肖 鴻，陳麗因

（三明學(xué)院 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，福建 三明 365004）

隨著人們生活質(zhì)量和醫(yī)療水平的提高，醫(yī)療產(chǎn)生的廢物越來越成為各國的難題。 據(jù)統(tǒng)計，截止2016 年，我國產(chǎn)生的醫(yī)療廢棄物總量為191.95 萬t[1]，且正持續(xù)增長著。 醫(yī)療廢物具有空間污染、急性傳染和潛伏性傳染等特征，其危害是城市生活垃圾的幾十倍甚至上百倍，若管理不嚴(yán)或處置不當(dāng)，醫(yī)療廢物極易造成對水體、土壤和空氣的污染，極易成為傳播病毒的源頭，并造成疫情的擴(kuò)散。醫(yī)療廢棄物的處置屬于逆向物流范疇，醫(yī)療廢棄物逆向物流不僅具有普通物流的屬性，更有其特殊屬性，其在收集、倉儲、運(yùn)輸以及最后處置等環(huán)節(jié)都存在一定風(fēng)險，所有醫(yī)療機(jī)構(gòu)和回收處理公司必須按照國家有關(guān)規(guī)定完成醫(yī)療廢棄物的分類、回收和處理，最終處置也必須達(dá)到國家無害化指標(biāo)，實現(xiàn)資源的循環(huán)再利用目標(biāo)和環(huán)境保護(hù)目標(biāo)。

國內(nèi)外對醫(yī)療廢棄物處理均有深入研究。Aysenur Budak 等[2]學(xué)者在基于土耳其地區(qū)的處理現(xiàn)狀和存在問題基礎(chǔ)上，提出了混合整數(shù)規(guī)劃模型，對醫(yī)療廢棄物回收處理中心的選址和布局優(yōu)化后的車輛路徑問題進(jìn)行了求解。Zarook M.Shareefdeen[3]指出要加強(qiáng)對醫(yī)療廢棄物的管理，并強(qiáng)調(diào)將先進(jìn)技術(shù)運(yùn)用于整個管理過程中，同時指出在本科教育中，要重視該方面處理技術(shù)的研究。 聶麗[4]以農(nóng)村醫(yī)療機(jī)構(gòu)為對象，為實現(xiàn)資源再循環(huán)利用的目標(biāo)，從博弈論角度出發(fā),構(gòu)建農(nóng)村醫(yī)療廢棄物回收處理系統(tǒng)。 謝斌福[5]旨在解決回收站的選址問題，在其研究中運(yùn)用了先進(jìn)的技術(shù)，如RFID、GPS 等技術(shù)構(gòu)建物流網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并用遺傳算法進(jìn)行求解。 沈宇波創(chuàng)建四層式城市醫(yī)療廢棄物逆向物流網(wǎng)絡(luò)[6]，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

本文基于三明市現(xiàn)有醫(yī)療廢棄物回收模式存在的問題，設(shè)計了醫(yī)療廢棄物回收模式和回收流程，規(guī)劃了醫(yī)療廢棄物逆向物流回收網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，基于經(jīng)濟(jì)目標(biāo)和環(huán)境保護(hù)目標(biāo)構(gòu)建混合整數(shù)線性規(guī)劃模型，并運(yùn)用LINGO 軟件求解，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果對三明市醫(yī)療廢棄物回收網(wǎng)絡(luò)各層級物流設(shè)施節(jié)點進(jìn)行選址。

1 三明市醫(yī)療廢棄物回收模式選擇

由于醫(yī)療廢棄物回收與生活垃圾回收存在差別，其回收模式的建設(shè)需要考慮當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)資本要求和急需性，主要有三種模式（1）由地方政府組織建設(shè)回收處理企業(yè)；（2）專業(yè)醫(yī)療廢棄物回收企業(yè)經(jīng)營；（3）政府衛(wèi)生行政部門與專業(yè)醫(yī)療廢棄物回收企業(yè)共同合作。 三明市主要是山地地形，醫(yī)療廢棄物的回收工作較難展開，那么醫(yī)療廢棄物回收處理系統(tǒng)的建設(shè)離不開三明政府部門的監(jiān)管和支持。 因此，三明市醫(yī)療廢棄物回收模式建議采取政府衛(wèi)生行政部門與專業(yè)醫(yī)療廢棄物回收企業(yè)共同合作的模式，一方面利用回收企業(yè)專業(yè)優(yōu)勢、集中處理、減少污染，另一方面通過政府在資金、技術(shù)、數(shù)據(jù)登方面的支持，讓回收處理系統(tǒng)更加完善。

