基于設計優化策略的新型城市使用垃圾桶設計研究

史耀軍　王新宇　常瑩

摘要：針對城市使用垃圾桶的使用體驗度及使用美觀度，為城市垃圾桶提出設計優化策略并以此設計新型城市使用垃圾桶。通過對垃圾桶的變化發展歷程及對城市垃圾的數據統計，從而發現垃圾桶的設計不足，得到適合城市垃圾桶的設計優化策略及設計思想。針對垃圾桶的設計不足，提出了適合城市垃圾桶的設計優化策略，并以此設計了新型城市使用垃圾桶。該方法及設計可以為城市垃圾桶的設計優化和改進提供參考。

關鍵詞：城市垃圾桶 環境保護 垃圾分類 結構設計 設計研究

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2021）06-0138-04

一、垃圾桶的發展歷程

垃圾桶的變化直接反映出一個城市乃至一個國家的社會文化，也見證了一個國家的變遷。從垃圾桶的變化中體現的人類社會中的變遷及意義是非凡的，也是輝煌的。國內的垃圾桶相對國外而言發展較晚，早期的土坑桶（如圖1所示），尤其在農村更為常見，家家在門口挖一個土坑，這樣就形成了我國最為原始的“垃圾桶”，為人們處理日常垃圾使用，解決了全村垃圾滿地，垃圾袋漫天飛的情況。但久而久之，一個很嚴重的問題隨之而來，就是一旦下雨甚至是刮大風，難免會將土坑桶中的較輕的垃圾吹得滿地都是，隨著社會的發展，人們將一些竹條或者是木頭樁子插在土坑桶四周，但仍然解決不了下雨浸泡過后垃圾味道惡臭等一系列問題。我國早期的土坑桶與其說是一個垃圾桶不如說其實就是一個垃圾坑，無法根本上解決污染的問題。

隨著時代的變遷，人們的生活水平越來越高，在我國的七八十年代，我國出現了從形態學上真正意義的垃圾桶，如編制類垃圾桶，還有用水泥制作的水泥垃圾桶，它們雖然在結構上比較簡單，但從功能的角度來講，可以真正實現儲存垃圾的功能。先說說柵欄桶（如圖2所示），六十年代出生的人對這種桶可能較為熟悉。它由竹片編制而成，制作簡單且攜帶方便，既可以用來存放物品，也可用來傾倒垃圾。但由于柵欄的縫隙太大，這種桶只適用于體積較大的垃圾，那些體積較小的垃圾則會從縫隙中散落出來，在刮風的時候同樣會出現垃圾滿天飛的情況。這種桶一般只限于家里使用，而不為公共使用。八十年代，中國剛剛崛起，人們還不是很富裕，城市管理者們將制作的水泥桶作為大街小巷用的城市垃圾桶，供人們傾倒生活垃圾（如圖3所示）。雖然構造也相對簡單，但比起原先的土坑和柵欄桶，它還是顯現出了較易存放垃圾的優勢。

在中國的1990年前后，由水泥制成的城市垃圾桶已是隨處可見，直到現在有些城市的公共垃圾桶仍然是水泥桶。同時也正是這種公共垃圾桶的出現，讓我國人民開始意識到了環保的重要性。但是由于水泥桶密封性太強，而且街道上的水泥垃圾桶的水泥板護欄又相對較高，人們都懶得去清理。結果是一到夏天，蒼蠅成群，蚊子亂舞，這些都直接影響到了大家的健康生活。

自從1990年起中國大街小巷上的公共垃圾桶除了水泥材質之外，還有木質桶、塑料桶、不銹鋼桶等。由此可以看出，人們在垃圾桶的材料上下了很多功夫。但無論是哪一種，都還只是不對垃圾作任何分類的單桶式垃圾桶，因此在結構上基本是大同小異。九十年代中期，大街上開始出現另一類垃圾桶：桶里面分置兩個小桶，分別存放可回收垃圾和不可回收垃圾，桶箱用不同的顏色標示——這就是我們現在最常用的分類式垃圾桶。有了分類垃圾桶，清潔人員也就不用再花費大量的時間去給垃圾分類，并且可回收垃圾箱的設置也為有價值的垃圾提供了二次利用的機會，減少了可利用資源浪費的現象。分類式垃圾桶（如圖4所示）已逐步取代了過去的單桶式垃圾桶，實行垃圾分類，成了，人們最新潮的環保理念。而隨著時代的發展，分類垃圾桶也不僅是對可回收垃圾和不可回收垃圾作了分類處理。在有的地方，人們還能看到一排排五顏六色的分類垃圾箱。除了區分垃圾的可回收和不可回收性外，還對廚余垃圾、有害垃圾和其他垃圾作了詳細分類。

