文 | 貴州師范大學(xué) 祝 敏

無(wú)“圾”衛(wèi)士——一種可溯源的智能垃圾分類系統(tǒng)，直擊“垃圾難處理”的痛點(diǎn)，借助“物聯(lián)網(wǎng)+”、大數(shù)據(jù)管理等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)垃圾的信息溯源，提高垃圾分類效率；建立獎(jiǎng)懲機(jī)制，調(diào)動(dòng)住戶主動(dòng)、積極參與垃圾分類，最終實(shí)現(xiàn)垃圾的無(wú)害化、減量化、資源化處理，造福社會(huì)、造福人類。

1.垃圾分類處理現(xiàn)狀

20世紀(jì)后，工業(yè)發(fā)展推動(dòng)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的繁榮，但垃圾處理問(wèn)題卻成為困擾人們生活的一個(gè)重要難題。目前，全世界的垃圾生產(chǎn)量在不斷增長(zhǎng)，每年產(chǎn)生的垃圾超過(guò)100億噸，相當(dāng)于全世界糧食產(chǎn)量的6倍。中國(guó)是一個(gè)人口大國(guó)，也是一個(gè)垃圾產(chǎn)量大國(guó)。2019年全國(guó)生活垃圾清運(yùn)量達(dá)到2.53億噸，當(dāng)前中國(guó)已超過(guò)美國(guó)，成為全球產(chǎn)生垃圾最多的國(guó)家。放眼全國(guó)的一線城市，無(wú)一例外的都面臨著嚴(yán)峻的形式，垃圾處理能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上垃圾的增長(zhǎng)速度，成為困擾人們生活的一大公害。

目前，全球采用的垃圾處理方式主要有填埋，焚燒和堆肥，但處理成本高、風(fēng)險(xiǎn)高、資源浪費(fèi)嚴(yán)重，這是不得已而為之的下策。要解決城市生活垃圾處理這個(gè)世界性難題，方向和出路在于垃圾的減量化、資源化和無(wú)害化處理，而要達(dá)到這“三化”目的，最好的方法首先就是進(jìn)行有效的垃圾分類。

圖1.1 2010-2020年我國(guó)生活垃圾清運(yùn)量

圖1.2 城市生活垃圾生產(chǎn)量

針對(duì)垃圾的分類，每個(gè)國(guó)家都出臺(tái)自己的垃圾分類方法及相關(guān)的法規(guī)制度給與保障和支持。2000 年，我們國(guó)家確定了北京、上海、廣州、深圳、杭州、南京、廈門、桂林等8個(gè)城市為垃圾分類收集試點(diǎn)城市。隨后各地方相繼出臺(tái)了一系列標(biāo)準(zhǔn)和管理辦法，開啟了垃圾分類管理體系的建設(shè)。但城市的垃圾分類均未達(dá)到預(yù)期的效果。到2008年，試點(diǎn)城市垃圾分類率仍均低于20%，推進(jìn)工作基本處在停滯階段。2016年12月，提出“要普遍推行生活垃圾分類制度”，垃圾分類工作再次被提上日程。隨后國(guó)家出臺(tái)了一系列的法規(guī)，指導(dǎo)垃圾分類。2019年，全國(guó)地級(jí)及以上城市全面啟動(dòng)生活垃圾分類工作，到2020年底46個(gè)重點(diǎn)城市將基本建成垃圾分類處理系統(tǒng)，預(yù)計(jì)2025年底前全國(guó)地級(jí)及以上城市將基本建成垃圾分類處理系統(tǒng)。同時(shí)國(guó)家還出臺(tái)了相應(yīng)的一系列法規(guī)指導(dǎo)及制定垃圾處理的方案，對(duì)試點(diǎn)城市的要求從模式探索轉(zhuǎn)向了體系建設(shè)，進(jìn)一步規(guī)劃了我國(guó)推動(dòng)垃圾分類的發(fā)展方向。每個(gè)試點(diǎn)城市的垃圾分類工作做得如火如荼，但我們畢竟起步晚，分類的方法仍處于探索階段，市民的參與度不高，使得垃圾的減量化及回收率仍未達(dá)到預(yù)期的效果。

