智能化垃圾系統(tǒng)探究

□李文霞 王雨涵 高 磊 何穎琦

一、可回收垃圾數(shù)據(jù)調(diào)查

由圖1所示，各項(xiàng)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(jiàn)，如果能夠有效地回收再利用，我國(guó)的資源消耗將會(huì)大大降低，有利于我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展，建立環(huán)境友好型社會(huì)。

二、可回收垃圾處理方法

(一)可回收垃圾再利用現(xiàn)狀。垃圾被人們稱為放錯(cuò)位置的資源，最主要分為可回收和不可回收兩大類(lèi)，本文只針對(duì)可回收垃圾進(jìn)行回收再利用進(jìn)行研究。我國(guó)城市垃圾處理起步較晚，國(guó)外城市垃圾資源化已進(jìn)入綜合利用階段，其資源化利用率已在60%以上,而我國(guó)尚不到5%。我國(guó)城市垃圾的年產(chǎn)量近1.5億噸,垃圾產(chǎn)量每年大約以7%的速度增長(zhǎng);未經(jīng)處理堆積下來(lái)的垃圾量已達(dá)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(lèi)垃圾。主要來(lái)自家庭，這部分紙類(lèi)回收是最難的。我國(guó)現(xiàn)今有近600萬(wàn)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(lèi)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(guò)火法富集、濕法溶解、微生物吸附等工藝實(shí)現(xiàn)資源回收利用，既減少對(duì)自然環(huán)境的破壞，又降低金屬冶煉成本，然而我國(guó)每年可利用而未得到利用的金屬累垃圾約有300萬(wàn)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(guó)，廢玻璃的量相當(dāng)可觀，一年會(huì)產(chǎn)生5,000萬(wàn)噸左右廢玻璃?；厥掌髽I(yè)往往處于虧損狀態(tài)?；厥?噸玻璃，可能還要倒貼100元左右，導(dǎo)致玻璃類(lèi)垃圾回收困難，再利用率極其低下。

(二)垃圾分類(lèi)回收現(xiàn)狀。第一，回收意識(shí)中等，回收行動(dòng)低下。第二，可回收垃圾有人工費(fèi)、收稅較高、缺乏政策性支持。第三，國(guó)家關(guān)于可回收垃圾的法律不完善，關(guān)于垃圾分類(lèi)及其回收還未有詳細(xì)懲罰措施。第四，沒(méi)有與現(xiàn)代先進(jìn)的技術(shù)與信息化結(jié)合形成新的可回收垃圾處理方式。第五，紙類(lèi)可回收垃圾由于品種多、比較零散、價(jià)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(chǔ)、重量大、運(yùn)輸成本高，不易回收；金屬類(lèi)垃圾有些體積過(guò)大導(dǎo)致回收率低下，有些金屬密度及其性質(zhì)極其相似難以區(qū)分導(dǎo)致回收具有局限性。

(三)可回收垃圾分類(lèi)。改革開(kāi)放40年來(lái)，我國(guó)對(duì)可回收垃圾的處理方式的問(wèn)題也隨之暴露。我國(guó)強(qiáng)調(diào)生態(tài)文明建設(shè)是關(guān)系中華民族永續(xù)發(fā)展的根本大計(jì)，在2011年《國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)進(jìn)一步加強(qiáng)城市生活垃圾處理工作意見(jiàn)》中，也重點(diǎn)提到推行垃圾分類(lèi)回收和加強(qiáng)資源利用。對(duì)于資源回收利用發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)有著重要作用。根據(jù)《可回收垃圾分類(lèi)回收狀況》的問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果顯示，從垃圾分類(lèi)回收基本情況、分類(lèi)回收垃圾箱滿意度、垃圾分類(lèi)回收的結(jié)果三個(gè)方面進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。

表1 垃圾分類(lèi)回收基本情況

由表1可以看出擁有分類(lèi)回收意識(shí)的人占比很多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于回收行動(dòng)的占比，而大部分人有著垃圾分類(lèi)回收的基本常識(shí)，體現(xiàn)出意識(shí)大于行動(dòng)等同于無(wú)意識(shí)。

表2 分類(lèi)回收垃圾箱的滿意度

由表2可以看出大部分人對(duì)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(shù)量的滿意度是相反的，大部分人對(duì)于數(shù)量不滿意，一半多的人對(duì)于擺放位置不滿意。

表3 垃圾分類(lèi)回收結(jié)果

由表3得出人均產(chǎn)紙量50克，人均產(chǎn)生的金屬為1千克，人均產(chǎn)生的塑料為500克，全國(guó)人數(shù)大約13.6億，織物的人均產(chǎn)生量為1,000克，玻璃的人均產(chǎn)生量為200克。

(四)現(xiàn)有回收垃圾方法。

1.堆放處理。將垃圾統(tǒng)一集中在垃圾堆放點(diǎn)，有些垃圾會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，對(duì)人類(lèi)生活生存造成影響。

