應 玲，陳善平，張瑞娜，邰 俊，袁文祥，陶倩倩，許碧君

（1.同濟大學環(huán)境科學與工程學院，上海 200092；2.上海環(huán)境集團有限公司，上海 200040；3.上海市環(huán)境工程設計科學研究院有限公司，上海 200232)

為了解上海市餐廚垃圾實際產(chǎn)生情況，對上海市餐廚垃圾主要產(chǎn)生源的餐飲服務業(yè)、企事業(yè)單位和學校食堂的餐廚垃圾產(chǎn)生量進行了較為詳細的實地調(diào)查，尋求與產(chǎn)生量密切相關的易知參數(shù)（如垃圾產(chǎn)生量可用人數(shù)或餐飲企業(yè)營業(yè)額來反映），建立了餐飲單位餐廚垃圾與營業(yè)額之間的關系。并在對上海市餐廚垃圾產(chǎn)生現(xiàn)狀進行詳細調(diào)研的基礎上，分析上海市居民可支配收入、人均消費性支出、常住人口年均增長率等多種影響因子，建立多元線性回歸模型，并通過餐廚垃圾和營業(yè)額的線性關系和調(diào)研對模型進行了校對，預測上海市餐廚垃圾產(chǎn)生量，力求為上海市餐廚垃圾的總量估算和預測、餐廚垃圾收運、處理及再生利用設施的規(guī)劃和建設提供參考數(shù)據(jù)。

1 上海市餐飲單位餐廚垃圾與營業(yè)額之間的關系

1.1 上海市餐飲單位餐廚垃圾產(chǎn)生量調(diào)查

為了解上海市餐廚垃圾產(chǎn)生量與營業(yè)額之間的關系，2010年底至2011年上半年，由上海市廢管處與上海環(huán)境工程設計研究院牽頭，在各區(qū)收運單位及上海市餐飲協(xié)會的協(xié)助下，針對上海市21類不同規(guī)模不同菜系近40個餐飲單位進行長時間問卷調(diào)查和實地調(diào)研統(tǒng)計，調(diào)研樣本涵蓋特大型、大型、中型、小型餐廳及單位食堂，共出動調(diào)研人員100人次，每天調(diào)研時間為10:00－22:00。其中特大型餐館餐位數(shù)約1 000個，每周用餐人數(shù)變化范圍為550～1 500人/d。大型餐廳餐位數(shù)約100個，每周用餐人數(shù)變化范圍為200～350人/d。調(diào)研采集到的餐廚垃圾產(chǎn)生量數(shù)據(jù)見表1。

表1 上海餐飲單位餐廚垃圾調(diào)研數(shù)據(jù)

1.2 上海市餐廚垃圾產(chǎn)生量分析

1.2.1 餐廚垃圾產(chǎn)生量模型建立

設餐飲單位餐廚垃圾產(chǎn)生量y與營業(yè)額x之間滿足y=f（x），根據(jù)所調(diào)研的一組數(shù)據(jù)（xk，yk）（k=1，2…，m），在函數(shù)類Φ（φ1，φ2…，φn）中尋找一最接近的函數(shù)S（x），并用S（x） 近似代替f（x），即S（x） ≈f（x）。

記δk=S（xk）-f（xk）（k=1，2…，m）

稱δk為S（xk）在點xk處的偏差，要使S（x）的整體偏差最小，采用最小二乘法。

采取常用的多項式擬合，即?。é?，φ1…，φn）=（1，x，x2…，xn），則

矩陣方程組為

解方程組，求出系數(shù)ak（k=1，2…，m），即可得到f（x） 的擬合多項式S（x）。

1.2.2 調(diào)研的餐飲業(yè)營業(yè)額與餐廚垃圾產(chǎn)生量的關系

針對上海市21類不同規(guī)模不同菜系餐飲單位采集的餐廚垃圾產(chǎn)生量數(shù)據(jù)（表1），剔除編號14、15這2個異常數(shù)據(jù)，運用orgin6.0軟件最小二乘法擬合（見圖1），可得餐飲單位餐廚垃圾產(chǎn)生量和營業(yè)額關系式如下：

圖1 上海餐飲單位營業(yè)額與餐飲垃圾產(chǎn)生量的一次關系

2011年總營業(yè)額為323.59億元，代入以上方程，得出：

餐飲單位餐廚垃圾產(chǎn)生量y＝17.372×323.59×105-4 922.2，約 1 540 t/d。

其斜率17.372表示每千元營業(yè)額產(chǎn)生17.372 kg餐廚垃圾，即每萬元營業(yè)額產(chǎn)生0.173 t餐廚垃圾。

1.2.3 集體用餐單位（食堂）餐廚垃圾產(chǎn)生量

調(diào)研的食堂餐廚垃圾產(chǎn)生量結果表明：企事業(yè)食堂餐廚垃圾人均產(chǎn)生量為0.11 kg/（人·d），學校食堂餐廚垃圾人均產(chǎn)生量為0.15 kg/（人·d）；根據(jù)上海市2011年統(tǒng)計結果，企事業(yè)食堂和學校食堂的就餐人數(shù)分別按380萬人和230萬人進行餐廚垃圾產(chǎn)生量計算，結果如表2所示。

