农作物秸秆综合利用率(%)、一般工业固体废物综合利用率(%)、主要再生资源回收率(%)、城市建筑垃圾资源化处理率(%)、城市餐厨废弃物资源化处理率(%)5 个等权指标。该文件的制定主要用于对下级政府发展循环经济的状况定期进行考核,并将主要评价指标完成情况作为对地方人民政府及其负责人考核评价的内容。

GB/T 34345—2017《循环经济绩效评价技术导则》[7](以下简称“技术导则”)规定了循环经济绩效评价的基本原则、评价指标体系和评价方法,适用于各行业循环经济绩效评价规范的编制,具有纲领性意义。其中,指标选取应体现“减量化、再利用和资源化”的原则,评价采用基本要求和目标引领相结合的原则,指标选取资源产出率和资源循环利用率两大类指标,而指标参照值则以当前国内10%的企业达到该指标参照值要求进行确定。

在循环经济指数计算方法上,该导则给出了等权与加权两种计算方法,对于评价工作具有较强的实践指导意义,当采用加权计算方法时,该导则又推荐了层次分析法(AHP 法)、专家咨询法(Delphi 法)及主成分分析法(PCA 法)3 种方法,在确定权重的实操层面提供了较为明晰的可选择路径。最后该导则指出:在广泛收集规模以上企业的评价指标数据的基础上,合理确定评价指标参照值,并以此进行评价等级划分。

GB/T 33567—2017《工业园区循环经济评价规范》[8]规定了工业园区循环经济评价的要求和循环经济指数计算方法,适用于国家级经济技术开发区和省级工业园区(或省级经济开发区)的循环经济绩效评价。该规范主要选取了资源产出率、资源循环利用率两个指标,同时制定出数据采集、指标及指数计算方法,而循环经济指数的计算公式采用等权计算得出。总体而言,该规范基本套用了技术导则的评价体系,对以生产和供应业、冶炼业、制造业、加工业等为核心的工业园区循环经济绩效评价具有较强的实践操作意义。

表1 中4~7 项分别为铝、铜冶炼、火电、钢铁金属加工制造企业的循环经济评价标准,其内容大体相似,稍有差异,均以技术导则为指南进行了评价体系标准的制定,第4、5、7 项标准计算方法都采用了等权计算公式,只有第6 项标准(火电行业)采用了加权计算方法,且对主要的供电煤耗指标提供了修正计算值或公式,值得借鉴参考。而钢铁业评价标准结合行业特点将评价指标细分到了第三级,且对不同工序提供了可选项指标,提高了钢铁企业执行该标准的可操作性。

通过对现有评价标准的梳理,可以发现国家及省级政府层面循环经济评价与考核应以《循环经济发展评价指标体系(2017 年版)》为主要依据,而企业与工业园区的循环经济绩效评价体系应以技术导则为纲领进行研究与制定,在制定过程中指标的选取需贴合园区、企业的实际特点进行细化,当有必要时计算公式也需进行合理的修正。

本文拟研究的固废处理类循环经济产业园的处理对象主要包括城镇居民产生的生活垃圾,城镇建设产生的建筑垃圾,医疗机构产生的医疗废弃物,工业企业产生的尾端危险废物,城镇污水处理的末端污泥,城市维护产生的园林废弃物以及畜禽粪便等等。从通常工业产品产出的角度对比来看,前述处理对象本身就是废弃物,根据GB/T 4754—2017《国民经济行业分类》[9],生活垃圾焚烧和有机质固废处置属于环境卫生管理小类,其他固体废物处置则属于环境治理业中类,但总体都属于水利、环境和公共设施管理业大类,因此固废类园区在制定循环经济评价体系时,如果简单参照技术导则的资源产出率、资源循环利用率两个指标是有缺陷的。同时,固废类处理对象的来源存在一定的波动性和差异性,比如城镇居民生活垃圾的组分及收集量,与当地所在城市是否进行有效的垃圾分类息息相关,而此部分因素的影响在很大程度上不受产业园区运营管理方的控制,在制定评价体系时,需对此进行修正。

综合上述分析,技术导则的评价体系在指标方面不足以涵盖固废类园区的实际需求,应进行扩充及细化;在计算方法及公式方面,没有表征处理对象的波动性,应进行适当的修正;在评价等级划分方面,无论是技术导则还是已有行业标准都未给出适合固废处理行业的基准值。因此,探索及制定一套契合度高、可操作性强、引导性科学的固废类产业园区循环经济评价体系是有必要的,可以为同类型园区的相同工作提供有益的理论基础和技术支撑。

2 研究方法

2.1 研究对象概况

本文以武汉千子山循环经济产业园(以下简称“千子山产业园”)为案例进行研究,千子山产业园坐落于武汉市蔡甸区 山街,园区总投资约54 亿元,由核心区、防控区和还建区3 个功能区组成。其中产业园核心区占地56.2 hm2,年固废处理量超200 万t。千子山产业园作为华中地区最大的循环经济产业园,也是国内首家集生活垃圾焚烧、建筑垃圾处理、有机质垃圾、医危废处理以及园区污水处理等5 大循环经济产业链于一体的高起点规划、高标准建设的固废处理循环经济产业园。园区内基础设施和公用设施实行前期统一规划,各工程分步分项建设及投运,内部通过物质流、能源流传递等方式将原本分散的固废处理项目纳入一个产业链条中,形成资源共享和副产品互换的产业共生模式。

