智能垃圾分類回收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

張里文 方蓓 呂琳 汪晨

摘要：2017年國(guó)家相關(guān)部門出臺(tái)了《生活垃圾分類制度實(shí)施方案》，計(jì)劃到2020年底基本建立垃圾分類相關(guān)法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)體系，形成可復(fù)制、可推廣的生活垃圾分類模式，形成較高的回收利用率?？梢娫谖覈?guó)推廣實(shí)行垃圾分類是未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)，急需得到人們的廣泛關(guān)注。為響應(yīng)國(guó)家政策，我們?cè)诠步篮贸鞘械脑妇跋麻_發(fā)設(shè)計(jì)符合市場(chǎng)需求的智能垃圾分類回收系統(tǒng)。我們以蚌埠市為樣本，通過(guò)研究市民生活垃圾種類、居民垃圾分類意識(shí)、垃圾分類現(xiàn)狀及需求，在此基礎(chǔ)上開發(fā)設(shè)計(jì)符合市場(chǎng)需求的智能垃圾分類回收系統(tǒng)。智能垃圾分類回收系統(tǒng)致力于垃圾分類回收事業(yè)，響應(yīng)習(xí)總書記“垃圾分開來(lái)，共識(shí)聚起來(lái)”讓垃圾分類成為一種“新時(shí)尚”的號(hào)召，讓中國(guó)的垃圾分類又向前邁進(jìn)一步。

關(guān)鍵詞：垃圾分類;環(huán)境保護(hù);回收系統(tǒng)

一、現(xiàn)狀

目前，我國(guó)城市生活垃圾及其處理問(wèn)題備受關(guān)注，隨著人口增長(zhǎng)與城市化推進(jìn)，生活垃圾產(chǎn)量與清運(yùn)量大幅增加，這給城市生活環(huán)境帶來(lái)了極大壓力，尤其是生活垃圾的處理。衛(wèi)生填埋是目前主要的一種垃圾處理方式，但其處理效率低且浪費(fèi)大量資源。

我國(guó)垃圾處理起步較晚，目前還處于無(wú)害化處理的初期階段。2016年起我國(guó)相繼出臺(tái)了一系列政策措施，但成效甚微。

自2019年起我國(guó)出臺(tái)了《關(guān)于在全國(guó)地級(jí)及以上城市全面開展生活垃圾分類工作的通知》政策，其中上海市通過(guò)了《上海市生活垃圾管理?xiàng)l例》并正式施行。上海市城管執(zhí)法局同步出臺(tái)了《上海市生活垃圾分類違法行為查處規(guī)定》和《行政處罰裁量基準(zhǔn)》，進(jìn)一步明確生活垃圾分類違法行為的處罰依據(jù)以及裁量基準(zhǔn)。上海市作為首個(gè)開始實(shí)施垃圾分類的試點(diǎn)城市，正式開始強(qiáng)制性實(shí)施垃圾分類回收，我國(guó)在垃圾無(wú)害化處理路上又向前邁進(jìn)一步。但時(shí)至今日真正行動(dòng)起來(lái)的也只有一些一線城市，對(duì)屬于地級(jí)市但沒(méi)有那么發(fā)達(dá)的地方，如蚌埠市，我們只看到了一點(diǎn)垃圾分類的影子，真正實(shí)施期又在何時(shí)，我們還尚未可知。

在上海市垃圾分類政策普及的基礎(chǔ)上，我們進(jìn)行了更為深入的思考：如今國(guó)家已經(jīng)開始著力改善前端垃圾分類，通過(guò)制定政策及制度和投放分類垃圾桶幫助人們分類投放。眾所周知，垃圾分類其最終目的在于保護(hù)環(huán)境，減少資源的損失，提高資源利用率。如果我們過(guò)于注重垃圾的前端分類，而忽略后端處理，這樣的垃圾分類就只是傳統(tǒng)意義上的垃圾分類，并不能體現(xiàn)出現(xiàn)代垃圾分類的新理念，可見將垃圾分類投放后，運(yùn)輸各類垃圾進(jìn)行不同的后續(xù)處理也是一件極為重要的事。

二、設(shè)計(jì)思路

在上述一系列思考的基礎(chǔ)上，我們提出智能垃圾分類回收系統(tǒng)的概念，形成垃圾源頭分類回收再加工體系，通過(guò)強(qiáng)化經(jīng)濟(jì)利益刺激幫助居民樹立垃圾分類回收意識(shí)。該系統(tǒng)是一個(gè)系統(tǒng)性的工程，由垃圾分類、垃圾回收、垃圾運(yùn)輸、垃圾再分類、垃圾倉(cāng)儲(chǔ)、垃圾再利用六大環(huán)節(jié)組成。每一個(gè)環(huán)節(jié)都根據(jù)國(guó)家相關(guān)規(guī)定合理設(shè)計(jì)規(guī)劃，環(huán)環(huán)相扣。我們提出此概念是為了形成一套科學(xué)的囊括前、中、末端的垃圾分類回收系統(tǒng)，在加強(qiáng)前端垃圾分類工作的實(shí)施力的同時(shí)科學(xué)規(guī)劃中端運(yùn)輸問(wèn)題，合理分配末端處理，促進(jìn)垃圾分類的順利實(shí)施。

