“互联网+”背景下固体废物管理模式创新研究

于佳 陈萌萌 林敏学 李宇

(安徽大学经济学院 安徽合肥 230000)

近年来，随着人们环保意识的提高，社会各界对固体废物的危害与处置方式的关注度越来越高，逐渐梳理出减量化、无害化、资源化的固体废物处置理念，并在实践中取得了一定的治理效果。该文分通过析国内外固体废物管理模式现状，找出我国固体废物管理中存在的问题。再通过BP神经网络预测近5年在有、无新模式情况下的全国一般工业固体废物排放量，将二者进行对比，体现新模式的优越性。最后针对如何构建新模式提出建议。期望通过新模式的构建对我国固体废物资源化做出一定贡献。

1 国内外固体废物管理现状概述

1.1 国内现状概述

随着我国工农业生产水平的提高与经济的增长，人们的生活方式发生了翻天覆地的变化。但是在社会生产力水平迅速提高的同时，环境问题也日益突出，特别是固体废物的产生量更是连年上升。2018年以来，我国固体废物年产量已经超过100亿t，这些固体废弃物的种类庞杂，处理难度巨大，对环境的危害性也不容忽视。若不能妥善地处置这些固体废物垃圾，将会造成严重的生态问题。

面对这一现状，我国固体废物治理在近20年中取得了一些成绩。随着相关政策的公布、社会共识的增强以及市场潜力的不断发掘，我国固体废物处置率和综合利用率有着显著提高，同时相关产业也逐渐发展起来。与此同时，以《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》为龙头、以法规标准为补充的治理体系日趋完善[1]。但是在我国固体废物管理中同时仍然存在一些问题。在传统固体废物管理模式下，中国城市对固体废物的处理方式一直以成本较低，技术要求不高的填埋、焚烧和堆肥形式为主，其中填埋占据比例更大。而这些方法都比较传统，很容易会造成二次污染。除固体废物处理方式较为单一、不合理外，固体废物管理还存在市场透明度低、信息不对称现象严重，各主体间沟通协作不通畅；产业化、体系化程度低，相关产业分布零散，规模、经营能力参差不齐；公民、企业的资源再利用意识弱；政府监管不到位，市场出现“灰色地带”等问题。

1.2 国外现状概述

美国将固体废物处理产业视作国家环保产业的重要组成部分，在促进国内环保事业发展的同时，也为美国国民创造了更多的就业机会。美国偏好采取恰当的商业模式将环保事业产业化，将城市固体废物从收集、回收到处理加工乃至再销售串联成一个完整而细密的产业链。

日本则同样是“3R”政策的忠实拥护者与践行者。值得一提的是，日本尤其重视本国居民的环保意识塑造，并提出“环境共有原则”与“环境权为集体性利益原则”等具有社会意义的倡导，鼓励企业积极主动地去参与清洁生产。日本企业也会将环境问题视作关乎企业发展与存亡的重大议题。日本MSW 的收费制度实行从量制和定额制两种形式，结合社会发展的特点构建了与城市同步发展的管理模式，缩短了垃圾从产生到处理的距离。

欧盟废物管理战略确立了“废物分级”的处理体系，即遵循“预防或减量—重复使用—循环利用—堆肥—处置”的顺序，强调资源化是废物处理的首选方式和最终发展目标[2]。欧盟对固体废物的管理体现各阶段兼顾的特点，实现物质从产生、流通、消费整个生命周期的管理。

1.3 “互联网＋”背景下固体废物管理创新的可能性

现如今，固体废物的综合利用和资源化利用被普遍视作固体废料有效处理的重要突破点。随着科学技术的发展，互联网的优势能够更好地与其他行业的特点进行融合，从而达到有效利用前者对后者进行优化转型升级的目的。另外，对固体废物处理模式的互联网化有利于将开放、平等、互动的网络特性运用到固体废物处理系统中去，实现智能化操作与万物互联。比如：各省级自建固体废物管理信息平台大多利用移动互联技术，构建固体废物移动应用系统，将有关固体废物的各项工作延伸到移动端，为企业提供足不出户的对固体废物整个生命周期的处置[3]。

期望在“互联网+”背景下，利用相关先进技术与思想，能将固体废物管理模式有进一步的创新与完善。加强固体废物污染的机理分析，创新固体废物治理技术与处置方案，对于发展可持续循环经济，创建绿色和谐社会具有重要的意义。

2 我国固体废物治理问题分析

2.1 顶层设计政策法规建设尚不成熟

虽然我国制定了相关的法律法规，各级环保机构在固体废物治理管理中也积累了不少的经验，但在具体实施和固体废物资源化方面仍然缺乏具体细则，并且没有强有力、长期的激励措施和制约机制。截至目前，我国关于固体废物的法律仅有一部《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》，对于其资源化利用的法律仍然处于空缺状态。

2.2 技术支撑不足

目前，我国固体废物处理技术尚有很大进步空间，很多都停留在对国外技术的吸收引进阶段。高端的自主知识产权技术较少。另外，工业固体废物处理领域的地方保护主义浓厚进一步限制了清洁生产技术的普及。

