什麼是配置系數

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謹以北京市小區垃圾分類為例，謝謝採納！

摘要：在傳統垃圾桶計算方法的基礎上，提出了分類垃圾桶的配置方法，其中包括垃圾桶配置比例的判別方法、配置比例和小區結構對垃圾桶需求量的修正方法，並基於北京市的實際數據計算了6種典型小區(學校、居住區、寫字樓、商場、事業區、賓館)分類垃圾桶在不同分類率條件下的配置數量。結果表明，居民區在不同分類率下可回收、廚余和其它垃圾桶配置比例均為1:1:1；學校、寫字樓、商場和事業區，分類率低於50%時，3種垃圾桶配置比例為1:0:1，分類率高於50%時，配置比例為2:1:1；賓館的分類垃圾桶配置比例變化較大。學校、寫字樓、商場、事業區的配置量隨著分類率的提高而增加，而居民和賓館的配置量變化不大。
關鍵詞垃圾分類；垃圾桶；配置；模擬計算
城市垃圾桶是市民投放垃圾的基本設施。確定垃圾桶數量是城市垃圾管理需要首先解決的問題之一。早在20世紀60年代就有學者對此開展了研究，但至今仍受到密切關注[1-2]。其主要原因是隨著公眾環境意識的提高，人們對垃圾管理提出了愈來愈高的要求，垃圾桶數量本身已成為城市垃圾系統模型化研究的必要參數之一[3-4]。
在垃圾投放、收集、運輸和處理或處置的整個體系中，垃圾桶設置既影響垃圾體系前端的投放效果[5-6]，也影響垃圾體系中後端的收集和運輸效率[7-9]。對於開展垃圾分類管理的城市，不僅需要明確垃圾桶總數，而且還需要解決分類垃圾桶的配置比例問題。分類垃圾桶配置已成為整個垃圾分類管理體系的一個重要環節。
北京市從2000年開始在全市范圍內大力推進垃圾分類體系的建設，到2006年年底，具備垃圾分類條件的小區已達1827個[10]。分類小區涉及了多種類型，包括居民小區、事業機關、中小學校、賓館、寫字樓等。目前北京市將生活垃圾分為廚余垃圾、可回收垃圾和其它垃圾3種，不同類型小區配置的垃圾桶比例絕大部分是1:1:1，沒有更細致地考慮垃圾組成差異和小區類別的影響，在一定程度上造成垃圾桶不足或閑置。
城市分類垃圾桶配置數量首先由該城市推行的垃圾分類方式和垃圾各組分的產量所決定[11-13]，由此計算出的各類垃圾所需的垃圾桶數量可以視為理論計算值。實際的需求量往往遠遠大於理論計算值，造成這一差別的原因是分類垃圾桶配置比例和小區的結構特徵對實際需求量有重要影響，而已有的研究很少考慮這兩種因素的影響，造成理論計算與實際應用之間的脫節。本文較為全面地考慮了垃圾桶配置的影響因素，提出了垃圾分類小區分類垃圾桶的配置方法，並以北京市垃圾分類模型社區為例對分類垃圾桶的配置進行了實際估算。
1垃圾分類小區垃圾桶的配置方法
1.1垃圾桶配置量的理論計算
原則上，垃圾桶配置數量就是垃圾總量除以單個桶所能容納的垃圾量。不過垃圾桶的數量還受到垃圾清運次數的影響，清運次數越多，需要的垃圾桶數量就越少。綜合考慮這兩方面因素，垃圾桶配置數量可用下式表示：

其中N是設置的垃圾桶數量；W是垃圾的重量；ω是垃圾桶的清運次數；ε是垃圾容重；B是單個垃圾桶的容積；ζ是垃圾桶的填充系數，表示清運時垃圾桶的填滿程度，通常取0.75～0.9[14]。
將垃圾進行分類投放時，每種類別所需的垃圾桶數量就應該是各自垃圾總量除以單個桶所能容納的垃圾量，由式(1)分別進行計算。但由於垃圾分類率並不總是100%，在實際計算一個地區的垃圾桶數量時需要考慮垃圾分類率的大小，即