三、智能垃圾分類回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)

（一）回收箱創(chuàng)新

智能垃圾分類回收系統(tǒng)以智能垃圾分類回收箱為核心。回收箱可以通過(guò)高光譜成像技術(shù)、重力傳感器對(duì)居民投放的垃圾進(jìn)行識(shí)別、稱重;通過(guò)與微信、支付寶等平臺(tái)合作錄入用戶信息，反饋用戶積分信息。智能化服務(wù)可以減少人工耗費(fèi)、降低成本、提高垃圾分類投放效率及居民環(huán)保意識(shí)。

（二）服務(wù)創(chuàng)新

在整個(gè)垃圾分類回收系統(tǒng)中，我們的核心理念是“服務(wù)于人民”。居民正確投放垃圾所獲得的積分可用于兌換日常家庭保潔服務(wù)，如提供清理油煙機(jī)等繁雜的日常家庭服務(wù)。將垃圾分類與居民日常生活聯(lián)系起來(lái)，使垃圾分類為人們帶來(lái)益處，讓人們從心里接受垃圾分類回收。

我們致力于將垃圾分類回收與公益服務(wù)結(jié)合。對(duì)行動(dòng)不便的殘障人士以及獨(dú)居的孤寡老人提供上門分揀垃圾及代扔垃圾的服務(wù)，是我們響應(yīng)國(guó)家號(hào)召積極扶貧、服務(wù)社會(huì)的體現(xiàn)。

（三）流程創(chuàng)新

垃圾分類回收系統(tǒng)分為六大部分，為垃圾分類回收處理的整個(gè)過(guò)程提供了一套科學(xué)合理的流程，其中垃圾運(yùn)輸環(huán)節(jié)提供了專門的垃圾運(yùn)輸車，一改往日垃圾混裝混運(yùn)的現(xiàn)象，并在進(jìn)行垃圾倉(cāng)儲(chǔ)前根據(jù)垃圾再利用現(xiàn)狀對(duì)分類垃圾再次細(xì)分，實(shí)現(xiàn)資源高效再利用。

四、智能垃圾分類回收系統(tǒng)具體流程

（一）分類環(huán)節(jié)

基于對(duì)市場(chǎng)的調(diào)查分析，我們制定了明確科學(xué)的垃圾分類標(biāo)準(zhǔn)，將智能垃圾分類回收標(biāo)準(zhǔn)分為廚余垃圾、廢紙、塑料、金屬、有毒有害物質(zhì)五大類，涵蓋居民絕大部分生活垃圾種類，其次是評(píng)估現(xiàn)有的分類標(biāo)準(zhǔn)和方法，如針對(duì)大學(xué)城及周邊小區(qū)，分析其垃圾主要構(gòu)成成分和產(chǎn)量，比較其差異來(lái)設(shè)置不同垃圾桶的可承載容量。再設(shè)置一些回收的細(xì)節(jié)，如回收時(shí)間及回收頻次，對(duì)居民進(jìn)行科學(xué)垃圾分類的指導(dǎo)。

（二）垃圾回收

垃圾回收環(huán)節(jié)分為線上線下兩部分，通過(guò)線上和線下相結(jié)合的方式為用戶提供服務(wù)。具體內(nèi)容就是線上操作自主投放和線下上門代為投放，上門代投主要的服務(wù)對(duì)象是腿腳不便的老年人或者需要處理一些大件物品的居民。

線上投放的核心是智能垃圾分類回收機(jī)?；厥諜C(jī)利用高光譜識(shí)別對(duì)投放的垃圾進(jìn)行識(shí)別，通過(guò)力傳感器對(duì)垃圾進(jìn)行稱重，紅外線進(jìn)行監(jiān)測(cè)，堅(jiān)實(shí)的外部與內(nèi)壁防止垃圾的外露造成二次污染。對(duì)各個(gè)片區(qū)的人口數(shù)量、房屋分布進(jìn)行綜合考量，合理放置智能垃圾分類回收機(jī)。同時(shí)通過(guò)小程序生成的用戶專屬二維碼將用戶與智能垃圾分類回收機(jī)聯(lián)系起來(lái)。

為鼓勵(lì)居民使用智能垃圾分類回收機(jī)，我們決定采用積分激勵(lì)制度。居民可通過(guò)投放垃圾來(lái)獲取積分，可獲得的積分?jǐn)?shù)量由居民投放的垃圾種類和分類質(zhì)量?jī)刹糠譀Q定。居民獲得積分后可兌換相應(yīng)的物品或提現(xiàn)。除此之外，通過(guò)分析各個(gè)片區(qū)居民積分獲得量可評(píng)估各片區(qū)環(huán)保狀況，為日后的工作提供可量化指標(biāo)。