2 三明市醫(yī)療廢棄物回收流程設(shè)計

我國目前主要有五種醫(yī)療廢棄物回收及處置途。 （1）不加任何處理隨意丟棄；（2）賣給回收販；（3）混入生活垃圾流出；（4）直接焚燒填埋；（5）回收企業(yè)集中處理。 可見，前四種方式都存在一定問題，且第五種方式在實際運(yùn)作中，由于政府部門監(jiān)管機(jī)制的缺失，也存在網(wǎng)絡(luò)不完善、技術(shù)不先進(jìn)、操作不規(guī)范等問題。 醫(yī)療廢棄物的回收包括：收集、分類、包裝、運(yùn)輸、處理、加工再利用、填埋焚燒等環(huán)節(jié)，基于對醫(yī)療廢棄物的分類（始于醫(yī)療廢棄物產(chǎn)生地），本文根據(jù)醫(yī)療廢棄物是否具有危險性、是否具有價值，設(shè)計醫(yī)療廢棄物回收流程，以達(dá)到低環(huán)境污染和高效循環(huán)利用資源的目的。 具體流程如圖1 所示。

圖1 醫(yī)療廢棄物回收流程圖

3 三明市醫(yī)療廢棄物逆向物流回收網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

3.1 構(gòu)成要素分析

根據(jù)醫(yī)療廢棄物回收處理流程，將醫(yī)療廢棄物逆向物流回收網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建成“回收層-暫存處理層-綜合處理層-處置層”形式的四層結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，其對應(yīng)的物流運(yùn)營設(shè)施功能如下

(1）醫(yī)療廢棄物回收點

醫(yī)療廢物的生成點是各醫(yī)療機(jī)構(gòu)，通常一級以上的醫(yī)院會嚴(yán)格遵循國家醫(yī)療廢棄物分類標(biāo)準(zhǔn)，將醫(yī)療廢棄物進(jìn)行分類及簡單處理后放置在院內(nèi)回收點； 而小型醫(yī)療機(jī)構(gòu)也應(yīng)當(dāng)在其附近設(shè)置醫(yī)療廢棄物回收柜。 該設(shè)施屬于回收層。

(2）回收處理中心

由回收處理中心接收附近區(qū)域醫(yī)療廢棄物回收點的醫(yī)療廢棄物。 因不能保證回收點對醫(yī)療廢棄物的處理妥當(dāng)，回收處理中心要對醫(yī)療廢棄物進(jìn)行簡單分類、揀選和初步無害化處理，以節(jié)約在綜合處理中心的處理時間。 該設(shè)施屬于暫存處理層。

(3）綜合處理中心

綜合處理中心的功能包括：醫(yī)療廢棄物分類、無害化處理、分拆處理、廢棄物處理等。 在徹底無害化處理之后，將廢棄物分類，得到有價值部分與無價值部分。 該設(shè)施屬于綜合處理層。

(4）加工企業(yè)與填埋場

綜合處理中心得到的有價值部分運(yùn)往加工企業(yè)進(jìn)行加工再利用，無價值部分運(yùn)往填埋場進(jìn)行焚燒、填埋處理。 這兩類設(shè)施屬于處置層。

3.2 優(yōu)化目標(biāo)分析

基于以上回收網(wǎng)絡(luò)和政企合作回收模式，本文主要考慮企業(yè)經(jīng)濟(jì)利益和環(huán)境保護(hù)兩個方面，具體可分為成本目標(biāo)、收入目標(biāo)、環(huán)境保護(hù)目標(biāo)

(1）成本目標(biāo)

醫(yī)療廢棄物回收物流網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建成本主要包括回收成本、設(shè)施固定成本、設(shè)施運(yùn)營成本和配送成本。 這里將成本目標(biāo)定為成本最小化。

(2）收入目標(biāo)

沒有利潤，回收企業(yè)也難以運(yùn)作下去。 回收物流網(wǎng)絡(luò)的主要收入來源為廢棄物有價值材料的銷售收入。 這里將收入目標(biāo)定為收入最大化。

(3）環(huán)境保護(hù)目標(biāo)

建立醫(yī)療廢棄物回收物流網(wǎng)絡(luò)最重要的原因之一就是保護(hù)環(huán)境，這里將縮短處理廢棄物的時間作為環(huán)境保護(hù)目標(biāo)。

3.3 模型假設(shè)

