现代堆肥的可持续性 –亚洲发展中城市垃圾堆肥厂的经济最优规模外文翻译资料

Financial sustainability of modern composting: the economically optimal scale for municipal waste composting plant in developing Asia

Abstract

There is a widespread interest in converting organic waste into compost fertilizer to extend the life of landfills, create economic and environmental benefits, and ultimately reduce the pressure on local governments in managing the ever-increasing complexity of municipal solid waste. However, composting is still seldom considered as a strategic element. There is also very little evidence available of its economic feasibility. This study, therefore, aims to analyze key factors that influence the economic feasibility of municipal composting plant and identify a range of plant capacity or scale where a composting project could have higher opportunity to be financially sustainable. A cost–benefit analysis (CBA) was carried out using the data gathered from five composting plants in Asia, including Surabaya, Bali and Bekasi in Indonesia, Beijing in China, and Matale in Sri Lanka. The results identified that the medium-scale and lower large-scale composting plants have an optimal opportunity for being financially feasible as compared with the smaller and larger capacity plants. The study also identified that the economic viability of the composting plants depends on the number of factors, such as selection of suitable processing methods, technologies, scale, quality of product and marketing strategies. The advantages of the medium and lower large-scale composting plants are (1) waste input and product quality are easier to control than larger scale compost plants, and (2) there are extra income opportunities such as tipping fees and carbon credits that are limited in the case of small-scale composting plants. The scale of composting plant is one of the key factors to be considered at the initial stage of planning composting plants.

Keywords

Modern composting Municipal solid waste management Resource recovery Economic feasibility Asian developing countries

Municipal solid waste management in Asian Cities

Developing countries in Asia have some similarities in their municipal solid waste management (MSWM), waste composition and its characteristics. Estimates show that many cities in developing countries allocate 20–50 % of their annual budget for MSWM, even though 30–60 % of all urban municipal waste (MSW) remains uncollected and lt;50 % of the population is served (UNEP 2009). The composition of MSW in developing Asia is dominated by organic waste and collection is often done without proper waste separation at source. The most common existing treatment method is landfill, as it remains the cheapest and easiest way of disposing of the MSW. However, most landfills in developing countries are poorly designed and maintained, effectively turning into open, unsanitary dumpsites (ADB 2011).

The improper MSW collection and treatment contribute severe public and environmental health issues, including the global warming since organic waste is the main source of methane gas emissions through open dumping and landfill disposal (Sang-Arun et al. 2009). Thus, converting this high level of organic waste into resource recovery systems presents a sizeable untapped potential for extending the life of landfills, creating economic and environmental benefits, and ultimately reducing the pressure on municipalities in developing countries to manage the ever-increasing complexity of MSWM (Premakumara et al. 2011).

The potential of composting in municipal solid waste management

Figure 1 shows the percentage of MSW composition in six Asian countries. It shows that over 50 % of MSW generated in these countries is organic waste. Further, MSW in developing countries is characterized by a significantly higher density and moisture, mainly organic waste with low caloric values (an average 700–1,000 kilocalories) (ADB 2011). Technically, high-moisture waste caused by the high percentage of organic waste makes it more suitable for biological treatment rather than thermal treatment (Rand et. al. 2000). Moreover, due to this particular waste characteristic, integrated waste management involving composting is more energy efficient and has lower environmental impact

Developing countries in Asia generally practice two biological treatment methods for organic waste management, such as aerobic composting and anaerobic digestion (AD). The AD method allows both material and energy recovery. The output of material recovery is compost fertilizer and the outputs of energy recovery are electricity and heat. Though AD plants are getting more popular due to these two benefits, they are highly sensitive towards input quality. Thus, AD technology has been commonly used in Asia to treat animal manure, kitchen and agricultural waste because of the uniformity and purity of organic content.

However, some attempts to apply this technology to treat MSW have not been so successful in many Asian cities where segregation of waste at source is poor (Mazumdar 2012). Moreover, the rate of implementation is hindered by the high up-front investment

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现代堆肥的可持续性

--亚洲发展中城市垃圾堆肥厂的经济最优规模

摘要:将有机废物转化为堆肥肥料，延长了垃圾填埋场的寿命，创造了经济效益和环境效益，最终减少了当地政府管理日益复杂的城市固体废物的压力。然而，堆肥仍然很少被认为是一个战略元素。并且很少有证据证明其经济可行性。因此，这项研究的目的是分析影响的关键因素，影响城市堆肥工厂的经济可行性，并确定一个范围内的工厂的能力或规模的堆肥项目可以有更多的机会，在财政上可持续。成本效益分析（CBA）进行使用的数据来自在亚洲的五个堆肥厂，聚集了包括印度尼西亚的泗水、巴厘和勿加泗，中国的北京和斯里兰卡马特莱。结果表明，相比规模较小，更大容量的堆肥厂，中等规模和大型堆肥厂有一个最佳的机会。这项研究还表明，经济可行性的堆肥厂取决于数量的因素，如选择合适的加工方法，技术，规模，产品质量和营销策略。中、低规模的堆肥厂的优点是（1）废物的投入和产品质量更容易比较大规模的堆肥厂控制；（2）如消费和碳排放量是有限的情况下，小规模的堆肥厂，有额外的收入机会，堆肥厂规模是规划堆肥厂初始阶段考虑的关键因素之一。

