智能化垃圾系统探究

□李文霞 王雨涵 高 磊 何颖琦

一、可回收垃圾数据调查

由图1所示，各项垃圾中厨余垃圾占的比重最大，且各种塑料垃圾仅次于厨余垃圾，其他食品包装袋，饮料瓶等，废玻璃、纸张、布料等垃圾也很常见，如果能够有效地回收再利用，我国的资源消耗将会大大降低，有利于我国的可持续发展，建立环境友好型社会。

二、可回收垃圾处理方法

(一)可回收垃圾再利用现状。垃圾被人们称为放错位置的资源，最主要分为可回收和不可回收两大类，本文只针对可回收垃圾进行回收再利用进行研究。我国城市垃圾处理起步较晚，国外城市垃圾资源化已进入综合利用阶段，其资源化利用率已在60%以上,而我国尚不到5%。我国城市垃圾的年产量近1.5亿吨,垃圾产量每年大约以7%的速度增长;未经处理堆积下来的垃圾量已达到70多亿吨,侵占土地8亿多平方米;约有2/3的城市陷入垃圾围城的困境中。

1.纸类垃圾。主要来自家庭，这部分纸类回收是最难的。我国现今有近600万吨废纸未得到回收利用,废纸回收率利用仅为20%～30%。

2.金属类垃圾。主要包括易拉罐、铁皮罐头盒、铅皮牙膏皮、废电池等。废旧金属主要通过火法富集、湿法溶解、微生物吸附等工艺实现资源回收利用，既减少对自然环境的破坏，又降低金属冶炼成本，然而我国每年可利用而未得到利用的金属累垃圾约有300万吨。

3.玻璃垃圾。主要包括各种玻璃瓶、碎玻璃片、镜子、灯泡、暖瓶等。在我国，废玻璃的量相当可观，一年会产生5,000万吨左右废玻璃。回收企业往往处于亏损状态。回收1吨玻璃，可能还要倒贴100元左右，导致玻璃类垃圾回收困难，再利用率极其低下。

(二)垃圾分类回收现状。第一，回收意识中等，回收行动低下。第二，可回收垃圾有人工费、收税较高、缺乏政策性支持。第三，国家关于可回收垃圾的法律不完善，关于垃圾分类及其回收还未有详细惩罚措施。第四，没有与现代先进的技术与信息化结合形成新的可回收垃圾处理方式。第五，纸类可回收垃圾由于品种多、比较零散、价值不高、收集存放也不太方便，一般与其他生活垃圾混合在一起扔掉，造成资源流失；玻璃垃圾由于玻璃制品体量大、不易存储、重量大、运输成本高，不易回收；金属类垃圾有些体积过大导致回收率低下，有些金属密度及其性质极其相似难以区分导致回收具有局限性。

(三)可回收垃圾分类。改革开放40年来，我国对可回收垃圾的处理方式的问题也随之暴露。我国强调生态文明建设是关系中华民族永续发展的根本大计，在2011年《国务院批准进一步加强城市生活垃圾处理工作意见》中，也重点提到推行垃圾分类回收和加强资源利用。对于资源回收利用发展循环经济有着重要作用。根据《可回收垃圾分类回收状况》的问卷调查结果显示，从垃圾分类回收基本情况、分类回收垃圾箱满意度、垃圾分类回收的结果三个方面进行统计和分析。

表1 垃圾分类回收基本情况

由表1可以看出拥有分类回收意识的人占比很多，远远高于回收行动的占比，而大部分人有着垃圾分类回收的基本常识，体现出意识大于行动等同于无意识。

表2 分类回收垃圾箱的满意度

由表2可以看出大部分人对于垃圾箱的外形是基本满意的，这与垃圾箱的摆放位置和数量的满意度是相反的，大部分人对于数量不满意，一半多的人对于摆放位置不满意。

表3 垃圾分类回收结果

由表3得出人均产纸量50克，人均产生的金属为1千克，人均产生的塑料为500克，全国人数大约13.6亿，织物的人均产生量为1,000克，玻璃的人均产生量为200克。

(四)现有回收垃圾方法。

1.堆放处理。将垃圾统一集中在垃圾堆放点，有些垃圾会发生化学反应产生严重的环境问题，对人类生活生存造成影响。

2.卫生填埋方法。这种方式普遍应用于城市的垃圾处理，这种方式受地域差异限制，统一集中处理时耗时耗力耗资，受周期限制，造成垃圾不充分回收，进而部分垃圾中成分分解，引起地下水资源污染，由于填埋场地越来越少，造成垃圾堆积成患。

3.焚烧方法。垃圾焚烧需要达到一定的条件，条件不足需增加一定的物质促进其燃烧，产生大量有毒气体，例如汞蒸气、二恶英等。

城市垃圾资源的利用可以为国民经济提供巨大的经济效益。目前回收垃圾形势比较严峻，是一项投入巨大具有公益性的活动，为可持续发展、环境友好型社会提供必要支持。几种回收方式在城市和乡村所占的比例如表4所示。

表4

三、可回收垃圾系统

(一)可回收垃圾系统。可回收垃圾系统是以环境保护为基础以盈利为主的系统，以全智能化的网络终端管理为主要形式，采用线上APP的处理方式。智能垃圾回收系统采用机器回收、垃圾分析、资金返款、机仓回收、成分分离的网络智能化处理方式，真正做到可持续发展，替代传统的人工回收垃圾方式，简化了回收垃圾的繁琐程序，并以此对垃圾系统直接分类，直接与其他相关工厂实现无缝对接。

