我国村镇生活垃圾处理模式、特性及处理方式

3 村镇生活垃圾主要影响因素分析及产量预测

随着环境库兹涅茨曲线理论（EKC 曲线理论）被运用到城市垃圾排放的研究中，我国城市生活垃圾排放量与收入水平间被认为存在倒U 关系。对于村镇生活垃圾排放量与村镇经济发展水平之间的关系，Huang 等预测符合EKC 曲线理论，即村镇生活垃圾排放量与人均收入之间呈现倒U 曲线的关系，拐点出现在人均纯收入1.75 万元/a时，以此可知当前我国村镇生活垃圾的产生量仍处于上升阶段。

如本文第二部分所述，村镇生活垃圾总量及组成受地域、城乡差异、居民生活习惯等影响。此外，人口密度、居民人均收入、村镇基础建设投资以及居民受教育水平等均发挥着不同程度的作用。由于个体因素无法做定量化研究，因此采用可定量化的因素分析其对村镇生活垃圾产量的影响，并预测村镇生活垃圾的产量。村镇生活垃圾产量与其影响因素之间存在不确定性和模糊性，这两点符合灰色数据特征，灰色关联度恰好可以较好地度量各个因素之间的关联程度。因此，采用灰色关联分析与BP 神经网络组合的方式来预测青岛市村镇生活垃圾产量。

3.1村镇生活垃圾主要影响因素灰色关联分析

对于影响村镇生活垃圾产量的各影响因子，难以确定因子间的数量关系、系统的主要因子和次要因子，这类问题在数学上称之为灰色系统，是概率统计与模糊数学所不能解决的部分。在灰色系统中分析各个因素的主次（影响程度大小），常借力于灰色关联分析。

在此采用灰色关联分析完成对村镇生活垃圾排放量影响因素的分析，选取青岛地区2000~2011年的人口数、农村居民人均生活消费支出、农村居民人均居住面积以及农作物播种面积作为输入向量，人均垃圾产量作为特征因素进行分析。对指标数据的无量纲化采用初值化法，将灰色关联度的分辨系数取为0.5，具体计算结果见表 5。

对于村镇生活垃圾排放量而言，选取的几个影响因素中，灰色关联度大小均大于0.5，对应的灰色关联度大小排序为：农作物播种面积（r4=0.89）>人口数>（r1=0.81）农村居民人均居住面积（r3=0.62）>农村居民人均生活消费支出（r2=0.59）。其中农作物播种面积影响程度最大的原因为：村镇生活垃圾中除了自行消纳的部分外，还包括来源于农业生产过程如大棚所用塑料膜、喷洒农药遗留废弃瓶等，随着现代农业技术设备的推进，先进的技术设备势必带来大量的废弃物；居民人均生活消费支出所对应灰色关联度相对较小，原因有村镇生活垃圾现阶段较少，村镇居民环保意识较弱。

3.2BP 神经网络预测村镇生活垃圾产生量

人工神经网络由许多相互联系的相似处理单元（神经元）组成。人工神经网络结构如图 4 所示，它由输入层、隐含层、输出层组成。每层有多个节点（即神经元），每个箭头带有一定的连接权值，层内各神经元之间无连接。

本文建立的是以时间序列为基础的BP 神经网络模型。BP 算法分两步进行，即正向传播和反向传播。结合上述灰色关联度与BP 神经网络组合来预测青岛市村镇生活垃圾产生量。

由于输入向量的数据具有不同的量纲，对预测模型的输入向量和输出向量进行归一化处理。预测的是青岛市2020 年村镇生活垃圾排放量，结合青岛市“十三五”期间的规划，确定输入向量的大小。网络的初步结构设定为1 个输入单元、1 个隐含层、1 个输出单元，输入、输出变量均为城市生活垃圾清运量。本文所要建立的时间序列模型是输入单元和输出单元均为1 的特殊模型，且输出变量与输入变量的关系比较复杂，因此可适当增加隐含层的神经元数。隐含层神经元作用函数为tansig 函数，输出层神经元作用函数为purelin 线性函数，网络训练函数为动态自适应学习率的贝叶斯正则化算法trainbr 函数。通过多次训练及调整，最终确定隐含层为5 个隐层节点。用trainbr 训练函数得到的网络对青岛村镇生活垃圾产量进行预测，结果见表 5。

结合灰色关联分析和BP 神经网络预测可知，2020 年青岛村镇生活垃圾产量将达到1.186 kg/(人?d)，接近城市生活垃圾产量。以青岛为例辐射全国各省市村镇，我国村镇生活垃圾仍处于强烈增长阶段，村镇生活垃圾带来的农村环境污染问题依旧是环保工作的重点，可知加强村镇生活垃圾处理十分重要。结合前文各地村镇生活垃圾人均日产量、组成的差异以及灰色关联分析结果，除了地域、气候差异，地区人口密度、经济发展水平以及环保类基础设施投入对村镇生活垃圾产量、组成同样影响较深。BP神经网络预测我国村镇生活垃圾产量处于增长极端，而目前村镇生活垃圾回收、转运、处理及管理系统有待健全，对于各区域的村镇生活垃圾需要采取针对性的处理处置方式。

4 现阶段村镇生活垃圾处理存在的问题与建议

我国出台了一系列农村环境治理方面的法律法规：2015 年“水十条”要求到2020 年新增完成环境综合整治的建制村13 万个；《关于全面推进农村垃圾治理的指导意见》中提出到2020 年全国90%以上的村庄生活垃圾得到有效治理；《全国农村环境综合整治“十三五”规划》提出，到2020 年，新增完成环境综合整治的建制村13 万个，累积达到全国建制村总数的三分之一以上。

村镇生活垃圾治理工作仍有一些突出问题。为推动村镇生活垃圾的处理，可集中解决如下几个方面的问题：资源投入、环保意识及技术方法，技术方法包括技术方法选择、实施及管理。

针对这些问题，可从以下方面突破：

（1）充分调研各地现有垃圾堆积量，因地制宜进行转运、处理；

（2）加强教育培训，完善激励奖励机制，着重发展源头分类，全面推进垃圾分类；

（3）完善村镇生活垃圾清运设施和服务，建立高效的清运体系，优化垃圾转运体系；

（4）全面发展垃圾末端回收利用体系，选择合适的垃圾治理模式，加大研发具有村镇垃圾特色的终端处置技术；

（5）针对村镇生活垃圾收运及处置特点，建立村镇生活垃圾环境管理技术体系，建立生活垃圾治理设施投资运营长效机制。

5 结 论

本文系统介绍了我国各地区村镇生活垃圾的特性，概述了当前村镇生活垃圾收运、分类回收现状以及处理模式和处置方式。结合青岛农村地区生活垃圾产量影响因素分析及预测，列出现阶段村镇生活垃圾处理存在的问题并给出建议。

我国村镇地区面广跨度大，村镇生活垃圾具有明显的分散性、极强的地域性，大部分区域人均日产量0.7~1.1 kg/(人?d)，且日渐增长；村镇生活垃圾组分区别于城市垃圾，整体以餐厨垃圾、灰土、木竹为主，南方垃圾水分较高，经济发达地区橡塑类垃圾组分含量较高；村镇生活垃圾处理模式主要以城乡一体、城乡分别及城乡协同为主，基于各地村镇生活垃圾的特点，其处理方式及采用的末端处置方式有所区别。建设美丽乡村、改善农村环境的重中之重是加大村镇生活垃圾处理力度，村镇生活垃圾的产量仍在急剧上升，其收运、分类、回收以及后续的处理模式、处理方式均需多层次综合性地进行考量。

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