关键词：现代堆肥，城市固体废物管理，资源回收，经济可行性，亚洲发展中国家

城市固体废物管理

亚洲发展中国家在城市固体废物管理有一定的相似性（MSWM），垃圾成分及其特点。研究表明，在发展中国家，许多城市投入20–50%的年度预算用于城市生活垃圾，即便30–60%的城市生活垃圾（MSW）是无法收回的，（UNEP 2009）。在研究亚洲的城市生活垃圾后发现，垃圾的的组成主要是有机废物和往往没有正确分离收集的废物的来源。目前最常用的处理方法是填埋，因为它仍然是最便宜的和最简单的处置城市生活垃圾的方式。然而，在发展中国家，大多数垃圾填埋场设计不当和维护不佳，导致填埋垃圾转变为开放的、不卫生的垃圾。（ADB2011）

不当的垃圾收集和处理存在严重的公众和环境健康问题，包括从有机废物到全球变暖是通过露天堆放和填埋处理中甲烷气体的排放导致（Sang-Arun et al. 2009）。因此，将这种高水平的有机废物转化为资源回收系统获得了一个相当大的尚未开发的潜力，延长填埋场的寿命，创造的经济效益和环境效益，最终减少发展中国家管理日益复杂的城市生活垃圾对城市的压力（Premakumara et al. 2011）

城市固体废物管理中堆肥的潜力

有研究显示了6个亚洲国家城市生活垃圾的比例。它表明，这些国家超过50%的城市生活垃圾产生是有机废物。此外，垃圾在发展中国家的特点是一个显着更高的密度和含水量低的热值主要有机废弃物（平均700–1000大卡）（ADB2011）。从技术上讲，垃圾中有机废物的比例很高，导致高水分垃圾生物处理而不是使它更适合热处理（Rand et al.2000）。此外，由于这种特殊的废物特性，综合废物管理，利用堆肥更节能，并具有较低的环境影响

发展中国家普遍实行有机废物管理的生物处理方法，如好氧堆肥和厌氧消化。该处理方法实现材料和能量回收。材料回收的产出是堆肥肥料，而能量回收的输出是电和热。虽然某些植物处理得到更受欢迎，抛开这些好处，他们是高度敏感的输入物质。因此，由于有机物含量的均匀性和纯度的有机统一，在亚洲普遍使用的范围是动物粪便、厨房和农业废弃物。

然而，该技术应用于处理垃圾的一些尝试没有在亚洲许多浪费来源高的地方和贫穷的城市成功（Mazumda 2012）。此外，高额的投资阻碍了实施的速度，维护成本和技术技能的要求。这些问题是在德里，班加罗尔见过，在印度，勒克瑙和其他城市也存在（ambulkar和shekdar 2004）。同样，中国城市垃圾中的动植物处理也面临着问题和操作上的困难（Zheng 2012）。

好氧堆肥，一方面，对输入的质量更宽容（hoornweg and bhada-tata2012）另一方面，只需要较少的投资和运营成本（Aye and widjaya 2006）。堆肥是可应用于各种规模，从小型，中型到大型规模，集中设施，可以处理数百吨的城市生活垃圾，多以社区为基础的方法。许多堆肥技术在亚洲的发展中国家是可用的，如家庭垃圾桶、干草或桩，加气杆和转向前装载机或简单的铁锹，在容器或封闭的系统都可以利用。（在建筑物中所附的鼓和搅拌床技术或任何技术系统都需要复杂的设备）（EAWAG sandec 2008）。

研究发现选择堆肥厂投资成本是由外部组织的补贴，如国家政府、地方政府，大学，或其他多边援助机构决定的。例如，国家和地方政府提供土地的北京堆肥厂。勿加泗堆肥厂获得土地租赁的基础上，以价格的倾倒费的20%，由雅加达省政府支付（废源）给勿加泗市政府（厂址）。类似的，马特莱堆肥厂也包括在当地政府的土地租赁合同中。