2.衛(wèi)生填埋方法。這種方式普遍應(yīng)用于城市的垃圾處理，這種方式受地域差異限制，統(tǒng)一集中處理時(shí)耗時(shí)耗力耗資，受周期限制，造成垃圾不充分回收，進(jìn)而部分垃圾中成分分解，引起地下水資源污染，由于填埋場(chǎng)地越來(lái)越少，造成垃圾堆積成患。

3.焚燒方法。垃圾焚燒需要達(dá)到一定的條件，條件不足需增加一定的物質(zhì)促進(jìn)其燃燒，產(chǎn)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(guó)民經(jīng)濟(jì)提供巨大的經(jīng)濟(jì)效益。目前回收垃圾形勢(shì)比較嚴(yán)峻，是一項(xiàng)投入巨大具有公益性的活動(dòng)，為可持續(xù)發(fā)展、環(huán)境友好型社會(huì)提供必要支持。幾種回收方式在城市和鄉(xiāng)村所占的比例如表4所示。

表4

三、可回收垃圾系統(tǒng)

(一)可回收垃圾系統(tǒng)?？苫厥绽到y(tǒng)是以環(huán)境保護(hù)為基礎(chǔ)以盈利為主的系統(tǒng)，以全智能化的網(wǎng)絡(luò)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(tǒng)采用機(jī)器回收、垃圾分析、資金返款、機(jī)倉(cāng)回收、成分分離的網(wǎng)絡(luò)智能化處理方式，真正做到可持續(xù)發(fā)展，替代傳統(tǒng)的人工回收垃圾方式，簡(jiǎn)化了回收垃圾的繁瑣程序，并以此對(duì)垃圾系統(tǒng)直接分類(lèi)，直接與其他相關(guān)工廠實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接。

(二)機(jī)器回收。將垃圾投入到可回收垃圾系統(tǒng)機(jī)器內(nèi)，進(jìn)行回收的形式。

(三)垃圾分析。一是利用電容式接近傳感器進(jìn)行外觀宏觀性的分析，達(dá)成大類(lèi)別垃圾分類(lèi)。二是將混合性的垃圾進(jìn)行切割，分化到不同的垃圾分析間。三是根據(jù)物質(zhì)判斷其可溶性，進(jìn)行可溶性細(xì)化分類(lèi)進(jìn)入下一步驟。四是根據(jù)不同物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)判別物質(zhì)，進(jìn)行下一步分析。

(四)機(jī)倉(cāng)回收。垃圾分析后把可回收垃圾分成五大類(lèi)，分別是紙類(lèi)、塑料、織物、玻璃和金屬，分類(lèi)完成后分別進(jìn)入機(jī)器內(nèi)部的機(jī)倉(cāng)，紙類(lèi)進(jìn)入一機(jī)倉(cāng)，塑料進(jìn)入二機(jī)倉(cāng)，織物進(jìn)入三機(jī)倉(cāng)，玻璃分類(lèi)完進(jìn)入四機(jī)倉(cāng)的各個(gè)小機(jī)倉(cāng)，金屬包括鐵、銅、鋁、鋼分別進(jìn)入五機(jī)倉(cāng)的各個(gè)小機(jī)倉(cāng)，如圖2所示，再進(jìn)行各類(lèi)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(lèi)及其各元素所占的比例元素分類(lèi)AsPbHgCrCdCuZn單位:mg/kg金屬類(lèi)0.7118.020.217.320.1421.8565.85塑料類(lèi)3.163.4820.765.644.166.71紙類(lèi)0.940.760.7215.140.546.2174.55玻璃,織物類(lèi):采用高密度的物理壓縮

(六)垃圾回收系統(tǒng)處理的流程。

1.垃圾投放。居民將垃圾投進(jìn)全智能垃圾回收箱。

2.垃圾分析。系統(tǒng)會(huì)利用紅外線感應(yīng)及各種智能識(shí)別程序?qū)ν斗诺睦M(jìn)行垃圾材質(zhì)分析，大致可將可回收垃圾分為五大類(lèi)：廢舊紙張、塑料、廢玻璃、廢棄金屬、織物。

3.機(jī)倉(cāng)回收。對(duì)全智能回收箱進(jìn)行一定的機(jī)器自動(dòng)化設(shè)置，可自動(dòng)將這五類(lèi)可回收垃圾分類(lèi)投放進(jìn)回收箱內(nèi)部的一至五號(hào)機(jī)艙。然后在各類(lèi)機(jī)艙中對(duì)垃圾進(jìn)行更加細(xì)致的劃分，(如織物可細(xì)分為棉、麻、毛、絲、滌綸等)分別進(jìn)入各個(gè)小機(jī)艙。