縱觀傳統(tǒng)的垃圾分類方式，其后續(xù)的垃圾處理的路徑和方向不夠明朗，并沒(méi)有根據(jù)垃圾的處理方式制定相應(yīng)的分類方法，故其效率較低。另外，各個(gè)國(guó)家、各個(gè)城市也沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，垃圾分類方法各異。無(wú)論人民辦事、旅游或外出學(xué)習(xí)，一旦離開本地，到別的城市，就要重新學(xué)習(xí)垃圾分類方法。

本團(tuán)隊(duì)研發(fā)的系統(tǒng)旨在不改變居民的生活習(xí)慣，采用大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，對(duì)認(rèn)真進(jìn)行垃圾分類的人給予獎(jiǎng)勵(lì)；對(duì)不認(rèn)真分類的人，給與引導(dǎo)，用這樣一種良性的循環(huán)方式，保證垃圾的分類的高效率。團(tuán)隊(duì)致力科技創(chuàng)新，利用新型技術(shù)，自主研發(fā)更智能的垃圾桶和垃圾回收裝置等輔助設(shè)備，使垃圾分類變得更加簡(jiǎn)單和人性化，為垃圾后續(xù)的進(jìn)一步回收循環(huán)利用創(chuàng)造更好的條件。

2.獨(dú)創(chuàng)的垃圾分類方式

本項(xiàng)目根據(jù)收集垃圾后的處理方法，將日常產(chǎn)生的垃圾分為“易腐類”（以下用“F類”表示）、“易轉(zhuǎn)類”（以下用“Z類”表示）和“易染易燃類”（以下用“R類”表示）。可以統(tǒng)稱為“ZFR”分類法。這樣的歸類更加易懂，更加簡(jiǎn)單，處理的路徑方向結(jié)果更加明確，一目了然。采用這樣的分類方法，因?yàn)楹?jiǎn)單明了，容易得到更多的認(rèn)可，有望達(dá)成統(tǒng)一。

“F類”，顧名思義，通過(guò)字面就很容易理解分類的類型?！癋類”即易腐類，包含了“廚余”垃圾，但比“廚余”概念的外延更寬廣。比如說(shuō)，植物的葉或花，就應(yīng)歸入此類。也包含了有機(jī)質(zhì)。但不是所有的“廚余”或有機(jī)質(zhì)都可以歸入此類。比如說(shuō)，核桃殼，雖然是有機(jī)質(zhì)，但因其不易腐而應(yīng)歸入“R類”。

“R類”是指易染、易燃類。將易染類和易燃類，歸入一起，主要是這兩者的處理歸宿相同，都是送去焚燒，而且兩者的讀音正好相同。易染類包括小孩或動(dòng)物的糞便、衛(wèi)生用紙或餐巾紙?zhí)幚砣梭w口或鼻等的排泄物、洗漱間處理人體排泄物的衛(wèi)生紙、衛(wèi)生巾等，煙灰也歸入此類，將這些垃圾單列是因?yàn)樗鼈兊奈廴拘?。易燃類包括一些利用價(jià)值較小的材料，如一些廢棄的木料、布料等。而干凈質(zhì)量較好的衣物就應(yīng)該歸結(jié)到“Z類”。

“Z類”即易轉(zhuǎn)化類，是指各種有轉(zhuǎn)化價(jià)值的廢棄物，包括紙類、塑料、玻璃、金屬、電子垃圾、質(zhì)量較好的衣物和部分危險(xiǎn)廢物等。

將所有可回收物歸結(jié)到一起的原因是，它們之間不會(huì)相互污染，家庭或室內(nèi)的粗分不需要分成多類，而且還節(jié)省垃圾袋。另外，通過(guò)字面意思有助于人們理解垃圾分類，通過(guò)字面就可以理解處理的路徑方向和結(jié)果，從而判斷出垃圾的種類。易腐類垃圾的結(jié)果是化，即腐化；易染易燃類垃圾的結(jié)果是燒，即燃燒；“易轉(zhuǎn)類”垃圾的結(jié)果是變，即轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變成其他產(chǎn)品。在以上分類的基礎(chǔ)上，利用自主研發(fā)的輔助設(shè)備作為輔助，形成技術(shù)壁壘，以上分類方法和輔助設(shè)施，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)目前均已獲取專利。