操作和维护成本是高度依赖于在工厂中采用的堆肥处理技术。当传统的开料堆进行操作，需要较多的人力。当先进的技术，如强制曝气好氧工艺的实施，需要更多的电力。它在巴厘（51吨）和北京（638吨）堆肥厂时得以体现。在勿加泗200吨植物采用开放性堆肥法和再造粒的产品，它需要电力和人力。操作和维护成本也依赖于电力价格。印度尼西亚的电力价格在（国际可持续发展研究所）有很高的补贴。因此，使用更高的技术在中国和斯里兰卡是不那么昂贵。

在研究的各种规模的堆肥厂的收入来源略有不同。然而，很明显，所有的堆肥厂都在市场上销售堆肥产品的收入。由于质量好，零售价适中，小型工厂的堆肥产品价格也比较好。然而这些小工厂所接收的有机废物是相对纯的有机和分类清楚的。但是，当工厂的生产能力较大，投入的是混合的城市垃圾，质量控制变得困难，导致市场价格低。为了克服这个问题，勿加泗（200吨）工厂提高堆肥产品的最终输出值进行造粒的一些尝试。据工厂经理介绍，通过应用这一战略，其堆肥产品的需求已增加，广泛来自全国各地的大型种植园。

这是进一步明确了小型堆肥厂从政府角度的建设需要（小型马特莱厂接受它作为一个“收费”，因为它更多的是一个社区的规模）。此外，不仅中堆肥厂能获得一定利益。小型堆肥厂在北京厂（638吨）和勿加泗厂（200吨）在可持续发展起到了重要的作用，因为它涵盖了必要的运行成本。

小型堆肥厂

有机废弃物的接收量，泗水的社区堆肥厂，是0.6吨废弃物生产0.1吨有机肥料的工厂。资本成本包括各种组织补贴土地购置、建造、设备和其他项目的规划和管理的初始成本。190平方米的土地，这种成本被大学捐赠设备和建筑成本是由北九州市政府捐赠。每月运营成本为125美元，用于管理的费用60美元。平均印尼通胀率为12.26%，以估计每年增加的经营和维护成本。收入来源是以70美元/吨的价格出售堆肥产品。一个现实的价格增加了10%的有机堆肥肥料的假设。（8.12%印尼的平均利率以净现值计算）。

目前泗水的堆肥厂的净现值是5941美元或约9902吨，BCR 1.08摊销期可在第六年内实现。这表明，该项目是可行的，虽然实现利润率很低，它仍然是财务盈利。

斯里兰卡堆肥厂选取位于1吨有机废物输入容量的马特莱市。本厂生产的每日0.3吨肥料以180美元每吨在市场出售。据该工厂经理说，它是能够为他们的堆肥产品的高价格作出解释，因为堆肥的质量是特别优越的，它收到了从农业部的堆肥质量认证。此外，工厂已经开发并继续实施有效的营销策略。此外，该厂出售的物品和服务的收费和当地市场受到一些其他收入支付。包括一个600平方米的面积土地的租赁价格将会是3000美元一个生命期的投资费用是由市政府授予当地的非政府组织（NGO）运行堆肥项目。23000美元的建筑成本和4700美元的设备成本被授予联合国经济和社会委员会亚洲及太平洋（亚太经社会）负责。建设成本比同规模的简单的泗水堆料厂高得多，由于堆肥处理制砖盒额外费用的支出。运营成本包括技术人员的工资（125美元）和工人（60美元）。斯里兰卡人平均10.4%的通胀率纳入年度成本增加和8.47%的利率作为折现率计算的净现值。估计化肥价格上涨10%。这种假设是基于各种常用在斯里兰卡种植肥料的价格（gunathilake 2012）。为实现马特莱堆肥厂的净现值是33194美元，作为1.12摊销期内可以达到7年期。类似于泗水的案例研究，这个项目在财政上也是可行的。

中型堆肥厂

中等规模的堆肥厂选取位于勿加泗村，巴厘吉安雅县。该厂注册为清洁发展机制项目和接收60吨手动预排序的废物。其中总废物约85%（51吨）是有机废物堆肥和使用。其余的残差被设置在附近的最终处置场。该工厂采用强制通风技术，其堆肥生产比例为30%。最终的产品是在1000印尼盾每公斤卖，或约106美元每吨的零售市场，出售在20公斤包装。然而，大部分的售价约为53美元/吨（zurbruegg等人。2012）。截至2012年底，该项目还获得的收入从23美元每吨CER的二氧化碳当量逐年下降一美元，将在2018年度17美元停止。项目投资成本是瑞士发展合作协会（SDC），美国国际开发署（USAID），扶轮社的汉堡，扶轮社亚特兰大，日本国际协力机构（JICA）联合捐赠。（bore等人。2008；中村等人。2012）。类似于泗水的案例研究，8.12%的折现率，通货膨胀率为12.26%，而化肥价格上涨的10%被纳入金融计算。结果如下：预测的7158681美元的总净现值约合140336美元每吨垃圾处理能力，3.05的CBR和摊销期3年。所以，该项目可行性极强。