2.2 技术路线确定

首先剖析整体园区概况,逐个分析各子项目特征,其次遴选出循环经济绩效评价的多级指标,然后根据科学方法确定各级指标权重,最后对各指标汇总修正后得出评价公式,具体技术路线见图1。

图1 千子山循环经济产业园技术路线

2.3 特征分析

从处理对象(废弃物)、处理规模、产品以及二次废弃物等方面进行特征分析,在整个园区内可以构建“废弃物—产品—二次废弃物—再生资源”的循环过程,详见表2。

表2 各分厂循环过程概况

在特征分析的过程中,通过对园区内能源流、物质流以及协同流进行更深入的梳理和整合,可以进一步探明千子山园区循环经济绩效评价的核心要素,园区整体循环流程图见图2。

图2 园区整体循环流程图

园区的能源流循环实质是实现对园区内能量的有效利用合理分配,不仅有利于提高园区各分厂清洁生产技术水平,有效利用每个分厂的能量,更有利于能源的总体优化利用,能有效节省处理费用,提高整个园区的经济效益[9]。园区的物质流循环能最大化利用二次废弃物,实现二次废弃物转化为再生资源,增加园区的效益增长点。第三方面,协同流能最大化利用园区内同类设备,减少设备投资额,降低运营管理费用。详见表3。

表3 园区能源流、物质流及协同流概况

通过对园区概况、循环流程,到能源流、物质流以及协同流的递进分析,已基本厘清园区的产品、二次废弃物及再生资源的特征情况,在此基础上,有必要从资源消耗的维度进行更进一步的拓展分析,以有效引导园区资源及能源的高效利用。

千子山园区内集合的不同分厂虽然在处理对象、工艺路线上差别较大,但各分厂中的某些关键设备和工艺子系统是相同或相似的,例如各分厂内加药系统、脱水系统,因此从高效利用、减污降碳的角度出发,将所消耗的资源种类进行细化、分类和整合,横向进行对比,更有利于园区的实际需求及精细化考核管理。各分厂资源消耗构成及占比排序见表4。

表4 各分厂资源消耗占比排序表

通过对园区内各分厂资源消耗的分解与分析,可以发现其组成是相同的,主要包括:能耗、水耗、药剂消耗、辅耗材消耗、检维修消耗5 个方面,但各个消耗的占比差异性较大,例如:有机质固废处理厂的最大资源消耗是能耗,而医危废处理厂的最大资源消耗是药剂消耗,因此在建立绩效评价体系时需全面考虑资源产出率的考核指标,避免无法准确反映园区的循环经济特性。

2.3 指标遴选

千子山园区作为武汉市生活垃圾规划设计能力最大(合计4 000 t/d)的处置基地,是全市建设“无废城市”的重要保障,对其稳定接收、处理能力具有非常高的要求,必须要承担起全市固废处理主力军的作用,同时面对新冠疫情还未完全消除的复杂局面,园区内的医危废处理厂也面临着非常大的处理压力,而且各分厂实际处理能力的高低也直接影响到园区的整体经济收益,园区内各分厂处理规模占比示意图见图3。

如图3 所示,生活垃圾(其他垃圾+厨余垃圾)处理规模占比园区整体处理规模接近2/3,而根据武汉市2021 年固体废物污染环境防治信息公告[10],武汉市生活垃圾产生量接近12 000 t/d,千子山园区承担的处理量已占比全市处理量的1/3,同时根据技术导则中要求指标选取应体现“减量化、再利用和资源化”原则,应着重考虑污染物达标排放情况,因此有必要将废弃物处理达标率纳入一级指标,一级指标之下选取处理率及减量率两个二级指标。

技术导则中指出,资源产出率宜重点选取能源产出率、水资源产出率、原材料产出率等指标,其中具体原材料种类的选取由行业根据原材料利用情况确定。根据特征分析,不同于单一园区及单一企业,多源固废处理园区的产品种类更加多样化,原资源产出率分项指标不能全面反映千子山园区的实际评价需求。因此,将资源产出率中的消耗指标单独分列出来,将更加有效引导园区进行精细化的资源利用,同时也有利于园区内各分厂的同类型资源消耗进行横向对比,协同配置,即增加资源投入率纳入一级指标,资源投入率之下选取能耗、水耗、药剂消耗、辅耗材消耗、检维修消耗5个二级指标,资源产出率之下选取上网电、沼气、粗油脂、营养土、再生砖5 个具有显著效益的二级指标。

循环经济绩效评价中,资源循环利用率是较为重要的指标,它反映了废弃物再利用及资源化水平,技术导则中给出了工业固体废弃物、工业用水、中水、余热资源、废气资源5 个推荐指标,结合园区实际的特征分析,本研究将资源循环利用率纳入一级指标,资源循环利用率之下选取工业水重复利用率、废水重复利用率、余热回收利用率、固体废物回收利用率、废气循环利用率5 个二级指标。