本項(xiàng)目把抓好源頭作為垃圾分類的重中之重，把精力和心思放在源頭上。設(shè)計(jì)的垃圾分類系統(tǒng)，屬世界首創(chuàng)，科學(xué)、簡(jiǎn)單、方便、體驗(yàn)感強(qiáng)，可以二十四小時(shí)任一時(shí)間投放垃圾，方便了群眾，也提高了群眾的支持率和參與度。源頭上有了垃圾分類的設(shè)施，從源頭上將40%左右的可回收物和50%左右的“廚余”垃圾，以及部分危險(xiǎn)廢物分離出來(lái)后，垃圾已所剩無(wú)幾，能在這個(gè)問(wèn)題上將垃圾分類的堅(jiān)冰打破，就會(huì)豁然開朗，柳暗花明，從而逐步推進(jìn)垃圾分類的減量化、資源化和無(wú)害化處理。

3.垃圾分類、投放、轉(zhuǎn)運(yùn)及管理流程

本項(xiàng)目的垃圾分類、投放、轉(zhuǎn)運(yùn)及管理流程如下：每個(gè)用戶室內(nèi)配備家用智能垃圾桶，方便人們隨時(shí)分類投放垃圾。人們可以選擇任意時(shí)間投放垃圾到小區(qū)垃圾回收點(diǎn)。室內(nèi)垃圾裝置已將其自動(dòng)打包，居民將打包好的生活垃圾投放到小區(qū)的智能設(shè)施投放點(diǎn)，投放口投放垃圾時(shí)，居民通過(guò)人臉識(shí)別、刷卡或刷二維碼，對(duì)已經(jīng)認(rèn)證的投放用戶識(shí)別認(rèn)可后，箱門自動(dòng)打開。固定垃圾袋長(zhǎng)盒的芯片記錄該用戶信息及其投放時(shí)間，用戶投放垃圾完成后，將該用戶投放的垃圾自動(dòng)打包封裝。按下按鈕后或數(shù)秒后，投放口箱門自動(dòng)關(guān)閉。同時(shí)，垃圾袋分別置于相應(yīng)的計(jì)量板上，計(jì)量板自動(dòng)計(jì)量存儲(chǔ)，至此，居民的投放信息會(huì)自動(dòng)上傳至信息中心并反饋至用戶終端。工作人員通過(guò)芯片顯示用戶投放信息，當(dāng)智能垃圾分類設(shè)施顯示收來(lái)的密封垃圾袋已滿時(shí)，工作人員將垃圾袋分別導(dǎo)入不同的標(biāo)準(zhǔn)化裝箱，聯(lián)系通知三方的運(yùn)輸車，待發(fā)。運(yùn)輸工人可以通過(guò)端口查看某點(diǎn)的垃圾裝箱數(shù)據(jù)確定運(yùn)輸時(shí)機(jī)，將各類垃圾分別送到相應(yīng)工廠并與之對(duì)接用戶的垃圾處理信息——F類“易腐”垃圾和Z類“易轉(zhuǎn)”垃圾送去相應(yīng)加工回收點(diǎn)，R類“易染易燃”垃圾送去垃圾發(fā)電廠焚燒發(fā)電。垃圾處理結(jié)束后，將處理結(jié)果這一信息反饋給用戶。

圖3.1 垃圾分類系統(tǒng)整體解決方案

上述處理的是指日常垃圾。對(duì)于大件垃圾、易損類垃圾，以及部分智能垃圾投放設(shè)施不便投放的垃圾，這些垃圾屬低頻投放垃圾，按照規(guī)定時(shí)間直接送二次分揀點(diǎn)。