2.3 固体废物管理部门职能错乱

行业职责不清，参与城市垃圾处理和资源化的部门有近10个，体系复杂，职责交错不清[4]。政府相关部门之间存在管理缺位、职能交叉错位的现象，缺乏协调平衡机制，分工不明确，责任不具体，政策难落实。易导致固体废物回收监管检测不力甚至在某些领域存在监管“真空”、固体废物回收处理技术选择不合理和设备更新升级不及时等一系列问题。

2.4 固体废物回收管理人员设置不合理

从上到下，固体废物环境保护主管部门人员少，工作繁重，相当一部分人员没有经过专业的学习和培训；由于固体废物回收专业技术人员培训机制不完善、培训教育经费投入不足、支持力度不够，导致固体废物回收专业技术人员培训教育不成熟，专业技术人员难以及时获取新技术、新理念。

2.5 再生资源回收体系缺失

整体上我国再生资源回收体系缺失，非法小企业、小作坊或个人回收渠道造成合规企业废物货源严重不足。另外，大量小企业规模小、技术落后、能耗高、资源回收率低、环境污染严重。

3 实证分析

3.1 模型选择

为了解决上述问题，我们提出“互联网+”背景下新固体废物管理模式，为了证明其优越性，我们采用构建模型的方法对近5年的一般工业固体废物排放量进行预测。通过对比有、无新模式存在情况下的预测值来说明新固体废物管理模式对一般工业固体废物排放量的影响。基于BP 神经网络模型具有较强的非线性映射能力，自学习、自适应能力以及较好的容错能力，我们采用此模型进行预测。

3.2 模型的构建及预测值的计算

3.2.1 模型的构建

（1）变量的选择。

我们将全国一般工业固体废物排放量（W）作为输出变量，将输入变量分为反映人口因素的第二产业就业人数（P）、反映财富因素的第二产业增加值（AS）、第二产业增加值占比（PS）和工业生产者购进价格指数（PM）以及反映技术因素的一般工业固体废物综合利用率（UR）、一般工业固体废物处置率（DR）[5]这几个部分。

（2）数据集准备。

表1 是1995—2020 年各变量数据，其中1995—2015年的数据作为训练模型的数据集，由于未查询到2016—2020 年全国一般工业固体废物排放量数据，将其在新旧模式下的预测值作对照。我们将1995—2015年的变量数据按8∶2的比例划分为训练集和测试集。

表1 1995—2020年各变量取值

（3）模型参数设置。

输入层单元数为6，输出层单元数为1，隐含层数为一层。经过反复测试，隐含层单元数设置为23（如图1 所示）。最大训练次数为500，训练步长为0.1，最小均方误差为0.000 001。评价指标选择绝对误差（MAE）均方根误差（RMSE）。

图1 一般工业固体废物排放量预测模型网络结构

（4）模型的训练。

通过Matlab编程，最终得到BP神经网络训练过程曲线和测试集预测值与期望值对比图。图2横坐标为模型迭代次数，纵坐标为MSE，可以看出，曲线为训练集的均方误差下降曲线。模型在第11 轮以后停止训练，训练集均方误差下降至0.000 000 808，小于设置的最小均方误差，具体见如图2所示。图3横坐标为测试集样本序号，纵坐标为一般工业固体废物排放量的值。根据图3 和表2 内容可知，模型预测值除第5 个样本，其余均比较贴近期望值。再观察其他评价指标，模型相关系数R 为0.867 52，测试集MAE 为2.969 8，RMSE为4.85。综合来看，模型的预测效果较好。

表2 预测结果与期望值误差

图2 BP神经网络训练过程曲线

图3 BP神经网络预测结果与期望值对比

3.2.2 预测值的计算

（1）传统模式下我国一般工业固体废物排放量预测值。通过Matlab编程，将近5年的人口因素、财富因素以及技术因素变量作为输入变量带入上述训练好的模型中，得到2016—2020年我国一般工业固体废物排放量的预测值，具体情况如表3所示。

表3 传统模式下2016—2020年我国一般工业固体废物排放量预测值

（2）新模式下我国一般工业固体废物排放量预测值。由于新固体废物管理模式主要对输入变量中的技术因素产生影响，因此需要对新模式对一般工业固体废物综合利用率和处置率的影响程度做合理估计。结合政府的相关政策和固体废物处理行业发展动态，2001—2015年是我国固体废物处理兴起和快速发展阶段，其中2001—2010年我国一般工业固体废物综合利用率和处置率增长较快，这可能与这段时间固体废物处理产业化进程加快有关，综合利用率年均增长率约2.35%，处置率年均增长率约3.84%。我们推测在新固体废物管理模式下，2016—2020 年我国一般工业固体废物综合利用率年均增长率达2%，处置率年均增长率达3%。