（三）垃圾運(yùn)輸

運(yùn)輸環(huán)節(jié)中大型和小型垃圾分類運(yùn)輸車合理化配合使用。小型垃圾分類運(yùn)輸車收取各個(gè)回收機(jī)存儲(chǔ)的垃圾，大型垃圾運(yùn)輸車統(tǒng)一進(jìn)行裝載。綜合考慮了各個(gè)片區(qū)的房屋分布特點(diǎn)后，合理規(guī)劃運(yùn)輸路線，減少中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)，及時(shí)、經(jīng)濟(jì)地完成運(yùn)輸任務(wù)。

（四）垃圾再分類

再分類環(huán)節(jié)嚴(yán)格按照國(guó)家分類標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范進(jìn)行分類。垃圾運(yùn)輸車到達(dá)倉(cāng)庫(kù)后，首先對(duì)垃圾進(jìn)行分類堆放，主要分為廢紙類、塑料品區(qū)、金屬制品區(qū)、有毒有害垃圾區(qū)。搬卸完這些垃圾后，運(yùn)輸車將廚余垃圾直接運(yùn)送至專門的處理廠，防止廚余垃圾腐壞污染環(huán)境。對(duì)廢紙類，塑料類和金屬類進(jìn)行篩分細(xì)選，有毒有害垃圾按相關(guān)保護(hù)措施暫存，再送至有關(guān)處理部門進(jìn)行處理。

（五）垃圾倉(cāng)儲(chǔ)

細(xì)分后的垃圾將嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行存儲(chǔ)并及時(shí)進(jìn)行處理。我們對(duì)倉(cāng)庫(kù)的區(qū)域進(jìn)行明確劃分，實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)區(qū)域條理化;然后進(jìn)行垃圾整理存放，便于查找和統(tǒng)計(jì)以及實(shí)施后續(xù)環(huán)節(jié)。同時(shí)倉(cāng)庫(kù)將做好防火和消防措施，安排人員定時(shí)巡查。

（六）垃圾再利用

垃圾基本每隔一天就會(huì)被運(yùn)送到不同處理廠進(jìn)行處理，保證回收效率并嚴(yán)控風(fēng)險(xiǎn)。我們將分揀完成的各類廢紙，廢塑料，金屬制品送至各類資源回收再利用加工廠，實(shí)現(xiàn)資源利用率的最大化。其中有一些大件物品如讀物和書籍等可二次使用的物品，會(huì)經(jīng)過(guò)修理和消毒后捐贈(zèng)給貧困地區(qū)或進(jìn)行二手交易。

五、應(yīng)用前景

隨著人們對(duì)物質(zhì)生活需求的提高，人們對(duì)環(huán)境的要求也逐步提高，垃圾分類迫在眉睫。我國(guó)目前正在立法推行垃圾分類，這正為實(shí)施智能垃圾分類系統(tǒng)提供了廣闊的市場(chǎng)?；ヂ?lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展為垃圾回收實(shí)現(xiàn)智能化打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)引入第三方來(lái)進(jìn)行治理，以此來(lái)彌補(bǔ)市場(chǎng)缺位。

由于我國(guó)城市生活垃圾的性質(zhì)與國(guó)外有所不同，所以不能照抄國(guó)外的處理方法。設(shè)計(jì)并開發(fā)符合我國(guó)垃圾分類國(guó)情的科學(xué)有效的智能垃圾分類回收系統(tǒng)有助于改善我國(guó)傳統(tǒng)垃圾處理方式，同時(shí)防止垃圾處理過(guò)程中造成的二次污染。智能垃圾分類回收系統(tǒng)將理念與實(shí)際結(jié)合起來(lái)，依據(jù)于國(guó)內(nèi)的區(qū)域環(huán)境最大程度上因地制宜，實(shí)現(xiàn)垃圾回收的智能化、科學(xué)化、信息化。

六、結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)如今，垃圾如何處理是一個(gè)值得深入思考的問(wèn)題，它是社會(huì)目前城鎮(zhèn)化推進(jìn)所必須要面對(duì)的一個(gè)問(wèn)題。除了國(guó)家的立法推進(jìn)以外，法律法規(guī)要跟隨時(shí)勢(shì)進(jìn)行更改添加，增強(qiáng)居民的分類環(huán)保意識(shí)也應(yīng)該同步推進(jìn)，可操作的科學(xué)技術(shù)手段同步升級(jí)也十分重要。垃圾分類的前、中、末端都十分重要，只有將垃圾分類的前端處理好，才能更好的實(shí)現(xiàn)末端處理，實(shí)現(xiàn)將垃圾資源化的構(gòu)想。我們希望能從根本上解決垃圾分類問(wèn)題，希望中國(guó)變得越來(lái)美好。

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基金項(xiàng)目：

本文系安徽財(cái)經(jīng)大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃資助，項(xiàng)目編號(hào)：201910378135