4.先進(jìn)的智能化的垃圾投放設(shè)備

（1）居民室內(nèi)垃圾分類投放

每個(gè)用戶室內(nèi)配備有三個(gè)箱體的立體組合式垃圾桶，方便人們分類投放垃圾。圖4.1為家庭垃圾分類封裝設(shè)施，具有聲控、自動(dòng)識(shí)別垃圾袋顏色、自動(dòng)封裝、滿溢警告、口袋短缺警告等實(shí)用型功能。居民在家里通過(guò)喊話就可以把垃圾桶招到身邊，通過(guò)內(nèi)置芯片判斷居民要投放的垃圾類型，自動(dòng)打開蓋板，垃圾裝滿自動(dòng)封裝，并打上與居民身份信息相聯(lián)的條形碼，若機(jī)器內(nèi)部的垃圾已滿則會(huì)自動(dòng)報(bào)警提醒居民及時(shí)裝垃圾袋。

圖4.1 家庭垃圾分類封裝設(shè)施

（2）計(jì)量分類機(jī)構(gòu)

社區(qū)垃圾智能投放設(shè)施內(nèi)置計(jì)量分類機(jī)構(gòu)如圖4.2，具有自動(dòng)計(jì)量，分類運(yùn)輸?shù)闹悄芊答仚C(jī)構(gòu)。垃圾通過(guò)投放口投放，內(nèi)部的識(shí)別反饋系統(tǒng)得到的數(shù)據(jù)隨即反饋到智能終端進(jìn)行整合、分析居民日常生活習(xí)慣，以便后續(xù)對(duì)用戶投放針對(duì)性廣告等商業(yè)活動(dòng)。

圖4.2 計(jì)量分類機(jī)構(gòu)

（3）居民小區(qū)垃圾投放設(shè)備

當(dāng)居民把垃圾投放到小區(qū)的智能垃圾投放裝置后，會(huì)讀取條形碼，電腦自動(dòng)儲(chǔ)存信息，鎖定此垃圾的投放人信息，垃圾運(yùn)到垃圾回收處理點(diǎn)后，工作人員檢查看居民垃圾是否符合分類要求的，信息會(huì)自動(dòng)回饋給用戶，給與相關(guān)的獎(jiǎng)懲。這種垃圾追蹤溯源的模式，能更好的激勵(lì)居民實(shí)行從家里就開始垃圾的分類投放。

下圖為社區(qū)垃圾智能投放設(shè)施，具有人臉識(shí)別、指紋識(shí)別、自動(dòng)掃描識(shí)別打碼等技術(shù)、并內(nèi)置由自動(dòng)分類、計(jì)量等后續(xù)處理裝置。居民可通過(guò)手機(jī)app或者微信公眾號(hào)小程序，預(yù)約投放垃圾?；蛘咄ㄟ^(guò)人臉識(shí)別，指紋識(shí)別投放垃圾。設(shè)施有鏡子和洗手池，居民扔完可以免費(fèi)清洗。設(shè)施內(nèi)部有自動(dòng)噴碼裝置，通過(guò)與居民的門牌號(hào)與人臉和垃圾袋三方綁定，生成一串有“身份號(hào)碼”的字符，進(jìn)行自動(dòng)稱量。待垃圾通過(guò)自動(dòng)分類機(jī)構(gòu)，通過(guò)顏色識(shí)別把垃圾分門別類流到不同的垃圾運(yùn)輸車等待下一步開包檢測(cè)。

圖4.3 社區(qū)垃圾智能投放設(shè)施

5.巨大的經(jīng)濟(jì)效益維持項(xiàng)目的良性循環(huán)