考慮到整個逆向物流網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，本文做出以下7 點。

(1）在構(gòu)建的廢棄物回收物流網(wǎng)絡(luò)中，有若干個醫(yī)療廢棄物回收點、若干個回收處理中心，若干個綜合處理中心，一個加工企業(yè)與一個填埋場。

(2）各層次的物流設(shè)施只能往其上層物流設(shè)施運(yùn)送物料，回收層因廢棄物未處理妥當(dāng)不能越層運(yùn)送；另外，交通條件便利，車輛使用專門的醫(yī)療廢棄物運(yùn)輸車。

(3）回收處理中心與綜合處理中心得到的有價值材料，可統(tǒng)一送往加工企業(yè)加工再利用，這部分運(yùn)費(fèi)可忽略不計。

(4）回收處理中心和綜合處理中心的容量有限，而填埋、焚燒沒有容量限制。

(5）回收處理中心的倉儲費(fèi)用、綜合處理中心的處理費(fèi)用與其醫(yī)療廢棄物處理質(zhì)量成線性正比關(guān)系。

(6）各地區(qū)同層次物流設(shè)施的固定建設(shè)成本相同。

(7）環(huán)境成本主要指回收點對環(huán)境造成的危害，且體現(xiàn)為政府對企業(yè)的經(jīng)濟(jì)懲罰。國家相關(guān)政策規(guī)定，醫(yī)療廢棄物處理時間應(yīng)小于2 d。 假設(shè)一定時間內(nèi)，環(huán)境成本與存放時間存在指數(shù)關(guān)系。

3.4 構(gòu)建模型

(1）目標(biāo)函數(shù)

通過對醫(yī)療廢棄物逆向物流網(wǎng)絡(luò)的分析，建立混合整數(shù)規(guī)劃模型。 即回收成本指回收企業(yè)從回收點獲得廢棄物所花費(fèi)的成本，回收成本等于廢棄物重量與每千克廢棄物價格的成績。

回收成本函數(shù)

（1）式中：XIN1表示醫(yī)療廢棄物回收點IN1(IN1=I1，I2,I3…)醫(yī)療廢棄物回收量；Cf表示每公斤醫(yī)療廢棄物的回收價格。

設(shè)施固定成本函數(shù)。 即設(shè)施固定成本為設(shè)施建造成本，回收點通常為醫(yī)院，因此只考慮回收處理中心、綜合處理中心和填埋場的建造成本。

（2）式中：FJN2、FKN3、FPN4分別表示回收處理中心 JN2(JN2=J1，J2,J3…)；綜合處理中心 KN3(KN3=K1，K2,K3…)；填埋場 PN4(PN4=P1，P2,P3…)的固定建造成本；YJN2、YKN3、YPN4表示在 JN2、KN3、PN4建設(shè)相應(yīng)物流設(shè)施的數(shù)量。

運(yùn)營成本函數(shù)。即運(yùn)營成本為物流設(shè)施運(yùn)作的成本，填埋場的運(yùn)營成本可忽略不計，只考慮回收處理中心、綜合處理中心的運(yùn)營成本。 回收處理中心主要對廢棄物進(jìn)行分類、簡單無害化處理以及無危險性廢棄物暫時存儲，主要費(fèi)用為倉儲費(fèi)；綜合處理中心主要對有害廢棄物進(jìn)行專業(yè)無害化處理，主要費(fèi)用為處理費(fèi)。

（3） 式中：CJN2、XJN2表示回收處理中心 JN2的單位倉儲成本和廢棄物倉儲量；CKN3、XKN3表示綜合處理中心KN3的單位處理成本和廢棄物處理量。

運(yùn)輸成本函數(shù)。 即運(yùn)輸成本為廢棄物從一個物流設(shè)施轉(zhuǎn)移到另一個物流設(shè)施所產(chǎn)生的成本，運(yùn)輸成本通常為運(yùn)輸重量、運(yùn)輸距離和單位運(yùn)價的乘積。

（4）式中：CIN1JN2、XIN1JN2、dIN1JN2表示回收點 IN1到回收處理中心 JN2的單位運(yùn)輸成本；廢棄物運(yùn)輸量和運(yùn)輸距離；CIN2KN3、XIN2KN3、dIN2KN3表示回收處理中心JN2到綜合處理中心KN3的單位運(yùn)輸成本、 廢棄物運(yùn)輸量和運(yùn)輸距離；CKN3PN4、XKN3PN4、dKN3PN4表示綜合處理中心KN3到填埋場PN4的單位運(yùn)輸成本、 廢棄物運(yùn)輸量和運(yùn)輸距離。