综上所述,各级评价指标汇总详见表5。

表5 各级评价指标汇总表

2.5 指标权重

在现有绩效评价体系确定权重指数时,无论是国家和省级指导文件,还是园区、行业标准,主要以等权分配方式为主,只有火电行业采用了加权计算方法。等权计算方式在表征各指标的重要程度方面存在一定局限,本文拟采用加权计算方式对多源固废处理产业园进行绩效评价,以更准确、更全面的体现千子山园区的循环经济发展水平。技术导则推荐层次分析法(AHP 法)、专家咨询法(Delphi 法)及主成分分析法(PCA 法)3 种决策分析方法,结合园区的实际特点及需求,3 种不同分析方法对比见表6。

表6 不同决策分析方法对比表

经过不同决策方法分析对比,本研究适合采用专家咨询法(Delphi 法)确定各层级指标的权重,邀请11 位对固废行业熟悉程度高、专业知识丰富的专家和工程师建立专家咨询组,其具体组成见表7。

表7 专家和工程师组成表

经过发放调查表,以及征询、讨论、反馈,最后得出协调意见,各层级评价指标权重指数,见表8。

表8 各层级评价指标权重

2.6 指标修正

依据前述,园区处理对象规模占比最高的为城镇居民生活垃圾,包括:其他垃圾(干垃圾)和厨余垃圾(湿垃圾),而生活垃圾分类程度的好坏直接影响到资源产出率的高低,特别是对于上网电、沼气的产出率。当生活垃圾热值高、有机质含量高时,上网电、沼气的产出随之提高,反之亦然,因此本研究借鉴DB11/T 1234—2022《生活垃圾焚烧处理能源消耗限额》的相关规定,对资源产出率二级指标进行修正,详见表9。

表9 资源产出率修正值(k 值)

2.7 评价公式

对各一级及二级指标进行加权计算,并加以适当修正,得出固废处理产业园循环经济绩效评价公式,如下:

式中:EI—固废处理产业园循环经济绩效评价分值;

ωi—第i 个一级指标的权重,

ωij—第i 个一级指标下的第j 个二级指标的权重,

m—一级指标的个数;

ni—第i 个一级指标下二级指标的个数;

Yij—第i 个一级指标下的第j 个二级指标的值;

Yijb—第i 个一级指标下的第j 个二级指标的基准值;

k—二级评价指标修正值,包括:上网电产出率,沼气产出率,粗油脂产出率,营养土产出率,其他二级评价指标无修正值。

2.8 等级划分

通过以上分析,按照构建循环经济绩效评估指标体系的可操作、可量化、可考核原则,同时为了使后续工作简化和直观,依据评价导则把固废类园区循环经济绩效水平分为★★★(领先水平)、★★(先进水平)、★(一般水平)3 个等级,见表10。

表10 等级划分表

3 结果分析

目前,千子山园区作为国内种类最齐全、功能定位最高的固体废物处理产业园,通过纳入处理达标率、资源投入率、资源产出率、资源循环利用率四大评价指标以及相应的评价方法构建了绩效评价体系。该体系比较全面的满足了固废处理类园区循环经济绩效评价的需求,但是由于部分子项目投产不久,部分子项目还处于建设期,而国内涵盖同种类型的循环经济产业园较少,因此无法全部确定二级指标基准值,下一步需结合设计值和园区试运行数据进行初步估算确定剩余的二级指标基准值。预计随着园区循环经济绩效的提高,未来指标评价标准的基准值数据将逐步上升或下降,还包括修正值基于实际数据也会进行调整。

通过对园区内物质流、能源流循环流程的分析,可以发现还存在部分物质流循环利用不充分、能源流回收不彻底、经济效益需提升的情况,例如园区产生的余热处于供大于求的现状,废水的回收利用率可能较低,沼渣产生的营养土存在市场销路问题等,需要进一步对园区内各子项目进行关联度分析,进行补强或延长经济价值链条的改进措施。

在园区后期持续发展的过程中,为提高资源循环利用率,会产生废弃物再循环利用的收支平衡问题,如果再循环利用成本远远超过再利用产生的经济效益,则园区再利用资源的动力就会变小,因此,废弃资源的再利用成本和收益的大小是直接关乎产业园内循环经济价值链存续的关键。

4 结论及建议

4.1 以武汉千子山循环经济产业园为案例进行了研究,同时结合园区处理固体废弃物的实际特点,从特征分析、指标遴选、指标权重、指标修正、评价公式以及等级划分等方面构建了固废处理类产业园循环经济绩效评价体系,为同类型园区的循环经济评价提供了理论和技术基础。

4.2 针对园区存在部分物质流循环利用不充分、能源流回收不彻底、经济效益需提升的情况,需要进一步对园区内各子项目进行关联度分析,进行补强或延长经济价值链条的改进措施。

4.3 在提高园区资源循环利用率的同时,需关注废弃物再循环利用的收支平衡问题,应以循环经济绩效评价结果为导向,持续提升园区整体效益,为推动固废处理行业绿色发展、减污降碳贡献力量。

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