将新的UR、DR值和其余原输入变量值代入BP神经网络模型中，得到新固体废物管理模式下我国一般工业固体废物排放量预测值，具体情况如表4所示。

表4 新模式下2016—2020年我国一般工业固体废物排放量预测值

3.2.3 结论

如表5所示，在估计一般工业固体废物综合利用率和处置率年均增长率达到2%和3%的前提下，在新固体废物管理模式下，2016—2020 年全国一般工业固体废物排放量显著低于传统模式，约降低0.3%～1.2%左右。因此，通过实证分析，新固体废物管理模式具有一定优越性，对我国固体废物资源化具有一定贡献作用。因此构建新固体废物管理模式具有其合理性与必要性。

表5 新旧模式下2016—2020年我国一般工业固体废物预测值对比

4 建设性对策

上述实证分析只是证明了新模式具有优越性，具体如何构建新模式来针对性解决传统固体废物管理模式存在的弊端，给出具体的对策如下。

4.1 新固体废物管理模式概况介绍

基于我国目前固体废物产量大、种类杂、回收管理体系不完善、人员设置不合理、环境整治力度不够等问题，本课题提出搭建创新型固体废物回收管理平台，将整个固体废物回收产业链纳入平台，借以构建再生资源体系。该平台利用3S 技术对固体废弃物进行监测工作与针对性处理，运用大数据、互联网+与新媒体技术来完成固体废物的供需匹配、实现各市场主体之间的信息交互。同时，该管理平台还将引入市场机制与PPP 模式，以市场为导向，推动定价透明化、交易公平化，以政府为监管，对参与企业进行奖惩，推动固体废物回收管理行业健康发展。

4.2 具体对策

4.2.1 借助地理3S技术

信息系统是多个学科交叉发展的产物，在环境管理中也有应用[6]。3S技术在固体废物监测方面大有可为。RS可对不同种类的废弃物进行监测，对废弃物进行统一标准分类；通过GPS与GIS技术相结合，在运输车辆上安装“黑盒子”，实现对收集点和车辆运输过程的实时监控。对于车辆异常情况给予报警处理，并及时通知监管人员和运输车辆司机，保障运输安全。GIS技术在大量的数据信息的基础之上构建数据库并进行程序设计，从而完成对固体废物回收管理平台的构建，对固体废物产生、贮存、运输、销毁等数据进行分析,为后续管理决策提供支撑信息。借助3S技术，平台将实现固体废物的信息整合、供需匹配，高效搭建信息交互系统与废料处理决策系统，让固体废物可以得到针对性的处理。

4.2.2 大数据管理

大数据管理是一种智能化的主动管理，改变了传统的固体废物管理模式，可以推动固体废物有效利用，并提升环境风险防控能力[7]。将RS技术数据与大数据融合的新型数据分析方式，有别于以往“看图说话”的传统管理方式，实现自动识别有效数据，进行大数据模型的动态跟踪与分析决策。通过收集固体废物处理技术、固体废物循环利用案例以及相关政策法规构建数据库，依据固体废物种类做出固体废物处理场地、固体废物处理方法等决策,为固体废物的合理处置提供科学建议。

4.2.3 采用互联网与新媒体技术

互联网与新媒体的应用使信息从单向的线性传播转化为基于供需关系的多向传播模式，通过该项技术，将原本零散的产业集中起来，实现固体废物从产生、收集、运输、贮存、利用到处置的体系化，提高固体废物回收产业链上各类企业的分工协作与各环节的透明度，促进产业链各方的沟通交流，打破信息不对等，提高固体废弃物的利用率与回收率。

4.2.4 引入市场机制，制定行业标准

在新模式中引入市场机制，能够促进公开竞争的市场化处理渠道的发展，对固体废物的市场价格进行充分发现。由于现阶段固体废物处理存在固体废物需求企业分布散、专业化处置机构规模小等问题，对于资源的整理利用能力较弱，通过引入市场机制，进行市场化的适配，可实现供需双方的理想市场综合效益。同时，由于新模式下固体废物的价格与供需由市场主导，市场制的引入会使产业链中的企业优胜劣汰，以此改善市场生态。

4.2.5 结合PPP模式明确政府定位

PPP 模式是指由政府与私营企业签订长期协议，以提供公共产品和服务为目的，授权私营企业代替政府进行建设或管理公共基础设施，双方通过公司合作，从而实现公共效益的最大化。在我国固体废物管理中政府面临的工作量大、人员分工不明、运营维护成本高等问题的背景下，PPP 模式作为一种近年来在多项公共领域广泛运用的模式，将政府纳入固体废物回收管理体系。政府与平台双方做好各自所擅长之事，政府负责制定制度并对固体废物回收产业链的运行进行监管；平台方负责处理与运营工作。这一模式的引入，将提高固体废物回收管理工作的有效性，并增强新模式的公信力。

5 结语

在新固体废物管理模式下，固体废物回收平台为整个模式的核心，通过平台将包括产废方、运废方、固体废物处理方、下游企业以及政府各主体纳入在一个系统中。平台负责各方信息的交互，包括公开定价、固体废物处理方法决策、固体废物运输以及处理结果的监督、用户评价，政府再通过平台提供的信息对相关企业进行奖惩。通过这一模式，有助于构建再生资源回收体系，提高固体废物利用率，激励企业提升固体废物处理技术，以及产业链中各企业的合作。这样可以弥补我国固废管理模式中存在的弊端。