（1）垃圾圍城里的企業(yè)“富礦”。

餐廚垃圾可轉(zhuǎn)化成多種高附加值產(chǎn)品，資源化處置的節(jié)能減排效果十分明顯。以一家日處理200 噸的餐廚垃圾處理廠為例，其一年可生產(chǎn)生物柴油 3600噸，利用沼氣發(fā)電1314萬(wàn)千瓦時(shí)；這相當(dāng)于年節(jié)約4599噸標(biāo)準(zhǔn)煤，削減1.3萬(wàn)噸碳排放。北京工商大學(xué)的任連海在環(huán)衛(wèi)科技網(wǎng)發(fā)文認(rèn)為：我國(guó)城鎮(zhèn)人口人均每天產(chǎn)生餐廚垃圾0.15kg，全國(guó)每年4000多萬(wàn)噸。餐廚廢油產(chǎn)量約為垃圾量的10%，即400多萬(wàn)噸。隨著人口的迅速增長(zhǎng)和生活水平的提高，餐飲業(yè)零售額平均每年以12%的速度增長(zhǎng)，這些餐飲單位產(chǎn)生的餐廚垃圾也不斷增加。由于餐廚垃圾產(chǎn)生量大面廣，資源利用市場(chǎng)前景廣闊，特別是近幾年餐廚廢棄物資源化利用和無(wú)害化處理試點(diǎn)城市項(xiàng)目的推進(jìn)，已形成良好的行業(yè)氛圍。餐廚垃圾處理行業(yè)潛在的環(huán)境價(jià)值是巨大的。它可以解決相互關(guān)聯(lián)的若干問(wèn)題：土壤問(wèn)題，如解決土壤有機(jī)質(zhì)缺失、沙漠化；糧食問(wèn)題，我國(guó)有近40%的糧食用于生產(chǎn)飼料；生物質(zhì)能源問(wèn)題；食品安全問(wèn)題?？梢?jiàn)不管從國(guó)家和企業(yè)層面，對(duì)“廚余”垃圾的回收處理都是一個(gè)利國(guó)利民的好事，必然也會(huì)催生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

（2）可觀的循環(huán)經(jīng)濟(jì)效益

大量未經(jīng)分類就填埋或焚燒垃圾，既是對(duì)資源的巨大浪費(fèi)，又會(huì)產(chǎn)生二次污染。低廉的資源成本循環(huán)利用，不僅帶來(lái)生活環(huán)境清潔與舒適的社會(huì)效益，還能創(chuàng)造可觀的再就業(yè)機(jī)會(huì)，實(shí)現(xiàn)較好的盈利。據(jù)美國(guó)新興預(yù)測(cè)委員會(huì)和日本科技廳等有關(guān)專家的預(yù)測(cè)，未來(lái)10年內(nèi)，全球在能源、環(huán)境、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等領(lǐng)域?qū)⒊霈F(xiàn)10大新興技術(shù)，其中有關(guān)垃圾處理的新興技術(shù)被排在第二位。垃圾處理產(chǎn)業(yè)將成為21世紀(jì)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。

在垃圾成分中，金屬、紙類、塑料、玻璃被視為可直接回收利用的資源，占垃圾總量的42.9%，可直接回收利用率應(yīng)不低于33%?，F(xiàn)在，全國(guó)城市每年因垃圾造成的損失約近300億元，而將其綜合利用卻能創(chuàng)造2500億元的效益。

（3）大數(shù)據(jù)“黃金”流量

由于居民的手機(jī)與垃圾投放相聯(lián)，手機(jī)的垃圾投放APP平臺(tái)，可以得到巨大的經(jīng)濟(jì)流量效益，無(wú)論是垃圾處理運(yùn)營(yíng)商自己運(yùn)營(yíng)或是打包賣出，都可以為整個(gè)垃圾分類處理回收運(yùn)營(yíng)提供良好的經(jīng)濟(jì)保障。手機(jī)APP平臺(tái)界面如圖5.1所示。

圖5.1 手機(jī)APP程序界面

6.結(jié)語(yǔ)

隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，地球人口的不斷膨脹，垃圾的數(shù)量急劇增加，類型也層出不窮，垃圾的分類和回收處理任重道遠(yuǎn)，任何一種垃圾處理方式都不可能盡善盡美。我們更期待人類自身環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，能盡量減少垃圾的制造和排放，這才是真正的減少垃圾的關(guān)鍵所在！