“互聯網+”背景下固體廢物管理模式創新研究

于佳 陳萌萌 林敏學 李宇

(安徽大學經濟學院 安徽合肥 230000)

近年來，隨著人們環保意識的提高，社會各界對固體廢物的危害與處置方式的關注度越來越高，逐漸梳理出減量化、無害化、資源化的固體廢物處置理念，并在實踐中取得了一定的治理效果。該文分通過析國內外固體廢物管理模式現狀，找出我國固體廢物管理中存在的問題。再通過BP神經網絡預測近5年在有、無新模式情況下的全國一般工業固體廢物排放量，將二者進行對比，體現新模式的優越性。最后針對如何構建新模式提出建議。期望通過新模式的構建對我國固體廢物資源化做出一定貢獻。

1 國內外固體廢物管理現狀概述

1.1 國內現狀概述

隨著我國工農業生產水平的提高與經濟的增長，人們的生活方式發生了翻天覆地的變化。但是在社會生產力水平迅速提高的同時，環境問題也日益突出，特別是固體廢物的產生量更是連年上升。2018年以來，我國固體廢物年產量已經超過100億t，這些固體廢棄物的種類龐雜，處理難度巨大，對環境的危害性也不容忽視。若不能妥善地處置這些固體廢物垃圾，將會造成嚴重的生態問題。

面對這一現狀，我國固體廢物治理在近20年中取得了一些成績。隨著相關政策的公布、社會共識的增強以及市場潛力的不斷發掘，我國固體廢物處置率和綜合利用率有著顯著提高，同時相關產業也逐漸發展起來。與此同時，以《中華人民共和國固體廢物污染環境防治法》為龍頭、以法規標準為補充的治理體系日趨完善[1]。但是在我國固體廢物管理中同時仍然存在一些問題。在傳統固體廢物管理模式下，中國城市對固體廢物的處理方式一直以成本較低，技術要求不高的填埋、焚燒和堆肥形式為主，其中填埋占據比例更大。而這些方法都比較傳統，很容易會造成二次污染。除固體廢物處理方式較為單一、不合理外，固體廢物管理還存在市場透明度低、信息不對稱現象嚴重，各主體間溝通協作不通暢；產業化、體系化程度低，相關產業分布零散，規模、經營能力參差不齊；公民、企業的資源再利用意識弱；政府監管不到位，市場出現“灰色地帶”等問題。

1.2 國外現狀概述

美國將固體廢物處理產業視作國家環保產業的重要組成部分，在促進國內環保事業發展的同時，也為美國國民創造了更多的就業機會。美國偏好采取恰當的商業模式將環保事業產業化，將城市固體廢物從收集、回收到處理加工乃至再銷售串聯成一個完整而細密的產業鏈。

日本則同樣是“3R”政策的忠實擁護者與踐行者。值得一提的是，日本尤其重視本國居民的環保意識塑造，并提出“環境共有原則”與“環境權為集體性利益原則”等具有社會意義的倡導，鼓勵企業積極主動地去參與清潔生產。日本企業也會將環境問題視作關乎企業發展與存亡的重大議題。日本MSW 的收費制度實行從量制和定額制兩種形式，結合社會發展的特點構建了與城市同步發展的管理模式，縮短了垃圾從產生到處理的距離。

歐盟廢物管理戰略確立了“廢物分級”的處理體系，即遵循“預防或減量—重復使用—循環利用—堆肥—處置”的順序，強調資源化是廢物處理的首選方式和最終發展目標[2]。歐盟對固體廢物的管理體現各階段兼顧的特點，實現物質從產生、流通、消費整個生命周期的管理。

1.3 “互聯網＋”背景下固體廢物管理創新的可能性

現如今，固體廢物的綜合利用和資源化利用被普遍視作固體廢料有效處理的重要突破點。隨著科學技術的發展，互聯網的優勢能夠更好地與其他行業的特點進行融合，從而達到有效利用前者對后者進行優化轉型升級的目的。另外，對固體廢物處理模式的互聯網化有利于將開放、平等、互動的網絡特性運用到固體廢物處理系統中去，實現智能化操作與萬物互聯。比如：各省級自建固體廢物管理信息平臺大多利用移動互聯技術，構建固體廢物移動應用系統，將有關固體廢物的各項工作延伸到移動端，為企業提供足不出戶的對固體廢物整個生命周期的處置[3]。

