智能化垃圾系統探究

□李文霞 王雨涵 高 磊 何穎琦

一、可回收垃圾數據調查

由圖1所示，各項垃圾中廚余垃圾占的比重最大，且各種塑料垃圾僅次于廚余垃圾，其他食品包裝袋，飲料瓶等，廢玻璃、紙張、布料等垃圾也很常見，如果能夠有效地回收再利用，我國的資源消耗將會大大降低，有利于我國的可持續發展，建立環境友好型社會。

二、可回收垃圾處理方法

(一)可回收垃圾再利用現狀。垃圾被人們稱為放錯位置的資源，最主要分為可回收和不可回收兩大類，本文只針對可回收垃圾進行回收再利用進行研究。我國城市垃圾處理起步較晚，國外城市垃圾資源化已進入綜合利用階段，其資源化利用率已在60%以上,而我國尚不到5%。我國城市垃圾的年產量近1.5億噸,垃圾產量每年大約以7%的速度增長;未經處理堆積下來的垃圾量已達到70多億噸,侵占土地8億多平方米;約有2/3的城市陷入垃圾圍城的困境中。

1.紙類垃圾。主要來自家庭，這部分紙類回收是最難的。我國現今有近600萬噸廢紙未得到回收利用,廢紙回收率利用僅為20%～30%。

2.金屬類垃圾。主要包括易拉罐、鐵皮罐頭盒、鉛皮牙膏皮、廢電池等。廢舊金屬主要通過火法富集、濕法溶解、微生物吸附等工藝實現資源回收利用，既減少對自然環境的破壞，又降低金屬冶煉成本，然而我國每年可利用而未得到利用的金屬累垃圾約有300萬噸。

3.玻璃垃圾。主要包括各種玻璃瓶、碎玻璃片、鏡子、燈泡、暖瓶等。在我國，廢玻璃的量相當可觀，一年會產生5,000萬噸左右廢玻璃。回收企業往往處于虧損狀態。回收1噸玻璃，可能還要倒貼100元左右，導致玻璃類垃圾回收困難，再利用率極其低下。

(二)垃圾分類回收現狀。第一，回收意識中等，回收行動低下。第二，可回收垃圾有人工費、收稅較高、缺乏政策性支持。第三，國家關于可回收垃圾的法律不完善，關于垃圾分類及其回收還未有詳細懲罰措施。第四，沒有與現代先進的技術與信息化結合形成新的可回收垃圾處理方式。第五，紙類可回收垃圾由于品種多、比較零散、價值不高、收集存放也不太方便，一般與其他生活垃圾混合在一起扔掉，造成資源流失；玻璃垃圾由于玻璃制品體量大、不易存儲、重量大、運輸成本高，不易回收；金屬類垃圾有些體積過大導致回收率低下，有些金屬密度及其性質極其相似難以區分導致回收具有局限性。

(三)可回收垃圾分類。改革開放40年來，我國對可回收垃圾的處理方式的問題也隨之暴露。我國強調生態文明建設是關系中華民族永續發展的根本大計，在2011年《國務院批準進一步加強城市生活垃圾處理工作意見》中，也重點提到推行垃圾分類回收和加強資源利用。對于資源回收利用發展循環經濟有著重要作用。根據《可回收垃圾分類回收狀況》的問卷調查結果顯示，從垃圾分類回收基本情況、分類回收垃圾箱滿意度、垃圾分類回收的結果三個方面進行統計和分析。

表1 垃圾分類回收基本情況

由表1可以看出擁有分類回收意識的人占比很多，遠遠高于回收行動的占比，而大部分人有著垃圾分類回收的基本常識，體現出意識大于行動等同于無意識。

表2 分類回收垃圾箱的滿意度

由表2可以看出大部分人對于垃圾箱的外形是基本滿意的，這與垃圾箱的擺放位置和數量的滿意度是相反的，大部分人對于數量不滿意，一半多的人對于擺放位置不滿意。

表3 垃圾分類回收結果

由表3得出人均產紙量50克，人均產生的金屬為1千克，人均產生的塑料為500克，全國人數大約13.6億，織物的人均產生量為1,000克，玻璃的人均產生量為200克。

(四)現有回收垃圾方法。

1.堆放處理。將垃圾統一集中在垃圾堆放點，有些垃圾會發生化學反應產生嚴重的環境問題，對人類生活生存造成影響。

2.衛生填埋方法。這種方式普遍應用于城市的垃圾處理，這種方式受地域差異限制，統一集中處理時耗時耗力耗資，受周期限制，造成垃圾不充分回收，進而部分垃圾中成分分解，引起地下水資源污染，由于填埋場地越來越少，造成垃圾堆積成患。

3.焚燒方法。垃圾焚燒需要達到一定的條件，條件不足需增加一定的物質促進其燃燒，產生大量有毒氣體，例如汞蒸氣、二惡英等。

城市垃圾資源的利用可以為國民經濟提供巨大的經濟效益。目前回收垃圾形勢比較嚴峻，是一項投入巨大具有公益性的活動，為可持續發展、環境友好型社會提供必要支持。幾種回收方式在城市和鄉村所占的比例如表4所示。

表4

三、可回收垃圾系統

(一)可回收垃圾系統。可回收垃圾系統是以環境保護為基礎以盈利為主的系統，以全智能化的網絡終端管理為主要形式，采用線上APP的處理方式。智能垃圾回收系統采用機器回收、垃圾分析、資金返款、機倉回收、成分分離的網絡智能化處理方式，真正做到可持續發展，替代傳統的人工回收垃圾方式，簡化了回收垃圾的繁瑣程序，并以此對垃圾系統直接分類，直接與其他相關工廠實現無縫對接。

