模型设定纸
在传统垃圾桶计算方法的基础上，提出了分类垃圾桶的配置方法，包括垃圾桶配置比例的判断方法、配置比例对垃圾桶需求的修正方法和社区结构。基于北京市的实际数据，计算了六个典型社区(学校、居民区、写字楼、商场、商圈和酒店)在不同分类率下分类垃圾桶的配置数量。结果显示，居民区可回收物、餐厨垃圾和其他垃圾箱的比例为1:1:1；对于学校、写字楼、商场、商圈，当分类率低于50%时，三个垃圾桶的配置比例为1:0:1，当分类率高于50%时，配置比例为2:1:1；酒店分类垃圾桶的比例变化很大。学校、写字楼、商场、商圈的配置随着分类率的提高而增加，居民、酒店的配置变化不大。
垃圾分类；垃圾桶；配置；模拟计算
城市垃圾桶是市民投放垃圾的基础设施。确定垃圾桶的数量是城市垃圾管理首先要解决的问题之一。早在20世纪60年代，就有学者对其进行了研究，但至今仍备受关注[1-2]。主要原因是随着公众环保意识的提高，人们对垃圾管理提出了越来越高的要求，垃圾箱数量本身也成为城市垃圾系统建模研究的必要参数之一[3-4]。
在整个垃圾投放、收集、运输和处理或处置系统中，垃圾箱的设置不仅影响垃圾系统前端的投放效果[5-6]，还影响垃圾系统中后端的收集和运输效率[7-9]。对于实行垃圾分类管理的城市，不仅要明确垃圾箱的总量，还要解决分类垃圾箱的配置比例问题。分类垃圾箱的配置已经成为整个垃圾分类管理体系中的重要一环。
从2000年开始，北京在全市大力推进垃圾分类体系建设。截至2006年底，具备垃圾分类条件的社区有1827个[10]。住宅区的分类涉及到很多类型，包括住宅区、机关、中小学、酒店、写字楼等等。目前，北京的生活垃圾分为三种:厨余垃圾、可回收垃圾和其他垃圾。不同类型小区的垃圾桶大多是1:1:1，没有详细考虑垃圾成分和小区类别的影响，一定程度上导致垃圾桶不足或闲置。
城市分类的垃圾桶数量首先由城市实行的垃圾分类方法和各种垃圾成分的产量确定[11-13]，由此计算出的各类垃圾所需的垃圾桶数量可视为理论计算值。实际需求往往远大于理论计算值。造成这种差异的原因是分类垃圾桶的配置比例和居住区的结构特征对实际需求有重要影响，但现有的研究很少考虑这两个因素的影响，导致理论计算和实际应用脱节。本文综合考虑了垃圾桶配置的影响因素，提出了垃圾分类小区垃圾桶的配置方法，并以北京市垃圾分类示范小区为例，对垃圾桶的配置进行了实际估算。
1垃圾分类小区垃圾桶配置方法
1.1垃圾桶配置的理论计算
垃圾桶的数量原则上是垃圾总量除以单桶能装的垃圾量。但是垃圾桶的数量也受垃圾清运次数的影响。清除次数越多，需要的垃圾桶就越少。综合考虑这两个因素，垃圾桶的数量可以表示为:
其中n是设置的垃圾桶数量；w是垃圾的重量；ω是垃圾桶被清理的次数；ε是垃圾的堆积密度；b是单个垃圾桶的体积；ζ是垃圾桶的填充系数，表示垃圾桶在运输过程中的填充程度，通常取0.75 ~ 0.9 [14]。
垃圾分类投放时，每类所需的垃圾桶数量应为垃圾总量除以单桶所能容纳的垃圾量，分别用公式(1)计算。但由于垃圾分类率并不总是100%，所以在实际计算一个区域的垃圾桶数量时，需要考虑垃圾分类率的大小，也就是说，
其中γ为垃圾分类率，表示某一垃圾组分的分类收集量占该组分总量的百分比。
1.2分类垃圾桶配置比例确定参数
根据公式(1)可以分别计算出可回收垃圾、餐厨垃圾和其他垃圾的理论分配数，并得出它们之间的比例。由于这三种不同来源的垃圾产生量和清除时间不同，通过公式(1)会得到多种分配比例，直接应用这种比例形式会给管理带来很大不便。从国内外的实际情况来看，虽然垃圾桶的比例不同，但同一区域往往只有有限的几个。因此，有必要提出一种判断方法或判断参数，将计算出的理论比例按照设定的原则简化成几种简单的比例形式，以便实际应用。
为了便于比较，三种垃圾桶的理论数量之比用两个参数(α，β)表示，即
其中N1、N2和N3分别代表可回收垃圾桶、餐厨垃圾垃圾桶和其他垃圾桶的数量。在实际垃圾桶数量的估算中，这两个参数将用于确定垃圾桶的配置比例。(来源:互联网)