式中γ是垃圾分類率，表示某一垃圾組分分類收集的量占該組分總量的百分比。
1.2分類垃圾桶配置比例的判定參數
可回收垃圾、廚余垃圾以及其它垃圾3種類型垃圾桶的理論配置數目可以根據式(1)分別進行計算，得出三者之間的比例。由於在不同產生源這3種垃圾產量及清運次數的不同，由式(1)計算就會得出很多種配置比例，將這種比例形式直接應用會給管理上帶來很大不便。從國內外的實際情況看，垃圾桶的配置比例盡管不同，但同一地區往往只有有限的幾種。這就需要提出一種判定方法或判定參數，能夠根據設定的原則將計算出的理論比例化簡為幾種簡單的比例形式，以便實際應用。
為了便於比較，將3種垃圾桶理論數之間的比值用兩個參數(α，β)來表達，即

式中N1，N2和N3分別代表可回收垃圾桶、廚余垃圾桶和其它垃圾桶的數目。在實際垃圾桶數目的估算中，將採用這兩個參數值來判定垃圾桶的配置比例。（來源：互聯網）
另外，根據垃圾桶配置比例計算出的垃圾桶配置的組數有時會出小數位，需要對出現小數位的數值取整數。比如，假設實際上3種垃圾桶的配置比例為n1:n2:n3，那麼分類垃圾桶的組數gr=(N1+N2+N3)/(n1+n2+n3)。如果gr具有小數位，實際的垃圾桶總數Nr=[Int(gr)+1](n1+n2+n3)，式中Int(gr)表示對gr取整數。
實際小區中分類垃圾桶的配置，除了要考慮該區域的垃圾產生量和成分，還應該綜合考慮小區特點對垃圾桶配置的影響。同樣的垃圾量及成分，不同類型的小區，如居民區、商場、事業區、學校等，其具體的垃圾桶的配置方式也應該有所區別。這里用「配置系數(λ)」的概念來反映這一差別，即
Na=λNr，(4)
式中Na為小區中垃圾桶實際配置數量，配置系數λ需要根據小區實際情況而定。
2北京市分類小區分類垃圾桶配置量估算
2.1垃圾組分及公式系數取值
為了計算方便，這里將整個北京市縮小為1萬人的模型社區，該社區的各種參數都是根據北京市實際數據所得。模型社區內包括各種主要社會活動場所，即居民區、商場、賓館、事業區、學校和寫字樓，它們所產生的垃圾占進入填埋場垃圾總量比為24.60%，14.77%，6.03%，9.57%，29.80%和15.24%，人均垃圾產量為1.096kg/d，其中各產生源的垃圾組分如表1所示[15]。
表1不同產生源的生活垃圾產量

由分類率的定義可知，表1數據為模型社區中垃圾分類率為100%時各垃圾組分的清運量。分類率為0時，垃圾全部混合收集、混合運輸、混合處理，此時清運垃圾中只有其它垃圾。為方便計算，這里假設廚余垃圾和可回收垃圾的分類率一致，因此其它垃圾分類率條件下的各垃圾組分的清運量也可求出。根據公式(1)計算各組分的垃圾桶理論配置量時各個參數取值如表2所示。
表2垃圾桶理論計算公式的系數取值

註：a.容重數據來自文獻[15-16]；b.引入垃圾容重變動系數和高峰時體積變動系數，以消除平均值帶來的誤差[14]；c.對於居民區，由於垃圾的投放時間比較集中，計算時選擇240L，其餘地區產生源選擇了120L作為單個垃圾桶的容積。
2.2分類垃圾桶理論需求量及其配置比例的判定
根據表1和2的數據，由公式(2)可分別計算模型社區不同分類率下6種垃圾產生源的可回收、廚余、其它3種垃圾桶的理論需求量(N1，N2和N3)，如表3所示。由此根據公式(3)計算出判定參數α和β數值，並示於圖1。計算垃圾桶的理論需求量時垃圾分類率(γ)選為50%。