期望在“互聯網+”背景下，利用相關先進技術與思想，能將固體廢物管理模式有進一步的創新與完善。加強固體廢物污染的機理分析，創新固體廢物治理技術與處置方案，對于發展可持續循環經濟，創建綠色和諧社會具有重要的意義。

2 我國固體廢物治理問題分析

2.1 頂層設計政策法規建設尚不成熟

雖然我國制定了相關的法律法規，各級環保機構在固體廢物治理管理中也積累了不少的經驗，但在具體實施和固體廢物資源化方面仍然缺乏具體細則，并且沒有強有力、長期的激勵措施和制約機制。截至目前，我國關于固體廢物的法律僅有一部《中華人民共和國固體廢物污染環境防治法》，對于其資源化利用的法律仍然處于空缺狀態。

2.2 技術支撐不足

目前，我國固體廢物處理技術尚有很大進步空間，很多都停留在對國外技術的吸收引進階段。高端的自主知識產權技術較少。另外，工業固體廢物處理領域的地方保護主義濃厚進一步限制了清潔生產技術的普及。

2.3 固體廢物管理部門職能錯亂

行業職責不清，參與城市垃圾處理和資源化的部門有近10個，體系復雜，職責交錯不清[4]。政府相關部門之間存在管理缺位、職能交叉錯位的現象，缺乏協調平衡機制，分工不明確，責任不具體，政策難落實。易導致固體廢物回收監管檢測不力甚至在某些領域存在監管“真空”、固體廢物回收處理技術選擇不合理和設備更新升級不及時等一系列問題。

2.4 固體廢物回收管理人員設置不合理

從上到下，固體廢物環境保護主管部門人員少，工作繁重，相當一部分人員沒有經過專業的學習和培訓；由于固體廢物回收專業技術人員培訓機制不完善、培訓教育經費投入不足、支持力度不夠，導致固體廢物回收專業技術人員培訓教育不成熟，專業技術人員難以及時獲取新技術、新理念。

2.5 再生資源回收體系缺失

整體上我國再生資源回收體系缺失，非法小企業、小作坊或個人回收渠道造成合規企業廢物貨源嚴重不足。另外，大量小企業規模小、技術落后、能耗高、資源回收率低、環境污染嚴重。

3 實證分析

3.1 模型選擇

為了解決上述問題，我們提出“互聯網+”背景下新固體廢物管理模式，為了證明其優越性，我們采用構建模型的方法對近5年的一般工業固體廢物排放量進行預測。通過對比有、無新模式存在情況下的預測值來說明新固體廢物管理模式對一般工業固體廢物排放量的影響。基于BP 神經網絡模型具有較強的非線性映射能力，自學習、自適應能力以及較好的容錯能力，我們采用此模型進行預測。

3.2 模型的構建及預測值的計算

3.2.1 模型的構建

（1）變量的選擇。

我們將全國一般工業固體廢物排放量（W）作為輸出變量，將輸入變量分為反映人口因素的第二產業就業人數（P）、反映財富因素的第二產業增加值（AS）、第二產業增加值占比（PS）和工業生產者購進價格指數（PM）以及反映技術因素的一般工業固體廢物綜合利用率（UR）、一般工業固體廢物處置率（DR）[5]這幾個部分。

（2）數據集準備。

表1 是1995—2020 年各變量數據，其中1995—2015年的數據作為訓練模型的數據集，由于未查詢到2016—2020 年全國一般工業固體廢物排放量數據，將其在新舊模式下的預測值作對照。我們將1995—2015年的變量數據按8∶2的比例劃分為訓練集和測試集。