另外，根据垃圾桶配置比例计算出来的垃圾桶配置组数，有时会产生小数点，需要用小数点对数值进行四舍五入。比如假设三种垃圾桶的配置比例实际上是n1:n2:n3，那么分类垃圾桶的组数GR =(n 1+N2+N3)/(n 1+N2+N3)。如果gr有小数位，实际垃圾桶总数NR =[Int(gr)+1](n 1+N2+N3)，其中Int(gr)表示整数到gr
在实际居住区的分类垃圾箱配置中，除了考虑该区域产生垃圾的数量和成分外，还应综合考虑居民特征对垃圾箱配置的影响。垃圾数量和成分相同，居住区类型不同，如居民区、商场、商业区、学校等。，在垃圾箱的具体配置上也应该有所不同。这里，使用“配置系数(λ)”的概念来反映这种差异，即
Na=λNr，(4)
其中Na为小区实际垃圾桶数量，分配系数λ需根据小区实际情况确定。
2北京分类社区分类垃圾桶配置估算
2.1垃圾成分和公式系数值
为了计算方便，将整个北京市简化为一个654.38+0万人的模型社区，这个社区的所有参数都是根据北京市的实际数据得到的。示范社区包括各类主要社会活动场所，即住宅区、商场、酒店、商业区、学校、写字楼。他们产生的垃圾分别占进入填埋场垃圾总量的24.60%、14.77%、6.03%、9.57%、29.80%和15.24%，人均垃圾产量为。
表1不同来源的生活垃圾产生量
根据分类率的定义，表1中的数据为模型社区垃圾分类率为100%时，各垃圾组分的去除量。当分类率为0时，所有垃圾将被混合、收集、运输和处理。此时，只会清除其他垃圾。为计算方便，假设餐厨垃圾和可回收垃圾的分类率相同，因此也可以计算出其他垃圾分类率下各垃圾成分的去除量。根据公式(1)，计算各构件垃圾桶的理论配置时，各参数值见表2。
表2垃圾桶理论计算公式的系数值
注:a .体积密度数据来自文献[15-16]；b .引入垃圾容重和峰值体积的变异系数，消除平均值带来的误差[14]；c .对于住宅区，由于垃圾投放时间集中，计算选用240L，其他区域选用120L作为单个垃圾桶的容积。
2.2分类垃圾桶理论需求量和配置比例的确定
根据表1和表2中的数据，模型社区内六种不同分类率的可回收垃圾源、餐厨垃圾和其他三种垃圾桶的理论需求量(N1，N2和N3)可通过公式(2)计算，如表3所示。由此，根据公式(3)计算决策参数α和β的值，如图1所示。计算垃圾桶理论需求量时，垃圾分类率(γ)取50%。
图1不同垃圾源垃圾桶配置比例的确定
从图1可以看出，α和β的变化范围很大，数据点的分布很分散，相对集中的趋势不明显，说明理论上计算的垃圾桶配置比例存在无限多的情况，很难直接应用到实际中。因此，垃圾桶配置比的实际应用不能完全按照理论计算，需要进行简化。
一般来说，无论什么类型的小区，都会产生其他垃圾，需要设置其他垃圾桶。其他垃圾桶设置多少，不同国家不一样。目前北京正在大力推广垃圾分类，设置多个其他垃圾桶会对垃圾分类效果产生负面影响，不宜多设。考虑到两个因素，其他垃圾桶设置为1。垃圾分类的主要目的是分离可回收物，各类小区垃圾桶中可回收物的垃圾桶至少为1。一组垃圾桶总数的设置是有主观性的，需要考虑居民的接受程度，不能和过去北京设置的一组垃圾桶总数相差太大。这里，一组垃圾桶的总数被设置为不超过4个。上述原理可以定量表示如下
N1+N2+N3≤4，N1≥1，N3=1 .(5)
根据上述原则，结合α和β的具体值，可以确定三种垃圾桶的比例。当α>时；2，β& lt；0.3，即厨余垃圾桶的理论需求量可以忽略不计，其他两种也差不多，即N2=0，N1≈N3。将这两个公式代入公式(5)，三类仓的分配比例为1:0:1。当α>时；2，β& gt；0.3，厨余垃圾桶的理论需求不容忽视，即N2≥1，N1≥N2。将这两个公式代入公式(5)，三个垃圾桶的配置比例为2:1:1。当α
垃圾成分确定时，垃圾分类率越高，其他垃圾比例越低，图1中的β值(餐厨垃圾/其他)越大。从图1可以看出，对于学校、写字楼、商场、商圈，I区为1:0:1，这也符合相应区域餐厨垃圾产生量少的实际情况，分类率低时可以不配置餐厨垃圾回收箱；II区分类率高，配置比例应该是可回收的:餐厨垃圾:其他=2:1:1，也就是说当分类率高的时候，上述产生餐厨垃圾的垃圾桶的配置就不能再忽视了，对可回收垃圾桶的需求有了很大的提高，所以增加到两个。ⅲ区主要为居民区，不同分类率下的参数均满足α < 2。分配比例为可回收:餐厨垃圾:其他=1:1:1。对于酒店，当分类率为20%时，α=2，正好处于临界点，当分类率为50%时，α=3.0，β=0.27，都接近临界点。所以当分类率低于50%时，酒店的垃圾桶可以混合配置，也就是在餐厨垃圾产生较多的地方。垃圾桶可回收比例:餐厨垃圾:其他=1:1:1，其余地方可回收比例:餐厨垃圾:其他=1:1，这与酒店包含餐饮和住宿两大活动是一致的。当分类率大于50%时，