圖1不同垃圾產生源的垃圾桶配置比例判定
由圖1可見，α和β的變化范圍很大，而且數據點分布很分散，相對集中趨勢不明顯，表明理論計算出的垃圾桶配置比例存在無窮多種情況，難以直接實際應用。因此實際應用的垃圾桶配置比例不能夠完全按照理論計算出配置比例，需要進行簡化。
一般情況下，不論什麼類型小區，都會產生其它垃圾，都需要設置其它垃圾桶。具體設置多少其它垃圾桶不同國家的做法不一樣。目前北京市正在大力推進垃圾分類，設置多個其它垃圾桶會對垃圾分類效果產生負面影響，不宜多設。綜合兩方面因素，將其它垃圾桶設為1個。開展垃圾分類的主要目的是將可回收物分出來，各種類型小區垃圾桶配置中可回收物的垃圾桶至少為1。一組垃圾桶總數的設定具有一定的主觀性，需要考慮居民的接受程度，也不能與過去北京市設定一組垃圾桶的總數相差太大。這里將一組垃圾桶總數設定為不超過4個。上述原則可以定量地表示為
N1+N2+N3≤4，N1≥1，N3=1。(5)
根據上述原則，結合α和β的具體數值就可以確定3種垃圾桶之間的比例。當α>2，β<0.3時，即廚余垃圾桶的理論需求量可以忽略不計，另外兩種相近，即N2=0，N1≈N3，將這兩個式子代入(5)式得3種垃圾桶的配置比例為1:0:1。當α>2，β>0.3時，廚余垃圾桶的理論需求量不可以忽略，即N2≥1，N1≥N2。將這兩個式子代入(5)式得3種垃圾桶的配置比例為2:1:1。當α<2，廚余垃圾桶與可回收垃圾桶需求量接近，即N1≈N2，將此式子代入(5)式得到3種垃圾桶的比例為1:1:1。（來源：互聯網）
對於垃圾成分確定的情況下，垃圾分類率越高，其它垃圾所佔的比例越低，在圖1中表現為β值(廚余/其它)越大。從圖1中可見，對於學校、寫字樓、商場和事業區，在Ⅰ區內1:0:1，這也與相應區域廚余垃圾產生量少的實際情況相符，分類率較低時可以不予配置廚余垃圾桶；Ⅱ區分類率較高，配置比例應為可回收:廚余:其它=2:1:1，表示分類率較高時，上述產生源廚余垃圾桶的配置不能再忽略，同時可回收垃圾桶的需求量有較大提高，因此增加設置為兩個。Ⅲ區主要是居民區，不同分類率下的參數均滿足α<2，配置比例為可回收:廚余:其它=1:1:1。而對於賓館，分類率為20%時，α=2，恰位於臨界點，分類率為50%時，α=3.0，β=0.27，兩個參數均與臨界點比較接近，因此賓館在低於50%分類率情況下的垃圾桶配置方式，可以採取混合方式，即在廚余垃圾產生較多的地方，垃圾桶配置比例為可回收:廚余:其它=1:1:1，其餘地方則為可回收:廚余:其它=1:0:1，這些情況與賓館同時包含餐飲和住宿兩大主要活動相符，當分類率大於50%時，配置比例為可回收:廚余:其它=2:1:。
表3 50%分類率情況下不同垃圾產生源的垃圾桶理論配置量及判別系數值