隨著國家愈來愈重視垃圾分類與回收利用問題，第三方企業開始進入到這個具有潛力的市場中。短短時間內，不同的智能垃圾分類回收箱迅速布局在各個社區。例如美城驛站（如圖5所示），就是一個專門針對居民垃圾分類及廢品回收的智能產品，主要回收紙類、紡織物、塑料/金屬、飲料瓶這四類常見生活垃圾，擁有“分類自助化”、“回收有償化”、“稱重智能化”、“減碳可視化”、“可購買環保袋”的特點。居民將可回收物分類投入箱體后，就能得到相應的環保金。便捷而新穎的“賣廢品”操作吸引了許多居民將家中的廢品拿過來投放。互聯網技術與人工智能與垃圾桶的結合，能在一定程度上促進“生活垃圾資源化、減量化、無害化”目標的達成。

二、城市中垃圾的特征與現狀

城市中垃圾的處理方式，直接決定了一個城市的美觀程度和綜合素質，更是反映出一個城市的發展重視程度。隨著時代的發展，人們的生活垃圾總量也越來越多，類別也是越來越繁雜。自2010年開始到2017年，全國生活垃圾清運量總體趨勢是逐年增加的（如圖6所示），特別是2014年到2015年，生活垃圾清運量同比增長更是達到了6.了%，達到了1.91億噸。2017年全國生活垃圾清運量更是達到了2.16億噸。根據垃圾處理統計可以得知，垃圾分類中占比最多的是廚余垃圾，占比59.3%，其他種類有塑料、紙類、玻璃、織物、木材、金屬以及其他種類，分別占比12.1%、9.1%、3.2%、3.2%、2.1%、0.了%，其他垃圾占比10.3%。（如圖了所示）

經過對國內中國生活垃圾清運量、增長速度及中國生活垃圾組成情況的調查，可以發現：隨著生活品質的提高，廚余垃圾占比最高，而這一部分是最難處理的，往往會將廚余垃圾整體處理，環境污染及垃圾存放地的異味是特別巨大的。隨著時間的推移，中國生活垃圾會越來越多，廚余垃圾會更多。通過社會調查，發現現在中國生活垃圾處理的主要痛點為：由于人口密度大，垃圾過多，有些社區的垃圾不能做到一天一清理;清理時，對清理人員的上呼吸道有很大的影響;由于中國生活垃圾大部分為廚余垃圾，在裝車和搬運時，會在垃圾車及地面上留下污穢，給周圍居民和環保人員帶來很大的影響。

綜上所述，城市垃圾桶的設計，主要取決于密封性、去異味性與環保性這三個衡量標準。

本文著重解決在裝車和搬運時，會在垃圾車及地面上留下污穢，給周圍居民和環保人員帶來很大的影響這一問題，通過對垃圾桶的重新設計，使垃圾桶具備在城市中初步處理垃圾的能力，增加處理垃圾的能力，提高垃圾桶的密封性、去異味性與環保性。

三、現有城市垃圾桶設計現狀

垃圾桶作為一種在城市中隨處可見的公共設施，其環保性、密封性等問題日益受到人們的重視。甚至可以說，垃圾桶是一個城市的城市素養和美觀度的象征。但通過自身對社區居民的走訪調查，發現大多數居民對現有的城市垃圾桶是十分不滿意的，對于不滿意的原因進行統計發現，其中重要的原因之一就是城市垃圾桶的密封性、去異味性與環保性存在很大的不足，其中有關城市垃圾桶的密封性、去異味性與環保性的問題，主要體現在以下幾個方面：

（一）現在的城市垃圾桶普遍較大，且需要主動用手將蓋子打開后才可以將垃圾放入。居民在打開城市垃圾桶的蓋子時的異味較大且鋪面而來，特別是下雨后，沒來得及處理的垃圾會滋生出很多病毒導致垃圾易發霉導致發臭，人體吸入病菌后容易生病，同時，發霉發臭的垃圾會滋生出很多蠅蟲，蠅蟲攜帶很多病毒會隨著蠅蟲的亂飛傳染到貓狗甚至到人體身上，（如圖8所示）。還有一點也比較重要，在設計垃圾桶時，也應該得到重視：人們在打開蓋子時，垃圾桶的蓋子是特別沉甚至是有些臟的，會導致扔垃圾時出現砸傷手的情況。