(二)機器回收。將垃圾投入到可回收垃圾系統機器內，進行回收的形式。

(三)垃圾分析。一是利用電容式接近傳感器進行外觀宏觀性的分析，達成大類別垃圾分類。二是將混合性的垃圾進行切割，分化到不同的垃圾分析間。三是根據物質判斷其可溶性，進行可溶性細化分類進入下一步驟。四是根據不同物質的熔點、沸點判別物質，進行下一步分析。

(四)機倉回收。垃圾分析后把可回收垃圾分成五大類，分別是紙類、塑料、織物、玻璃和金屬，分類完成后分別進入機器內部的機倉，紙類進入一機倉，塑料進入二機倉，織物進入三機倉，玻璃分類完進入四機倉的各個小機倉，金屬包括鐵、銅、鋁、鋼分別進入五機倉的各個小機倉，如圖2所示，再進行各類的集中處理。

圖2

(五)成分分離。如表5所示。

可回收垃圾的種類及其各元素所占的比例元素分類AsPbHgCrCdCuZn單位:mg/kg金屬類0.7118.020.217.320.1421.8565.85塑料類3.163.4820.765.644.166.71紙類0.940.760.7215.140.546.2174.55玻璃,織物類:采用高密度的物理壓縮

(六)垃圾回收系統處理的流程。

1.垃圾投放。居民將垃圾投進全智能垃圾回收箱。

2.垃圾分析。系統會利用紅外線感應及各種智能識別程序對投放的垃圾進行垃圾材質分析，大致可將可回收垃圾分為五大類：廢舊紙張、塑料、廢玻璃、廢棄金屬、織物。

3.機倉回收。對全智能回收箱進行一定的機器自動化設置，可自動將這五類可回收垃圾分類投放進回收箱內部的一至五號機艙。然后在各類機艙中對垃圾進行更加細致的劃分，(如織物可細分為棉、麻、毛、絲、滌綸等)分別進入各個小機艙。

4.成分分離。在每個小機艙內都包含有與之對應材質垃圾的降解和成分分離措施(如化學溶液、化學射線、粉碎機等)。

5.工廠內資源循環利用。安排高級智能回收車定期到達全智能垃圾投放箱進行全面收集，將已經進行成分分離的化學原料收入專業的回收車里邊，集中投入各類別的工廠，進行資源二次利用。

(七)垃圾日平均產生量計算公式：

α=n·γ

(1)

區域垃圾系統設置量計算模型：

X=(α·s)/η+k

(2)

(1)式中，α為單位區域內所有消費群體垃圾的日產生量(單位：kg/m^2)；n為區域面積消費群體人數(單位：人)；γ為人均垃圾的日產生量(單位：kg/d)。

(2)式中，α為單位區域內所有消費群體垃圾的日產生量(單位：kg/m^2)；s為該區域所包括的實際面積(單位：m^2)；η為單位垃圾回收系統的處理量(單位：kg/臺)；k為垃圾系統設置初始量(單位：臺)。

垃圾回收系統設置的誤差分析：一是利用模型估計系統數量時，利用率低所造成的數量估計誤差；二是回收系統投入過程中，由地形地勢因素限制使系統無法正常投入所造成的數據誤差；三是由于人口地域分布不均，產生的“大區域，稀人口”現象，所導致的系統投入誤差；四是回收系統單位時間內垃圾回收量對處理速率的影響所造成的誤差；五是回收系統投入量一定的情況下，回收系統的密集程度不同所造成的誤差。

四、使用可回收垃圾系統建議

(一)可回收垃圾系統投放。垃圾回收系統的使用也應該考慮系統投放的實際背景，針對不同的環境采用針對性不同的系統進行投入，既能加快垃圾處理的速度，又能提高垃圾處理的效率。百貨市場的垃圾大部分為商品的外包裝，其材料大部分為塑料和紙殼，所以應該相應地加大投入回收塑料和紙的系統的使用量，進行針對性處理。

(二)可回收垃圾系統的操作引導。垃圾回收系統作為一種新型的垃圾處理系統，系統投放使用后的操作指引是一大難題，消費者使用不便就會降低消費者的消費熱情，針對這一現象，系統投放初期除了采用系統提示音的方法，還應在系統投放點增加人工指引員，對消費者進行引導，既能起到宣傳作用，也能方便消費者的使用。

(三)可回收垃圾系統投放點設立。垃圾回收系統投放點設立比較鮮明的標志，提高系統的可識別度，吸引消費者眼球，為后期消費習慣養成后的繼續使用提供方便。

(四)可回收垃圾系統的機艙處理。垃圾回收系統的正式投入使用以后，絕大多數機艙會出現倉滿空間不足的現象，影響消費者的消費，針對這一現象應即時對垃圾機艙進行監控，對機艙進行即時處理，考慮到人流高峰期的原因，應劃區域設立小型垃圾機艙存放點，在人流高峰期過后再統一集中處理。

(五)可回收垃圾系統的意見反饋。垃圾回收系統進入市場以后對于不同的消費群體會有不同的感受，可以針對這一現象反饋回消費群體的消費感受，為后期系統的完善積累經驗，針對消費人群不同，可以增加系統的錄音功能，方便更多消費群體使用。