大型堆肥厂

班达·盖邦堆肥场地在印度尼西亚的勿加泗，是处理废旧的雅加达中央市场。废物包含蔬菜，水果和稻草水果篮子。堆肥技术使用植物的条垛堆肥方法。响应市场需求，输出产品造粒和包装60公斤包装用于农业，如木薯种植园，棕榈油种植园，和水稻农场。市场垃圾接收量200吨。最终的产品是30吨粒状混合肥料。60–70%的产品在1000印尼盾约合106美元/吨出售。残留的垃圾在附近的一个垃圾填埋场处置或清除，塑料的回收利用也有条不紊的进行。雅加达政府支付11美元/吨的垃圾倾倒费。此费用20%支付土地租金的勿加泗市政府，剩下的80%是用来支付工厂运营商（pikiran等2011）。倾倒费增加约每年5%（指南针2010）。成本相关的运输，如4-tonnes容量的卡车和卡车司机的工资，由清洁部支付，他们大多是曾经游荡在附近的垃圾场拾荒者，支付127美元/人。在这项研究中，类似于其他印尼堆肥厂，贴现率为8.12%，12.26%和化肥价格上涨10%的通货膨胀率在财务计算中承担。结果表明，该项目的净现值为40573301美元或202867美元每吨垃圾处理能力。CBR为1.77，摊销期可对生产寿命达到第六年。它回顾了该项目估计是有利可图的。

北京南宫堆肥厂接收638吨垃圾，其中172.6吨作为垃圾填埋场覆土和465.4吨加工成有机肥料，使用的是隧道堆肥系统强制通风技术。可供出售的产品是65.7吨。根据质量，价格范围从7.8到12.6美元/吨。其余的是给农民的费用。北京政府批准了66000平方米的土地面积。机械、设备和建筑的投资成本为2660万美元，约为每吨72282元的废物处理能力。由北京政府资助运行和维护成本，相当于15.86美元每吨垃圾处理费的小费。对每年的运营和维护成本的计算，应用中国的通货膨胀率是4.3%，贴现率应用净现值计算是6.5%。城市垃圾堆肥肥料价格上涨被假定为10%。南宫堆肥厂的总净现值的结果是2亿9400万美元和约545538吨垃圾处理能力，CBR 0.77和摊销时间不能在15年实现了假定的寿命。研究结果表明，该项目是不赚钱的。大型堆肥厂产生的附加成本是运输成本。然而，南宫堆肥厂不承担此费用，因为它是由政府指定的运输公司承担。

敏感性分析

因为所有的堆肥厂在这项研究中都被给予了一些支持，无论是从政府，大学，非政府组织或其他机构和组织，四个援助的情况下，在这项研究中，以了解工厂将执行如何在没有这些金融支持的情况下。第一个场景是倾倒费的情况下，第二种情况是初始成本包括土地和机器的情况下，第三种情况是CER收益的情况下，和第四种情况是所有的外部支持的情况下（倾倒费，初始成本，和CER）。

在假设的第一个场景，在倾倒费的缺席（但其他收入如CER和土地和业务的初始成本和往常一样），1吨，200吨，和638吨的处理比较。在对支出的比例在3960美元/年小型马特莱废物收集费是很重要的；大规模的勿加泗废物接收到大量3679820美元小费年费；在大型的南宫工厂倾倒费几乎相当于整个操作和维护成本。没有倾倒费，在勿加泗厂投资回收期会延迟3年。马特莱和南宫工厂会在财务上不可持续

在假设的情景二，其中初始费用将缺席（另一个收入在照常补给），在0.6吨的泗水工厂回收时间不会在15年可以实现假定的寿命，在1吨的马特莱废物回收时间显著延迟是可以预期的，在印度尼西亚中型和大型堆肥的投资回收时间预计将会延迟几年。初始费用主要包括土地和机器。除了前期运营成本，泗水工厂的初始机械和土地成本为19400美元。这个成本太贵了，工厂在财政上无法维持经济。假设为200 TPD勿加泗厂土地已被购买，这将需要一个额外的3180324美元的第一个现金流出由于基于本地的调查，在班达·盖邦勿加泗土地价格约为53美元/平方米。班达·盖邦堆肥区占地20000平方米的110公顷的废物管理区。对勿加泗厂土地4700平方米，当地的一个调查

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