（二）城市垃圾箱不總清理，有的甚至一周一清理甚至是不清理。大部分的城市垃圾箱是用的硬材質塑料，內表面粗糙度沒有做到十分光滑的程度，雖然做到了耐腐蝕、耐高溫，但是國內的垃圾基本都是湯湯水水混雜的，在扔垃圾時很容易讓垃圾桶內表面存留很多殘渣，加之城管部門每次在回收垃圾時不會對垃圾桶的內表面做清理，甚至做不到定期清理，而且回收垃圾的方式是通過垃圾車將垃圾桶倒置，使垃圾憑借重力脫離垃圾桶（如圖9所示），這也導致了回收垃圾時，不僅不夠美觀甚至影響了市容，在地面上殘留的湯湯水水及部分垃圾滋生了很多病菌，污染了周圍的綠化，使周圍的居民都受到了不同程度的影響。

（三）城市垃圾桶內部空間設計不合理，不能按照垃圾分類表準進行歸類，給城管部門帶了很大影響，也導致了很多垃圾桶并不能放置很多垃圾就已經滿了，浪費了很多公共資源。根據調查走訪可知，中國絕大部分的垃圾是將垃圾放入垃圾袋后再放入城市垃圾桶中（如圖10所示），導致不能回收的垃圾及能回收的垃圾都混雜在一起，特別是不同處理方式的垃圾也混放在一起，浪費了很多人力、物力及財力，不符合國家制定的垃圾分類準則，更沒有遵守國家規定的節能減排計劃，浪費了許多寶貴的公共資源。

（四）部分轄區內的垃圾桶配置及其整體管理出現很大問題，在社區人員配置甚至是物業的人員配置上出現很大問題。一些較好的社區配置的人員十分負責，物業也是一天一清理每一戶的垃圾，兩個人員負責一個單元，清理得很干凈，且負責，每一層的垃圾桶也是十分干凈，沒有任何異味。根據調查走訪得知，一些較老的小區分配的垃圾桶遠遠低于較新街區的垃圾桶數量，雖然老城區較破但居住的人口密度相比新程度較大，加之管理人員不及時清理，居民投訴之后相應的管理部門也不能按時解決，導致老城區越來越破，越來越缺乏管理，造成了很多環境污染及人文矛盾。

綜上所述，如今城市垃圾桶的設計沒有做到因地制宜，沒有做到根據人口密度進行布置，排布。特別是在城市垃圾桶的功能上，僅僅起到了一個將各門各戶的垃圾集中在一起的功能，并不能將垃圾進行分類，甚至是打包，初步處理的功能。

四、城市使用垃圾桶優化策略及設計

（一）城市使用垃圾桶優化策略

（1）城市使用垃圾桶外觀設計優化策略

城市垃圾桶對外觀設計要點主要為：在一定程度上做到美觀，要在一定程度上做到讓人們自主地將垃圾進行投遞，并且在投放時在顏色層面，語音提醒層面對人們進行分類的提醒。

在顏色層面可以按照國家規定的垃圾分類標準進行按照顏色的進行分類（如圖11）。可回收垃圾為藍色，包括生活垃圾中沒有被污染的適合被回收和被再利用的垃圾，如玻璃類、塑料類、金屬類等。綠色是廚余垃圾，是指家庭中產生的有機易腐爛垃圾，包括食品交易、制作過程中廢棄的以及剩余的食品和食物，如骨骼內臟、果皮等。紅色為有害垃圾，是指會對人體健康或者自然環境造成直接甚至是潛在危險的有害物質，如廢電池、廢墨盒以及廢燈管等。灰色是其他垃圾，是指除可回收物品、廚余垃圾，有害垃圾以外的生活垃圾，例如，紙尿片、煙頭、瓦片塵土等。

在語音提醒層面上，可以將可回收的垃圾進行語音播放，甚至可以將LED顯示屏鑲嵌在垃圾桶上作為提醒及普及，盡可能地將垃圾再進入垃圾桶前大體進行分類。

（2）城市使用垃圾桶分類功能設計優化策略

城市垃圾桶的分類功能是特別重要的一個功能，而現在的城市垃圾桶是依靠人們的自覺進行分類的，等垃圾回收公司統一運載回垃圾處理廠后，再進行統一的分類，焚燒，這樣大大增加了運輸及回收成本。