表3分类率50%条件下不同垃圾来源垃圾桶的理论配置和判别系数值
从上面的讨论可以看出，不同类型的源头产生不同的垃圾成分，垃圾箱也有不同的配置。对于学校、写字楼、商场、商圈、酒店，随着源头分类率的变化，可以相应调整垃圾桶的配置形式，而住宅区也可以采用同样的方式。
2.3分类垃圾桶需求的修正
表3中“总量”一栏所示的某个生产源的某个垃圾桶的理论总需求，是三种垃圾桶的理论计算值的简单相加，不考虑三种垃圾桶配置比例的影响。按照配置比例，对分类垃圾桶需求的修正，叫做修正。表4是考虑配置比例后垃圾桶的计算结果。另外，考虑到垃圾桶的实际数量是一个整数，计算过程中所有小数位都按1处理。如果分类率为100%的写字楼配置比例为可回收:餐厨垃圾:其他=2:1:1，理论总需求为69，则需要69/(2+1+1)= 17.25。以此类推，得出不同分类率的6个来源的需求第一次修正值(表4)。
最终垃圾桶的估算需要指定配置系数λ(公式(4))。λ由计算值和典型小区垃圾桶的调查值计算得出。在北京，选取各种类型的成熟垃圾分类小区(代表不同的垃圾来源)，为方便计算相应来源的理论需求量，取50%分类率条件下的数值。这里，假设不同分类率下的分配系数相同。以小区垃圾桶配置系数的计算为例。实际居住区域为北京市宣武区龚建李楠住宅区。该小区垃圾日产量为0.747t，小区内有25个240L垃圾桶。示范小区居民区垃圾日产量为2.69t(表2)，分类率为50%时垃圾桶理论需求量为42个(表4)。由此可以根据2.14的定义计算出小区内垃圾箱实际需求量与理论需求量之间的分配系数。以此类推，其他来源的垃圾桶配置系数如表5所示。需要特别指出的是，这里的学校主要是指高校，其活动可以看作是住宅区和办公楼的融合，因此学校的垃圾桶配置系数平均值为3.02；另外，由于商场缺乏相应的资料，相应的垃圾桶配置系数估计为2。
表4不同垃圾源理论需求量的修正值
表5不同垃圾来源的垃圾桶配置系数λ
根据各源垃圾桶的理论需求量和配置系数，分别计算不同源分类率下学校、居民、写字楼、商场、商圈、酒店的垃圾桶实际需求量，模型社区的垃圾桶实际需求量为六者之和，见表6。
可以看出，学校、写字楼、商场、商业区的配置随着分类率的提高而增加，而居民、酒店的配置变化不大。
在模型社区中，学校和办公楼的垃圾桶数量较多，较小的是商业区和酒店，而居民区和商场处于中等水平，这不仅与各自的垃圾产量有关，还受垃圾成分和社区结构的影响。模型社区的垃圾桶总需求随着源分类率的增加而增加，即模型社区的源分类率每增加10%，垃圾桶的实际需求增加约3.1%。
示范小区作为北京的一个缩影，可以为北京垃圾分类的推广提供参考。
表6不同分类率下模型社区所需垃圾桶数量(120L)
(来源:互联网)
3结论
1)在综合传统垃圾桶计算方法的基础上，提出了不同分类率下分类垃圾桶的配置方法和相应的计算模型，包括垃圾桶配置比例的判断指标和方法，以及社区结构对垃圾桶需求的修正系数。该方法综合考虑了影响分类垃圾桶配置的因素，具有一定的参考价值。
2)根据北京市垃圾的产量、成分和分类，建立了包括北京市不同类型垃圾分类小区的示范小区，并据此估算了各小区垃圾桶的配置比例。不同小区的垃圾桶比例对分类率的变化比较敏感，其中居民区可回收垃圾桶和餐厨垃圾等垃圾桶比例在不同分类率下可以保持不变，均为1:1:1；学校、写字楼、商场、商业区的配置模式需要随着客源分类率的变化而相应调整。当分类率低于50%时，三个垃圾桶的分配比例为1: 1，当分类率高于50%时，分配比例为2:1:1；酒店分类垃圾桶的比例变化很大。
3)学校、写字楼、商场、商圈的配置随着分类率的增加而增加，居民、酒店的配置变化不大。源分类率每增加10%，整个模型社区对垃圾桶的总需求增加约3.1%。
感谢您对分类社区调查的支持和帮助。
简要参考