4.成分分離。在每個(gè)小機(jī)艙內(nèi)都包含有與之對(duì)應(yīng)材質(zhì)垃圾的降解和成分分離措施(如化學(xué)溶液、化學(xué)射線、粉碎機(jī)等)。

5.工廠內(nèi)資源循環(huán)利用。安排高級(jí)智能回收車(chē)定期到達(dá)全智能垃圾投放箱進(jìn)行全面收集，將已經(jīng)進(jìn)行成分分離的化學(xué)原料收入專業(yè)的回收車(chē)?yán)镞?，集中投入各?lèi)別的工廠，進(jìn)行資源二次利用。

(七)垃圾日平均產(chǎn)生量計(jì)算公式：

α=n·γ

(1)

區(qū)域垃圾系統(tǒng)設(shè)置量計(jì)算模型：

X=(α·s)/η+k

(2)

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

(2)式中，α為單位區(qū)域內(nèi)所有消費(fèi)群體垃圾的日產(chǎn)生量(單位：kg/m^2)；s為該區(qū)域所包括的實(shí)際面積(單位：m^2)；η為單位垃圾回收系統(tǒng)的處理量(單位：kg/臺(tái))；k為垃圾系統(tǒng)設(shè)置初始量(單位：臺(tái))。

垃圾回收系統(tǒng)設(shè)置的誤差分析：一是利用模型估計(jì)系統(tǒng)數(shù)量時(shí)，利用率低所造成的數(shù)量估計(jì)誤差；二是回收系統(tǒng)投入過(guò)程中，由地形地勢(shì)因素限制使系統(tǒng)無(wú)法正常投入所造成的數(shù)據(jù)誤差；三是由于人口地域分布不均，產(chǎn)生的“大區(qū)域，稀人口”現(xiàn)象，所導(dǎo)致的系統(tǒng)投入誤差；四是回收系統(tǒng)單位時(shí)間內(nèi)垃圾回收量對(duì)處理速率的影響所造成的誤差；五是回收系統(tǒng)投入量一定的情況下，回收系統(tǒng)的密集程度不同所造成的誤差。

四、使用可回收垃圾系統(tǒng)建議

(一)可回收垃圾系統(tǒng)投放。垃圾回收系統(tǒng)的使用也應(yīng)該考慮系統(tǒng)投放的實(shí)際背景，針對(duì)不同的環(huán)境采用針對(duì)性不同的系統(tǒng)進(jìn)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(chǎng)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(yīng)該相應(yīng)地加大投入回收塑料和紙的系統(tǒng)的使用量，進(jìn)行針對(duì)性處理。

(二)可回收垃圾系統(tǒng)的操作引導(dǎo)。垃圾回收系統(tǒng)作為一種新型的垃圾處理系統(tǒng)，系統(tǒng)投放使用后的操作指引是一大難題，消費(fèi)者使用不便就會(huì)降低消費(fèi)者的消費(fèi)熱情，針對(duì)這一現(xiàn)象，系統(tǒng)投放初期除了采用系統(tǒng)提示音的方法，還應(yīng)在系統(tǒng)投放點(diǎn)增加人工指引員，對(duì)消費(fèi)者進(jìn)行引導(dǎo)，既能起到宣傳作用，也能方便消費(fèi)者的使用。

(三)可回收垃圾系統(tǒng)投放點(diǎn)設(shè)立。垃圾回收系統(tǒng)投放點(diǎn)設(shè)立比較鮮明的標(biāo)志，提高系統(tǒng)的可識(shí)別度，吸引消費(fèi)者眼球，為后期消費(fèi)習(xí)慣養(yǎng)成后的繼續(xù)使用提供方便。

(四)可回收垃圾系統(tǒng)的機(jī)艙處理。垃圾回收系統(tǒng)的正式投入使用以后，絕大多數(shù)機(jī)艙會(huì)出現(xiàn)倉(cāng)滿空間不足的現(xiàn)象，影響消費(fèi)者的消費(fèi)，針對(duì)這一現(xiàn)象應(yīng)即時(shí)對(duì)垃圾機(jī)艙進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)機(jī)艙進(jìn)行即時(shí)處理，考慮到人流高峰期的原因，應(yīng)劃區(qū)域設(shè)立小型垃圾機(jī)艙存放點(diǎn)，在人流高峰期過(guò)后再統(tǒng)一集中處理。

(五)可回收垃圾系統(tǒng)的意見(jiàn)反饋。垃圾回收系統(tǒng)進(jìn)入市場(chǎng)以后對(duì)于不同的消費(fèi)群體會(huì)有不同的感受，可以針對(duì)這一現(xiàn)象反饋回消費(fèi)群體的消費(fèi)感受，為后期系統(tǒng)的完善積累經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)消費(fèi)人群不同，可以增加系統(tǒng)的錄音功能，方便更多消費(fèi)群體使用。