環(huán)境成本函數(shù) 。即根據(jù)模型假設(shè)，環(huán)境成本為政府對回收企業(yè)因廢棄物處置不善對環(huán)境造成影響的經(jīng)濟(jì)懲罰，與廢棄物在回收點存放時間呈指數(shù)關(guān)系。

（5） 式中：ω 為環(huán)境污染系數(shù)，α1為廢棄物中危險性廢棄物的比例；TIN1為廢棄物在回收點IN1的存放時間。

再生材料銷售收入。 即回收企業(yè)的收入來源于廢棄物中有價值材料的銷售收入

（6）式中：Cb表示廢棄物中第b 種有價值材料的銷售單價；Qb表示第b 種有價值材料的銷售量。

綜上，總的目標(biāo)函數(shù)為回收企業(yè)利益最大化，即

（2）約束條件

（8）式表示KN3的廢棄物處理量等于JN2到KN3的運(yùn)輸量，也等于JN2中危險性廢棄物的倉儲量。

（9）式表示有價值材料的銷售量等于JN2、KN3處理所有廢棄物中一定比例的重量、其中表示在JN2中得到的無危險性廢棄物中有用廢棄物的重量（α2：無危險性廢棄物的比例，γ1：無危險性廢棄物中有用廢棄物的比例）表示在KN3中得到的危險性廢棄物中有用廢棄物的重量（β1：危險性廢棄物中有用廢棄物的比例），φb為第b 種有價值材料的分解比例。

（10）式表示PN4的填埋運(yùn)輸量等于JN2、KN3處理所有廢棄物中一定比例的重量，其中表示在JN2中得到的無危險性廢棄物中無用廢棄物的重量 （γ2：無危險性廢棄物中無用廢棄物的比例）表示在KN3中得到的危險性廢棄物中無用廢棄物的重量（β2：危險性廢棄物中無用廢棄物的比例）。

（11）式、（12）式和（13）式表示 JN2、KN3、PN4處理量的容量約束；（14）式表示有價值材料重量的容量約束。

（15）～（17）式表示 IN1到 JN2、JN2到 KN3、KN3到 PN4的運(yùn)輸量約束

（18）式表示當(dāng)廢棄物在IN1的存放時間小于2 d 時，環(huán)境污染系數(shù)為0；若存放時間大于2 d，則環(huán)境污染系數(shù)為0.3。

（19）～（21）式表示在 JN2、KN3、PN4備選點是否建相應(yīng)的物流設(shè)施，若建，則 Y 取值為 1；若不建，則 Y 取值為 0。 （21）式表示的建造數(shù)量為 1。

4 三明市醫(yī)療廢棄物逆向物流回收網(wǎng)絡(luò)節(jié)點選址

4.1 數(shù)據(jù)來源

(1）各區(qū)醫(yī)療廢棄物估計量

三明市共12 個縣市區(qū)，有47 家主要醫(yī)療機(jī)構(gòu)[7]。 考慮到經(jīng)濟(jì)性、操作規(guī)范性等因素，各區(qū)的回收點設(shè)置在當(dāng)?shù)刈畲筢t(yī)療廢棄物產(chǎn)生地，即最大醫(yī)療機(jī)構(gòu)。例如，三明梅列區(qū)有10 家醫(yī)療機(jī)構(gòu)，其中三明市第一醫(yī)院的醫(yī)療廢棄物產(chǎn)生量占該地區(qū)的一半以上，因此將三明市第一醫(yī)院設(shè)置為梅列區(qū)的回收點。 通過對各地區(qū)醫(yī)療機(jī)構(gòu)的實地調(diào)查，得出各區(qū)醫(yī)療廢棄物回收估計量表，具體見表1。

表1 醫(yī)療廢棄物回收點的回收估計量 單位：t/d

(2）運(yùn)輸成本及運(yùn)輸距離

一般城市垃圾的運(yùn)輸費(fèi)用為4 元/（t·km），考慮到醫(yī)療廢棄物的特殊性，假設(shè)其運(yùn)輸費(fèi)用為16/（t·km）。 從回收點到回收處理中心、回收處理中心到綜合處理中心運(yùn)送的均為醫(yī)療廢棄物，因此其運(yùn)輸費(fèi)用為16/（t·km）；綜合處理中心到填埋場運(yùn)送的是無害無用廢棄物，因此其運(yùn)輸費(fèi)用為4 元/（t·km）。

