淺談大數據技術在城市垃圾分類工作中的應用
城市生活垃圾中的大部分廢棄物是是可利用的再生資源，同時對不同種類的垃圾對環境的危害不同，需要分開進行處理，所以垃圾分類是促進循環經濟發展和資源再生的基礎。在城市進行垃圾分類工作能發展循環經濟必須將生活垃圾變廢為寶，充分降低垃圾對環境的危害。當前生活垃圾分類存在總量呈現持續上升趨勢、垃圾處理能力與垃圾產生量持平，面臨垃圾圍城、傳統垃圾分類設備落伍，阻礙回收利用效果等問題。對此，我們研究采用大數據技術在城市垃圾分類工作中的應用，配套實施針對性地管理機制，引進有特色的分類設備解決垃圾分類出錯的問題，進一步提高城市垃圾分類的工作效率。
為實現城市垃圾的回收、減量和無害化目標，我國城市發展急需解決的首要問題之一便是進行垃圾的分類化處理。然而海量的垃圾進行分類處理是一項艱巨的任務，大數據天然具有收集大量數據和協同管理的能力，應用大數據技術不僅能夠提高垃圾分類的管理效率，還能更好地發展循環經濟，保護城市的生態環境。
一、城市垃圾分類的現狀和問題
自從我國實施垃圾分類后，一些城市示范小區在垃圾分類工作上已經總結了一些行之有效的方法和經驗。城市環境管理機構在加強宣傳和教育引導的同時，加強志愿者對垃圾分類的督導，在方法上進行創新，如采取垃圾投放積分制、完善行政法規、建立大數據監管平臺等。19年的上海市頒布了《上海市生活垃圾管理條例》引起了大家的關注，由此來及分類的概念迅速在大眾中普及。實際上，住房城鄉建設部表示，自2016年以來，全國各地都在全力推進生活垃圾分類工作，且已取得積極進展。截止到目前，先行先試的46個重點城市，生活垃圾分類居民小區覆蓋率達到86.6%，廚余垃圾處理能力從2019年的3.47萬噸/天提升到目前的6.28萬噸/天；生活垃圾回收利用率平均為30.4%，有15個城市達到或超過35%。在剛剛過去的2020年中很多城市也積極加入到“強制分類”隊伍中，并在條例中明確提到運用“信息化”、“科技手段”、“科技創新”、“智能化”等手段提高生活垃圾管理科技化水平，大量運用大數據技術的的成果來支持垃圾分類工作的推廣。在大數據管理上，我國實行垃圾分類三級管理來執行垃圾分類的行政監管，如圖1.1 應用大數據技術的垃圾分類三層監管體系所示。
圖1.1應用大數據技術的垃圾分類三層監管體系
但是大部分的居民依然缺乏執行垃圾分類的專業培訓，強制性的垃圾分類監管也沒有在二線以下城市推廣。同時，垃圾分類回收的很多環節還處于人工管理中，導致一些問題。如居民區來及收集不及時，導致廚余垃圾腐爛變質、垃圾未分類直接填埋導致填埋場剩余庫容緊張、粗放分類的垃圾直接焚燒污染環境等等一些列的問題。可以說，垃圾分類在我國的推行才剛剛開始，后期工作任重而道遠。
二、基于大數據城市垃圾類型
（一）城市垃圾分類的目的
生活垃圾中含有部分材料具有較高的使用價值，從生活垃圾中回收材料，比從自然界獲取更便宜、更經濟。再者分類工作將可堆肥垃圾或可焚燒垃圾單獨分出來，有利于后端堆肥設施和焚燒設施的穩定處理。其次垃圾分類在源頭分流出一些材料，可以減少剩余需要清運和填埋的垃圾量，不僅可以節省清運費用和處理費用，還能節省城市郊外填埋庫容并延長填埋場使用年限。當然，分類的目也是要把前面說的一些有毒有害廢物分離出來，便于進行針對性的處理。
（二）垃圾分類的原則
如上所述，垃圾分類的目的在于方便回收、處理和無害化。在回收中，材料越純凈越是好原料，價值也相對較高。比如通過科技手段從自然礦物中提取高純度的材料，如銅、鐵、鹽等。所有的固體廢物都是各種材料的混合體。在各種固體廢物中，有的數量巨大但成分相對單一，如粉煤灰、高爐渣等，因為成分單一，于是相對容易資源化利用。而生活垃圾是成分最復雜的一類。其作為原材料的價值很低，一般的原則是采用焚燒或填埋這樣廣譜性的方法進行處理，但是有效分類可以降低處理的成本。所以，生活垃圾分類的本質就是精細化，而大數據進行垃圾分類的原則就是提高垃圾分類的精細化。
（三）基于大數據的垃圾分類
大數據只是一種數據處理技術，數據的來源還是有各種設備和人采集而來。所以必須為大數據下的垃圾分類制定標準化的分類界定的方法。分類界定應統籌考慮各種情況，分類應詳盡；實踐層面應因地制宜，選擇合適的種類或細分種類開展回收工作。生活垃圾分類的精細化層度至少可以分為五個層次，便于數據管理系統對采集的垃圾信息進行歸類，協助工作人員管理。
層次一的混合生活垃圾只是區分垃圾
層次二把垃圾分為可回收和不可回收。
層次三開始從垃圾的來源分為10類左右，廢舊金屬、報廢電子產品、報廢機電設備、廢造紙原料、廢輕化工原料、廢玻璃、可降解有機垃圾、磚瓦等惰性垃圾、家庭有害垃圾等。
層次四把垃圾分100類以上，將層次C的固廢各細分5-10類便于運輸分流