通過上面的討論可知，不同類型的產生源，由於產生的垃圾成分不同，垃圾桶也有不同的配置方式。對於學校、寫字樓、商場、事業區、賓館，隨著源頭分類率的變化，垃圾桶配置形式可以進行相應的調整，而居民區則可以採取不變的方式。
2.3分類垃圾桶需求量的修正
表3中「總計」一列所示的某一產生源垃圾桶的理論需求總量，是3種垃圾桶理論計算值的簡單加和，並沒有考慮到3種垃圾桶的配置比例的影響。根據配置比例對分類垃圾桶需求量的修正稱為一次修正。表4是考慮了配置比例後垃圾桶的計算結果。另外，考慮到實際的垃圾桶數是整數，在計算過程中出現小數位的時候都按1處理。如寫字樓100%分類率時的配置比例為可回收:廚余:其它=2:1:1，理論需求總量為69，則需要69/(2+1+1)=17.25組的垃圾桶，這里就將0.25按1處理，最後的垃圾桶總量是18組，因此修正後的垃圾桶的總需求時為18×(2+1+1)=72個。依次類推，得到6個產生源不同分類率情況下需求量的一次修正值(表4)。
最終垃圾桶的估算需要明確垃圾桶的配置系數λ(式(4))。λ根據典型社區垃圾桶計算值與調查值反算得到。在北京市選取各種類型的比較成熟的垃圾分類小區(代表不同垃圾產生源)，為計算方便相應產生源的理論需求量取50%分類率情況下的數值，這里假定不同分類率情況下配置系數相同。以居住區垃圾桶配置系數的計算為例。實際小區選擇的是北京市宣武區建功南里小區，該小區垃圾日產量0.747t，小區內共配置240L垃圾桶25個。模型社區里居住區的垃圾日產量為2.69t(表2)，分類率50%時垃圾桶的理論需求量為42個(表4)，由此根據定義可計算出居住區實際垃圾桶需求量和理論需求量之間的配置系數2.14。以此類推，求出其它產生源的垃圾桶配置系數如表5所示。需特別指出的是，這里的學校主要指高等院校，其活動可看做居住區和寫字樓的綜合，因此學校的垃圾桶配置系數取二者系數的平均值為3.02；另外，由於商場缺乏相應的資料，相應的垃圾桶配置系數估值為2。
表4不同垃圾產生源的理論需求量的修正值

表5不同垃圾產生源的垃圾桶配置系數λ

根據各產生源垃圾桶的理論需求量和配置系數，分別求出學校、居民、寫字樓、商場、事業區、賓館不同源頭分類率下垃圾桶的實際需求量，模型社區垃圾桶的實際需求量則為六者的加和，如表6所示。
可見，學校、寫字樓、商場、事業區的配置量隨著分類率的提高而增加，而居民和賓館的配置量變化不大。
模型社區中垃圾桶配置量較大的小區是學校和寫字樓，較小的小區是事業區和賓館，而居民區和商場約處於中等水平，這不僅與各自的垃圾產量有關，而且還受到垃圾組分和小區結構的影響。模型社區中垃圾桶的總需求量隨源頭分類率增加而增加，即在模型社區中源頭分類率每增加10%，垃圾桶的實際需求量約增加3.1%。
模型社區作為北京市的一個縮影，可以為北京全市范圍內的垃圾分類推廣工作提供參考。
表6不同分類率下模型社區所需的垃圾桶(120L)數量
（來源：互聯網）
3結論
1)在綜合傳統垃圾桶計算方法的基礎上，提出了分類垃圾桶在不同分類率條件下的配置方法及相應的計算模型，其中包括了垃圾桶配置比例的判定指標和判定方法，小區結構對垃圾桶需求量的修正系數。該方法比較全面地考慮了影響分類垃圾桶配置的因素，具有一定參考價值。
2)根據北京市垃圾產量、成分、分類方式，建立了包括北京市不同類型垃圾分類小區的模型社區，據此估算了各類小區分類垃圾桶的配置比例。不同小區的垃圾桶配置比例對分類率變化的敏感程度不同，其中居民區在不同分類率下可回收、廚余和其它垃圾桶配置比例可以採取不變的方式，均為1:1:1；學校、寫字樓、商場和事業區配置方式隨著源頭分類率的變化需要進行相應調整，在分類率低於50%時，3種垃圾桶配置比例為1:0:1，分類率高於50%時，配置比例為2:1:1；賓館的分類垃圾桶配置比例變化較大。
3)學校、寫字樓、商場、事業區的配置量隨分類率的提高而增加，而居民和賓館的配置量變化不大。源頭分類率每增加10%，整個模型社區的垃圾桶總需求量增加約3.1%。
致謝感謝北京市垃圾渣土管理處在分類小區調研過程中給予的支持和幫助。
參考文獻略