表2 食堂餐廚垃圾產(chǎn)生量

綜上分析，上海市餐飲單位每天產(chǎn)生約1 540 t餐廚垃圾，企事業(yè)單位和學校食堂產(chǎn)生567 t餐廚垃圾，共計約2 107 t，2011年全市城市人口和半年以上暫住人口約為2 203.12萬人，則每人每天產(chǎn)生的餐廚垃圾約為0.095 6 kg。

2 上海市餐廚垃圾產(chǎn)生量預測

由于影響餐廚垃圾產(chǎn)生量的因素很多，且餐廚垃圾和生活垃圾產(chǎn)生量有一定的相關性，故考慮餐廚垃圾的影響因素時可以借鑒生活垃圾的經(jīng)驗。一般主要有3類：內(nèi)在因素、社會因素和個體因素。社會因素和個體因素屬于不可控制的因素，對餐廚垃圾產(chǎn)生量進行預測難度很大，一般只考慮影響產(chǎn)生量的內(nèi)在因素。影響餐廚垃圾產(chǎn)生量的內(nèi)在因素主要有人口、城市經(jīng)濟發(fā)展水平和居民生活水平3個方面，考慮到上海市的實際情況及數(shù)據(jù)的可獲得性，選取了6組影響因素作為建模的備選影響因素，即用非農(nóng)業(yè)人口與暫住人口反映人口狀況，因為城區(qū)清運服務人口主要是非農(nóng)業(yè)人口和暫住人口，用國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）和社會消費品零售額反映社會經(jīng)濟發(fā)展水平，用城鎮(zhèn)居民的人均可支配收入和城鎮(zhèn)居民的人均消費水平來反映居民生活水平。

2.1 多元線性回歸模型的建立

對于產(chǎn)生量預測模型的建立，影響因素選取得越多，模型就越精確，從而要求的數(shù)據(jù)量越大，綜合考慮數(shù)據(jù)量的要求和模型的復雜程度，經(jīng)過初步分析選出與餐廚垃圾產(chǎn)生量有較好線性相關性的影響因素（非農(nóng)業(yè)人口和暫住人口、國內(nèi)生產(chǎn)總值、城鎮(zhèn)居民的人均可支配收入和人均消費水平）作為建模參數(shù)。把這4組影響因素匯總后，可得到各影響因素與餐廚垃圾產(chǎn)生量的線性相關系數(shù)，建立數(shù)學模型如下:

式中：y為上海市餐廚垃圾產(chǎn)生量的預測值（×104t/a）；x1為非農(nóng)業(yè)人口和暫住人口（萬人）；x2為國內(nèi)生產(chǎn)總值（億元）；x3為城鎮(zhèn)居民人均可支配收入（元）；x4為城鎮(zhèn)居民人均消費性支出（元）。

餐廚垃圾產(chǎn)生量實際觀測值由生活垃圾年產(chǎn)生量和實際調(diào)研值構成，2000—2013年生活垃圾年產(chǎn)生量數(shù)據(jù)來源于統(tǒng)計年鑒。餐廚垃圾產(chǎn)生量和生活垃圾存在一定的線性比例關系，初步設定其餐廚垃圾和生活垃圾產(chǎn)生量的比值約為0.1，故可得出2000—2013年餐廚垃圾產(chǎn)生量實際觀測值，據(jù)此建立模型。

2000—2013年所需的基礎數(shù)據(jù)（城市人口和暫住人口、上海市國內(nèi)生產(chǎn)總值、城市人均可支配收入和城市居民人均消費支出）來源于上海統(tǒng)計年鑒，具體基礎數(shù)據(jù)見表3。

表3 上海市餐廚垃圾計算相關基礎數(shù)據(jù)

將2000—2013年餐廚垃圾產(chǎn)生量與選取的影響因素基礎指標代入模型，采用最小二乘法求解模型參數(shù)b0、b1、b2、b3、b4，從而獲得城區(qū)餐廚垃圾產(chǎn)生量的預測模型：

對預測模型（2）進行統(tǒng)計檢驗，結果見表4。在置信度為95%，顯著水平α=0.5下，得到F=3.002 275＞＞F0.05=0.097 306，所以餐廚垃圾產(chǎn)生量與選取的影響因素之間的線性關系是顯著的。

表4 方差分析

2.2 多元線性回歸分析預測結果及評價

用已知的2000－2013年影響因素數(shù)據(jù)代入所建立的多元線性回歸模型，可以計算出2000－2013年上海市餐廚垃圾的產(chǎn)生量，結果見表5。從表5可知，多元線性回歸模型在對餐廚垃圾產(chǎn)生量的預測中，除2002年預測值誤差較大外，其他年份的預測值與歷史數(shù)據(jù)吻合較好，相對誤差絕對值小于9%。由于在模型的建立上考慮了影響因素的線性相關性，因而模型較好地反映了實際變化情況，說明此模型有一定的適用性。