表1 1995—2020年各變量取值

（3）模型參數設置。

輸入層單元數為6，輸出層單元數為1，隱含層數為一層。經過反復測試，隱含層單元數設置為23（如圖1 所示）。最大訓練次數為500，訓練步長為0.1，最小均方誤差為0.000 001。評價指標選擇絕對誤差（MAE）均方根誤差（RMSE）。

圖1 一般工業固體廢物排放量預測模型網絡結構

（4）模型的訓練。

通過Matlab編程，最終得到BP神經網絡訓練過程曲線和測試集預測值與期望值對比圖。圖2橫坐標為模型迭代次數，縱坐標為MSE，可以看出，曲線為訓練集的均方誤差下降曲線。模型在第11 輪以后停止訓練，訓練集均方誤差下降至0.000 000 808，小于設置的最小均方誤差，具體見如圖2所示。圖3橫坐標為測試集樣本序號，縱坐標為一般工業固體廢物排放量的值。根據圖3 和表2 內容可知，模型預測值除第5 個樣本，其余均比較貼近期望值。再觀察其他評價指標，模型相關系數R 為0.867 52，測試集MAE 為2.969 8，RMSE為4.85。綜合來看，模型的預測效果較好。

表2 預測結果與期望值誤差

圖2 BP神經網絡訓練過程曲線

圖3 BP神經網絡預測結果與期望值對比

3.2.2 預測值的計算

（1）傳統模式下我國一般工業固體廢物排放量預測值。通過Matlab編程，將近5年的人口因素、財富因素以及技術因素變量作為輸入變量帶入上述訓練好的模型中，得到2016—2020年我國一般工業固體廢物排放量的預測值，具體情況如表3所示。

表3 傳統模式下2016—2020年我國一般工業固體廢物排放量預測值

（2）新模式下我國一般工業固體廢物排放量預測值。由于新固體廢物管理模式主要對輸入變量中的技術因素產生影響，因此需要對新模式對一般工業固體廢物綜合利用率和處置率的影響程度做合理估計。結合政府的相關政策和固體廢物處理行業發展動態，2001—2015年是我國固體廢物處理興起和快速發展階段，其中2001—2010年我國一般工業固體廢物綜合利用率和處置率增長較快，這可能與這段時間固體廢物處理產業化進程加快有關，綜合利用率年均增長率約2.35%，處置率年均增長率約3.84%。我們推測在新固體廢物管理模式下，2016—2020 年我國一般工業固體廢物綜合利用率年均增長率達2%，處置率年均增長率達3%。

將新的UR、DR值和其余原輸入變量值代入BP神經網絡模型中，得到新固體廢物管理模式下我國一般工業固體廢物排放量預測值，具體情況如表4所示。

表4 新模式下2016—2020年我國一般工業固體廢物排放量預測值

3.2.3 結論

如表5所示，在估計一般工業固體廢物綜合利用率和處置率年均增長率達到2%和3%的前提下，在新固體廢物管理模式下，2016—2020 年全國一般工業固體廢物排放量顯著低于傳統模式，約降低0.3%～1.2%左右。因此，通過實證分析，新固體廢物管理模式具有一定優越性，對我國固體廢物資源化具有一定貢獻作用。因此構建新固體廢物管理模式具有其合理性與必要性。

表5 新舊模式下2016—2020年我國一般工業固體廢物預測值對比

4 建設性對策

上述實證分析只是證明了新模式具有優越性，具體如何構建新模式來針對性解決傳統固體廢物管理模式存在的弊端，給出具體的對策如下。

4.1 新固體廢物管理模式概況介紹

基于我國目前固體廢物產量大、種類雜、回收管理體系不完善、人員設置不合理、環境整治力度不夠等問題，本課題提出搭建創新型固體廢物回收管理平臺，將整個固體廢物回收產業鏈納入平臺，借以構建再生資源體系。該平臺利用3S 技術對固體廢棄物進行監測工作與針對性處理，運用大數據、互聯網+與新媒體技術來完成固體廢物的供需匹配、實現各市場主體之間的信息交互。同時，該管理平臺還將引入市場機制與PPP 模式，以市場為導向，推動定價透明化、交易公平化，以政府為監管，對參與企業進行獎懲，推動固體廢物回收管理行業健康發展。