(二)机器回收。将垃圾投入到可回收垃圾系统机器内，进行回收的形式。

(三)垃圾分析。一是利用电容式接近传感器进行外观宏观性的分析，达成大类别垃圾分类。二是将混合性的垃圾进行切割，分化到不同的垃圾分析间。三是根据物质判断其可溶性，进行可溶性细化分类进入下一步骤。四是根据不同物质的熔点、沸点判别物质，进行下一步分析。

(四)机仓回收。垃圾分析后把可回收垃圾分成五大类，分别是纸类、塑料、织物、玻璃和金属，分类完成后分别进入机器内部的机仓，纸类进入一机仓，塑料进入二机仓，织物进入三机仓，玻璃分类完进入四机仓的各个小机仓，金属包括铁、铜、铝、钢分别进入五机仓的各个小机仓，如图2所示，再进行各类的集中处理。

图2

(五)成分分离。如表5所示。

可回收垃圾的种类及其各元素所占的比例元素分类AsPbHgCrCdCuZn单位:mg/kg金属类0.7118.020.217.320.1421.8565.85塑料类3.163.4820.765.644.166.71纸类0.940.760.7215.140.546.2174.55玻璃,织物类:采用高密度的物理压缩

(六)垃圾回收系统处理的流程。

1.垃圾投放。居民将垃圾投进全智能垃圾回收箱。

2.垃圾分析。系统会利用红外线感应及各种智能识别程序对投放的垃圾进行垃圾材质分析，大致可将可回收垃圾分为五大类：废旧纸张、塑料、废玻璃、废弃金属、织物。

3.机仓回收。对全智能回收箱进行一定的机器自动化设置，可自动将这五类可回收垃圾分类投放进回收箱内部的一至五号机舱。然后在各类机舱中对垃圾进行更加细致的划分，(如织物可细分为棉、麻、毛、丝、涤纶等)分别进入各个小机舱。

4.成分分离。在每个小机舱内都包含有与之对应材质垃圾的降解和成分分离措施(如化学溶液、化学射线、粉碎机等)。

5.工厂内资源循环利用。安排高级智能回收车定期到达全智能垃圾投放箱进行全面收集，将已经进行成分分离的化学原料收入专业的回收车里边，集中投入各类别的工厂，进行资源二次利用。

(七)垃圾日平均产生量计算公式：

α=n·γ

(1)

区域垃圾系统设置量计算模型：

X=(α·s)/η+k

(2)

(1)式中，α为单位区域内所有消费群体垃圾的日产生量(单位：kg/m^2)；n为区域面积消费群体人数(单位：人)；γ为人均垃圾的日产生量(单位：kg/d)。

(2)式中，α为单位区域内所有消费群体垃圾的日产生量(单位：kg/m^2)；s为该区域所包括的实际面积(单位：m^2)；η为单位垃圾回收系统的处理量(单位：kg/台)；k为垃圾系统设置初始量(单位：台)。

垃圾回收系统设置的误差分析：一是利用模型估计系统数量时，利用率低所造成的数量估计误差；二是回收系统投入过程中，由地形地势因素限制使系统无法正常投入所造成的数据误差；三是由于人口地域分布不均，产生的“大区域，稀人口”现象，所导致的系统投入误差；四是回收系统单位时间内垃圾回收量对处理速率的影响所造成的误差；五是回收系统投入量一定的情况下，回收系统的密集程度不同所造成的误差。

四、使用可回收垃圾系统建议

(一)可回收垃圾系统投放。垃圾回收系统的使用也应该考虑系统投放的实际背景，针对不同的环境采用针对性不同的系统进行投入，既能加快垃圾处理的速度，又能提高垃圾处理的效率。百货市场的垃圾大部分为商品的外包装，其材料大部分为塑料和纸壳，所以应该相应地加大投入回收塑料和纸的系统的使用量，进行针对性处理。

(二)可回收垃圾系统的操作引导。垃圾回收系统作为一种新型的垃圾处理系统，系统投放使用后的操作指引是一大难题，消费者使用不便就会降低消费者的消费热情，针对这一现象，系统投放初期除了采用系统提示音的方法，还应在系统投放点增加人工指引员，对消费者进行引导，既能起到宣传作用，也能方便消费者的使用。

(三)可回收垃圾系统投放点设立。垃圾回收系统投放点设立比较鲜明的标志，提高系统的可识别度，吸引消费者眼球，为后期消费习惯养成后的继续使用提供方便。

(四)可回收垃圾系统的机舱处理。垃圾回收系统的正式投入使用以后，绝大多数机舱会出现仓满空间不足的现象，影响消费者的消费，针对这一现象应即时对垃圾机舱进行监控，对机舱进行即时处理，考虑到人流高峰期的原因，应划区域设立小型垃圾机舱存放点，在人流高峰期过后再统一集中处理。

(五)可回收垃圾系统的意见反馈。垃圾回收系统进入市场以后对于不同的消费群体会有不同的感受，可以针对这一现象反馈回消费群体的消费感受，为后期系统的完善积累经验，针对消费人群不同，可以增加系统的录音功能，方便更多消费群体使用。