前文已選定各縣市區(qū)最大醫(yī)療機(jī)構(gòu)作為回收點，各回收點之間的距離采用“百度地圖”（2019 年9 月）推薦的“最短路程”作為運(yùn)輸最優(yōu)路徑及最短距離[8]。 則各區(qū)回收點的運(yùn)輸距離見表2。

（3）設(shè)施固定成本、運(yùn)營成本及運(yùn)營能力

本文根據(jù)福建省相關(guān)設(shè)施建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)對醫(yī)療廢棄物回收處理物流設(shè)施建設(shè)費(fèi)用假設(shè)，具體數(shù)據(jù)見表3。

（4）醫(yī)療廢棄物有價值材料銷售收入

醫(yī)療廢棄物中含有玻璃、貴重金屬、塑料等材料，本文主要考慮鐵金屬、玻璃、塑料的回收利用，其他材料忽略不計。 本文調(diào)研了三明地區(qū)若干家回收企業(yè)關(guān)于以上三種材料的市場價格，并查閱了三種材料在醫(yī)療廢棄物中的分解比率，具體數(shù)據(jù)見表4。

表2 回收點之間的運(yùn)輸距離 （單位：km）

表3 設(shè)施構(gòu)建的相關(guān)數(shù)據(jù)

表4 醫(yī)療廢棄物中主要有價值回收材料的含量及市場價格

（5)其他參數(shù)估計及假設(shè)

醫(yī)療廢棄物的處理由政府推動，每噸的回收價格為50～200 元，廢棄物中高危廢棄物比例為15%～30%，因此本文假設(shè)每噸醫(yī)療廢棄物的回收價格為120 元，含高危廢棄物比例20%。 三明縣市區(qū)交通基本上走高速公路（除三元區(qū)和梅列區(qū)），市區(qū)內(nèi)交通也比較通暢，因此設(shè)定汽車平均車速為60 km/h；同時，假設(shè)正常裝卸物料時間為1 h。 根據(jù)對三明市第一醫(yī)院、寧化縣醫(yī)院等幾所大型醫(yī)療機(jī)構(gòu)現(xiàn)有回收模式的調(diào)查，可知大部分回收點采用每日回收每日處理的模式，滯留時間不超過16 h，即使最遠(yuǎn)兩個回收點（相距241 km）路上消耗時間不超過4.5 h，因此，目前三明各縣市在正常情況下，都能在2 d 之內(nèi)完成對廢棄物的處理，環(huán)境污染指數(shù)為0。

4.2 運(yùn)算及結(jié)果分析

將模型利用LINGO12.0 軟件編程進(jìn)行求解，并進(jìn)行仿真分析。 根據(jù)運(yùn)行結(jié)果可知，在三明市建設(shè)2 個回收處理中心、1 個綜合處理中心最為合適。 綜合考核交通便利程度、人口密集程度、主河道流勢等因素，本文建議在明溪縣大洋窠、沙縣湖源各建一個回收處理中心，在沙縣高砂鎮(zhèn)建一個綜合處理中心和一個填埋場，其具體地理分布情況如圖2 所示。

從運(yùn)營效率來看，2 個回收處理中心、1 個綜合處理中心目前的服務(wù)能力利用可超過60%（見表5），具備一定經(jīng)濟(jì)效益，同時也能應(yīng)對未來醫(yī)療廢棄物回收量的增長趨勢。

圖2 三明市醫(yī)療廢棄物回收逆向物流網(wǎng)絡(luò)節(jié)點布局與選址

表5 三明市醫(yī)療廢棄物回收逆向物流網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建相關(guān)函數(shù)值

5 結(jié)論

本文基于醫(yī)療廢棄物的回收處置現(xiàn)狀存在的問題，設(shè)計了醫(yī)療廢棄物回收模式和回收流程，規(guī)劃了以三明市12 縣（市區(qū)）為范圍的醫(yī)療廢棄物逆向物流回收網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以經(jīng)濟(jì)、環(huán)保為目標(biāo)構(gòu)建混合整數(shù)線性規(guī)劃模型，對回收網(wǎng)絡(luò)中各級節(jié)點進(jìn)行選址布局。 當(dāng)然，改善城市醫(yī)療廢棄物回收現(xiàn)狀不僅要構(gòu)建合理的回收網(wǎng)絡(luò)，還需要相應(yīng)的措施保障回收物流系統(tǒng)良好運(yùn)作，例如健全法律法規(guī)體系、發(fā)展回收處置技術(shù)、建立積極有效的激勵制度、規(guī)范行業(yè)準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)等等。