隨著人工智能的發展，機器視覺走進了我們的生活，因此，在設計垃圾桶時，應該將機器視覺分類設計在垃圾桶中，再由簡單的機械結構進行簡單分類。按照可回收物品、廚余垃圾、有害垃圾及其他垃圾進行分類。如果考慮成本問題，可以先按照是否有害進行分類，或者是否是液體進行分類。

（3）城市使用垃圾桶密閉功能設計優化策略

城市垃圾桶對密封功能是十分需要的，也是對環境的一種保護，更是對城市美觀的一種保護。對于密封功能有很多種方式，比如說液壓、紙盒整體打包，在提升環境保護的同時，將垃圾進行妥善的密封處理。可以將垃圾桶設計成拆分式，將城市垃圾桶設計成主體及內倉兩部分，內倉密封，每次垃圾回收公司將內倉抽出并且進行更換，然后將裝滿垃圾并且進行簡單歸類的垃圾內倉運回公司進行再次分類處理。

（4）城市使用垃圾桶投遞口設計優化策略

在城市使用垃圾桶的投遞口進行放大化處理，并且設計投遞口可伸縮變大化，方便投遞大型垃圾，將垃圾投遞口加設2級門，防止垃圾異味外泄。

（5）城市使用垃圾桶桶蓋設計優化策略

傳感器技術已經擁有很長的發展歷史，可以有效地解決再扔垃圾時需要手動將垃圾桶拉開臟手的問題，在有人接近想要扔垃圾時，垃圾桶將自動將桶蓋打開，方便人們的使用。

除了城市使用垃圾桶設計優化策略之外，城市垃圾桶清理以及回收的整個服務質量也應該有所改進，本文針對哈爾濱市的垃圾回收及處理的服務流程提出了簡要的展望，在改進并且優化設計城市垃圾桶的同時，可以作為一定的參考：

（1）將回收的時間點進行調整，根據所在街區的整體生活外出頻率進行時間的調整，重新分配回收時間。

（2）根據片區人員居住密集程度將垃圾桶數量進行合理分配，居住密集的地方多安放垃圾桶，并且將回收頻率增大。

（二）城市使用垃圾桶優化設計

根據城市使用垃圾桶優化策略，同時結合國內的城市垃圾桶使用現狀，設計了（如圖12所示）分為有害垃圾、其他垃圾、可回收垃圾及廚余垃圾四個垃圾模塊的新型城市使用垃圾桶。垃圾桶采用鋁合金設計，耐腐蝕，耐高溫。

新型城市使用垃圾桶具有開合式頂部垃圾桶蓋（如圖13所示），當人把垃圾放在上面時，可進行掃描，識別是何種垃圾后，開口打開將垃圾滑入相應的垃圾桶中。避免了有味道的氣體的擴散，同時也避免了類似普通垃圾桶打開時，弄臟市民手的情況發生。

當新型城市用垃圾桶任意一個分類桶裝滿時，相應的垃圾桶的三角指示燈會亮起，不再接收此類垃圾的投遞，同時會給所在片區的環衛人員發送消息。當環衛人員接到通知到達后，新型城市用垃圾箱已滿的垃圾桶會彈出（如圖14所示），環衛人員將已經打包好的垃圾袋拉出來然后再把已經打包好的垃圾袋放入在垃圾車內。避免了在回收垃圾時，弄臟地面及垃圾桶情況發生，同時，最大程度地改善了因垃圾回收不及時導致的環境污染問題。

結論

現如今，城市垃圾桶已經成為城市必不可少的一個城市物品，也是廣大市民每天都要接觸的。城市垃圾桶的美觀度、密封度以及整潔度早已經成為人們心中的衡量標準。本文針對目前城市垃圾桶存在的問題，通過垃圾桶的變化發展歷程及對城市垃圾的數據統計分析了垃圾桶的設計不足，根據不足分別在城市使用垃圾桶外觀設計、城市使用垃圾桶分類功能設計、城市使用垃圾桶密閉功能設計、城市使用垃圾桶投遞口設計以及城市使用垃圾桶桶蓋設計提出了優化策略并以此設計了新型新型城市使用垃圾桶。為城市垃圾桶的設計思路提供了一條新想法。