4.2 具體對策

4.2.1 借助地理3S技術

信息系統是多個學科交叉發展的產物，在環境管理中也有應用[6]。3S技術在固體廢物監測方面大有可為。RS可對不同種類的廢棄物進行監測，對廢棄物進行統一標準分類；通過GPS與GIS技術相結合，在運輸車輛上安裝“黑盒子”，實現對收集點和車輛運輸過程的實時監控。對于車輛異常情況給予報警處理，并及時通知監管人員和運輸車輛司機，保障運輸安全。GIS技術在大量的數據信息的基礎之上構建數據庫并進行程序設計，從而完成對固體廢物回收管理平臺的構建，對固體廢物產生、貯存、運輸、銷毀等數據進行分析,為后續管理決策提供支撐信息。借助3S技術，平臺將實現固體廢物的信息整合、供需匹配，高效搭建信息交互系統與廢料處理決策系統，讓固體廢物可以得到針對性的處理。

4.2.2 大數據管理

大數據管理是一種智能化的主動管理，改變了傳統的固體廢物管理模式，可以推動固體廢物有效利用，并提升環境風險防控能力[7]。將RS技術數據與大數據融合的新型數據分析方式，有別于以往“看圖說話”的傳統管理方式，實現自動識別有效數據，進行大數據模型的動態跟蹤與分析決策。通過收集固體廢物處理技術、固體廢物循環利用案例以及相關政策法規構建數據庫，依據固體廢物種類做出固體廢物處理場地、固體廢物處理方法等決策,為固體廢物的合理處置提供科學建議。

4.2.3 采用互聯網與新媒體技術

互聯網與新媒體的應用使信息從單向的線性傳播轉化為基于供需關系的多向傳播模式，通過該項技術，將原本零散的產業集中起來，實現固體廢物從產生、收集、運輸、貯存、利用到處置的體系化，提高固體廢物回收產業鏈上各類企業的分工協作與各環節的透明度，促進產業鏈各方的溝通交流，打破信息不對等，提高固體廢棄物的利用率與回收率。

4.2.4 引入市場機制，制定行業標準

在新模式中引入市場機制，能夠促進公開競爭的市場化處理渠道的發展，對固體廢物的市場價格進行充分發現。由于現階段固體廢物處理存在固體廢物需求企業分布散、專業化處置機構規模小等問題，對于資源的整理利用能力較弱，通過引入市場機制，進行市場化的適配，可實現供需雙方的理想市場綜合效益。同時，由于新模式下固體廢物的價格與供需由市場主導，市場制的引入會使產業鏈中的企業優勝劣汰，以此改善市場生態。

4.2.5 結合PPP模式明確政府定位

PPP 模式是指由政府與私營企業簽訂長期協議，以提供公共產品和服務為目的，授權私營企業代替政府進行建設或管理公共基礎設施，雙方通過公司合作，從而實現公共效益的最大化。在我國固體廢物管理中政府面臨的工作量大、人員分工不明、運營維護成本高等問題的背景下，PPP 模式作為一種近年來在多項公共領域廣泛運用的模式，將政府納入固體廢物回收管理體系。政府與平臺雙方做好各自所擅長之事，政府負責制定制度并對固體廢物回收產業鏈的運行進行監管；平臺方負責處理與運營工作。這一模式的引入，將提高固體廢物回收管理工作的有效性，并增強新模式的公信力。

5 結語

在新固體廢物管理模式下，固體廢物回收平臺為整個模式的核心，通過平臺將包括產廢方、運廢方、固體廢物處理方、下游企業以及政府各主體納入在一個系統中。平臺負責各方信息的交互，包括公開定價、固體廢物處理方法決策、固體廢物運輸以及處理結果的監督、用戶評價，政府再通過平臺提供的信息對相關企業進行獎懲。通過這一模式，有助于構建再生資源回收體系，提高固體廢物利用率，激勵企業提升固體廢物處理技術，以及產業鏈中各企業的合作。這樣可以彌補我國固廢管理模式中存在的弊端。