表5 餐廚垃圾產(chǎn)生量的模擬預測結果

2.3 2014—2020年餐廚垃圾產(chǎn)生量預測

據(jù)《上海市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要》，“十二五”期間，上海市生產(chǎn)總值年均增長率預期為8%左右。居民家庭人均可支配收入實際增長率不低于人均生產(chǎn)總值增長率，且人均消費性支出與可支配收入密切相關，所以居民可支配收入和人均消費性支出也按年均遞增8%計算，常住人口年均增長率1.5%。將基礎數(shù)據(jù)代入回歸方程進行計算，得到2014—2020年上海市餐廚垃圾產(chǎn)生量的預測結果，見表6。

表6 影響餐廚垃圾產(chǎn)生量各項影響因素的規(guī)劃數(shù)據(jù)及其預測量

從表5的數(shù)據(jù)可知，2011年餐廚垃圾產(chǎn)生量約為7.459×105t（2043t/d），通過營業(yè)額可得出餐飲單位餐廚垃圾2011年產(chǎn)生量約為5.621×105t（1 540 t/d），而通過調(diào)研得出企事業(yè)單位和學校等機構的餐廚垃圾的產(chǎn)生量為567 t/d，故總實際產(chǎn)生量約為2 107 t/d，約7.690×105t/a，與預測值7.459×105t/a，相差不大，根據(jù)2012、2013年的數(shù)據(jù)檢驗，說明該模型具有一定的預測準確性。由預測數(shù)據(jù)可知，2014—2020年餐廚垃圾產(chǎn)生量為7.855×105～9.138×105t，餐廚垃圾產(chǎn)生量逐年上漲，但增長幅度逐漸減小。

3 結論

1） 餐飲單位餐廚垃圾產(chǎn)生量y與營業(yè)額x之間的關系為y=17.372x-4 922.2，即每年每萬元營業(yè)額產(chǎn)生0.173 t餐廚垃圾。同時調(diào)查得出了集體用餐單位（食堂）餐廚垃圾的人均產(chǎn)生量，即企事業(yè)食堂餐廚垃圾人均產(chǎn)生量為0.11kg/（人·d），學校食堂餐廚垃圾人均產(chǎn)生量為0.15 kg/（人·d）。綜上分析，2011年上海市餐飲單位每天產(chǎn)生約1 540 t餐廚垃圾，企事業(yè)單位和學校食堂產(chǎn)生567 t餐廚垃圾，共計約2 107 t。

2）通過餐廚垃圾和營業(yè)額的線性關系以及根據(jù)上海市居民可支配收入、人均消費性支出、常住人口年均增長率等多種影響因子，建立的多元線性回歸模型進行校對，預測得出上海市2014—2020年餐廚垃圾產(chǎn)生量為 7.855×105～9.138×105t，餐廚垃圾產(chǎn)生量逐年上漲，但增長幅度逐漸減小。

3）在餐廚垃圾統(tǒng)計預測數(shù)據(jù)的應用方面，由于本項目的預測數(shù)據(jù)為理論計算結果，并未考慮餐飲單位和收運單位在餐廚垃圾收運操作中的可行性要求，即只有超過一定收運規(guī)模的餐廚垃圾才有可能進入收運系統(tǒng)，不同規(guī)模單位餐廚垃圾的收集率也有不同。因此，建議在預測餐廚垃圾收運量和處置設施規(guī)模時，應結合收運過程的調(diào)查研究來確定。

［1］王科林，徐威.成都市餐廚垃圾產(chǎn)量分析預測及監(jiān)管體系建設研究［J］.四川環(huán)境，2012，31（1）：91-96.

［2］夏越青，錢光人，王茹靜.上海市生活垃圾產(chǎn)生量預測方法研究［J］.環(huán)境衛(wèi)生工程，2005，13（3）：1-3.

［3］王文梅，劉丹.一種城市生活垃圾產(chǎn)量預測的改進方法［J］.四川環(huán)境，2005，24（1）：106-108.

［4］王莉，劉應宗.基于主成分分析的餐廚垃圾產(chǎn)生量預測的實證研究［J］.西安電子科技大學學報，2008，18（6）：23-27.

［5］趙蔚蔚，閆永強.沈陽市餐飲業(yè)餐廚垃圾性狀及產(chǎn)生量的調(diào)查［J］.環(huán)境衛(wèi)生工程，2007，15（2）：10-14.

［6］張保霞，付婉霞.北京市餐廚垃圾產(chǎn)生量調(diào)查分析［J］.環(huán)境科學與技術，2010，33（12）：651-654.

［7］周菲，孫營軍.杭州市餐廚垃圾產(chǎn)生量調(diào)查［J］.環(huán)境衛(wèi)生工程，2010，18（4）：53-54.

［8］姚俊花，雷生賢，李午生，等.太原市餐廚垃圾現(xiàn)狀調(diào)查及處理對策研究［J］.固廢處置與處理，2010，36（2）：57-60.