層次五根據工業處理的方式將垃圾細化為1000類以上，將層次E的固廢進一步細分。一般來說，在源頭僅分類到層次C，在回收站或集散點可細分到層次D，而在專業資源化利用廠可通過提純或除雜工藝，進一步提升材料的純度和利用價值。
三、應用大數據的垃圾分類方法
（一）更新智能化垃圾收集設備
以往的垃圾分類中要求居民有較高的自覺性和自律性。而應用大數據的分類管理有助于推進生態環境的發展。但要真正做到大數據管理和監管，首先要做到設備的智能化，便于采集大數據所需要的各種信息。為了更好地管理和分類，這種智能化垃圾分類設備需信息的細化。信息的細化就是將不同功能的垃圾分類設備分開來管理和監管，即某一種智能垃圾分類設備是專門回收可回收利用廢舊物，根據以上提高的第三層和第四層及將智能化垃圾箱分為：玻璃、易拉罐和塑料、金屬、織物、紙類、電池、燈管燈泡、藥片等可回收和需專業處理的類型，以便于分類運輸。而另一種智能垃圾分類設備則主要用于收集廚余和其他垃圾等需要填埋和焚燒的類型。更新智能化設備后，大數據會根據垃圾分類的結果指導居民在投放。而且以上當垃圾箱滿載以后，數據管理設備會自動通知回收車隊來清運，提高垃圾的轉運效率。
（二）基于大數據的智能化垃圾分類管理
在城市中，居民生活垃圾主要以生活垃圾和其他垃圾為主，但是投放量不穩定，定期轉運效率低。而不定期轉運的生活垃圾又極容易產生腐爛、惡臭等問題。我們可以同樣從應用大數據來解決該問題。環境保護部門可以為每個家庭配置投放垃圾的二維碼。當每家丟棄生活垃圾及其它垃圾時，可以在智能回收機設置提示掃碼，發出“分類完畢”則表示該戶垃圾按正常程序走，而該智能回收機只有收集廚余垃圾和其他垃圾功能，提示投放者輸入垃圾類型。
同時利用智能垃圾箱的傳感器初步檢測垃圾歸類是否存在問題。居民住戶綁定的二維碼對準回收機掃碼窗口，回收機吐出回復，接著把對應的生活垃圾分類放入掃描，點擊選擇垃圾類型，傳感器掃描一致則垃圾可放入。若不一致，則提示居民正確投放，直到分類正確。
（三）基于大數據的垃圾分類監管
做到設備和流程的大數據管理后，城市環境管理部門需要有針對性地設立監管機制來提高居民和企業參與垃圾分類的規范性，并做到正確分類。
1.用大數據采集居民的垃圾分類基本信息
為了便于監管，環保部門可以記錄各城區、街道、社區的聯系人、聯系人地址；記錄城區培訓教師、街道管理員、社區志愿者的通訊方式。社區下的居民小區菜單記錄了小區地址、聯系人、戶數、通訊方式；垃圾袋發放時間、領用人及地址、數量規格和使用時間、數量規格；垃圾清運時間、分類垃圾桶數量及位置等信息。
2.分類的質量檢測
每天按時自動讀取居民戶號、垃圾投放數量、垃圾投放時間，分類情況等等。智能垃圾收集設備記錄了市級和各城區、街道、社區的檢查人員、檢查日期、分類正確率、投放準確率、存在問題和扣分情況。
3.數據反饋
為了反饋垃圾分類的信息，大數據平臺會給予市級、各城區、街道、社區管理系統權限，以便于他們隨時對各規格垃圾袋發放使用情況進行統計；市級按月、年對分類垃圾的清運量進行統計，也可隨時進行統計，及時掌握動態情況。
4.監管措施
監管的結果可以給予住戶關于垃圾分類的評價。監管部門勀在高評價的居民名中給予循環經濟的產品回報，對低評價的居民給予再關于垃圾分類的再教育，幫其熟悉分類方法，以各種正面的激勵或者教育懲罰等等措施引導城鎮居民正確地分類投放垃圾。
（三）應用大數據的智能化分類運輸
前端收集的有效分類是垃圾分類前提，垃圾收運也是垃圾分類的必然路徑。城市環境監管部門需要在前端垃圾分類回收的基礎上把物資運輸車輛通過大數據連接起來，組建全信息化的物流車隊，以大數據進行垃圾的轉運，實現“分類及時清運、日產日清”和規范化、低成本運輸。大數據會靈活調配壓縮車、廂式垃圾車協同轉運廢舊物資，將可燃垃圾、廚余垃圾、廢舊物資運輸統一運輸，避免有害垃圾污染、廚余垃圾腐爛和回收垃圾混運等問題。為了，提高轉運到的效率，環保部門也可以更具大數據收集的區域垃圾分類信息調整整體布局。在繁忙區域建設若干廢舊物資分揀打包中心和廢塑料、廢紡、廢輪胎等可回收物分選線分選可回收物，作為次級產品的原料進行再生利用，提高廢舊物資的資源化利用率，同時將分選后的不可回收物轉運垃圾處理設施進行無害化處理，有效避免二次污染。
四、結語
大數據技術應用只是提高管理的效率，生活垃圾分類投放智能化，將大大促進城市生活垃圾分類投放和監管水平的提高。垃圾的分類也絕非一日之成就，需要久久為功。應用大數據的垃圾分類工作就是利用信息化技術提高垃圾的分類收集效率，科學高效地對垃圾分類活動進行監管，提高監管的力度，從而確保垃圾分類準確率，杜絕混裝混運現象，從而更好地推廣實行垃圾分類。
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