基于可持续理念的城市垃圾处理服务系统设计研究

姜彦欣

摘要：为发掘现有城市垃圾分类中各个痛点及希望点，探索出城市垃圾分类的服务设计发展路径，来满足当代社会可持续发展需求。调查分析国内外城市垃圾处理现状，梳理城市垃圾处理的流程和利益相关者完善居民垃圾分类的途径和信息获取，设计来一套基于可持续理念的城市垃圾处理服务系统设计。提出促进居民垃圾分类的相应策略，提出基于垃圾循环的处理方法“分类分装分运输”的分类构思。可持续的设计需要从系统和全局出发，系统的设计以环境影响最小化、资源使用最佳为基本目的去达到“零废弃”的循环利用，来达到城市垃圾可持续化。

关键词：可持续设计 城市垃圾处理 垃圾分类 系统设计 零废弃

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2023）21-0058-04

Abstract：From the current situation，the system solution of urban waste treatment is explored based on sustainable design，and the design thinking is emphasized from multiple angles and systems.Investigate and analyze the current situation of domestic and foreign urban waste treatment，sort out the process of urban waste treatment and the ways for stakeholders to improve the classification of household waste and information acquisition，and design a set of urban waste treatment service system based on the sustainable concept.Put forward three strategies to promote the classification of residents garbage，and put forward the classification concept of "classification，packaging and transportation" based on the garbage recycling treatment method.Sustainable design needs to start from the system and the overall situation. The basic purpose of the system design is to minimize the environmental impact and optimize the use of resources to achieve"zero waste" recycling and achieve the sustainability of urban garbage.

Keywords：Sustainable design Urban waste treatment Garbage classification System design Zero Waste

引言

工业革命极大丰富了物质文明，社会快速发展，“消费主义”盛行，许多辉煌文明被创造的同时，同时“从摇篮到摇篮”的生态平衡被打破，真正的垃圾也被创造了出来。从设计价值和设计伦理道德两个层面来看，设计的核心任务是解决问题，但是设计也不仅仅是设计，而是被赋予了新的社会功能，設计师必须承担一定的社会责任，所以如何建立个人、社会和自然和谐共处的生态平衡圈是值得思考的。党的十九大报告提出“加快生态文明体制改革，建设美丽中国”的重要部署，明确要求了“加强固体废弃物和垃圾处置”，可持续设计是未来重要的设计主题。近几年来，生态平衡被打破引发了一系列的后果，例如极端气候，环境污染和资源枯竭，所以未来可持续发展将是全人类所面临的重大课题。上海、杭州、厦门、郑州等城市相继出台垃圾分类，随着垃圾分类的逐步发展，中国居民逐渐认识到垃圾分类的必要性，本文在垃圾分类总趋势的背景下，讨论当前城市垃圾分类的难点和发展前景，探讨城市垃圾分类系统的发展路径，来满足当代社会可持续发展需求。

一、可持续设计内涵及其发展

（一）可持续设计内涵

可持续产品设计最早在1986年出版的著作《DESIGN FOR THE REAL WORLD》中被提出。20世纪中叶，欧洲工业设计师认为设计师应利用科学资源为人类社会开发更加合理与环保的产品，同时还要不断避免劣质有毒有害的工业产品[1]。米兰理工大学设计系Ezio Manzini教授将可持续设计定义为“在整个生产和消费周期中设计和开发可持续解决方案的战略项目活动……产品和服务集成和规划系统，最终目标是以服务和服务取代有形产品”。[2]所以，可持续设计是一种需要同时考虑环境、道德、社会问题等角度的设计策略，系统化而非单从某一方面进行设计思考和探索。而随着人们对这个理想的持续发扬与逐步完善，就形成了工业可持续发展的设计理念。而可持续发展理念则可以理解为，不但可以适应现代人的生活需求，而且同时还不能够损害子孙后代的共同利益的发展思想。可持续发展既包括经济与科技的持续性发展，还包括自然与社会的持续性发展。随着可持续发展理念的深入发展，随之衍生可持续设计的概念，并不是单纯的可持续性设计，而是要具有可持续性发展特点的策略设计。

（二）可持续设计的发展

近几年来，生态平衡被打破引发了一系列后果，例如极端气候，环境污染和资源枯竭，所以未来可持续发展将是全人类所面临的重大课题。可持续概念在多个学科领域被研究，如社会学、设计学和计算机科学等各个领域。设计师企图从更深层次上探索工业设计与人类永恒发展的关系，建立人-社会-自然环境之间的一种协调发展机制，“绿色设计”和“低碳设计”等都是持续设计的重要探索。总而言之，可持续发展的概念是在人与自然和谐共处的基础上，开发满足当今世界需要并考虑到后代可持续发展需要的产品、服务或系统。在目前研究中，主要包括可持续生活方式、消费方式、可持续社区、可持续能源和工程技术，这些通常需要服务系统设计理念。

二、城市垃圾处理研究现状

（一）国内外研究现状

在国外，发达国家的城市垃圾处理研究起步较早，已经发展了数十年，其处理方式也随着技术的进步和经济的发展而发生了改变。例如，日本从1974年开始进行垃圾分类处理，将垃圾分为可燃、不可燃、资源型、大型和有害垃圾5类，并将垃圾处理与环境教育和环境相结合[3]。国外大部分的城市垃圾采用先分类收集再在回收中心进行回收的方式进行处理。在离开了回收中心之后，根据对环境的影响和重复使用的程度，将这些不同的垃圾由高到低的程度分为预防、二次使用、物质再生、能源转化、掩埋5个层次。以瑞典为例，其垃圾燃烧率在整个欧盟中最高，其中半数的垃圾都会被投入到焚烧炉中，而其所产生的热量也得到了充分利用。美国、加拿大等国的城市生活垃圾仍然以填埋为主，但是填埋率大幅降低，单一的填埋场规模扩大，约占60%～70%，但是回收比例较高，为20%～30%，其余焚烧比例占10%。而中国因堆肥技术和焚烧技术处于相对落后状态，长期以来，我国大部分城市垃圾大多采用露天堆放、自然填埋等方法进行清理，不仅浪费了大量的宝贵土地资源，对环境也产生了严重污染。尤其是垃圾填埋场的渗水，由于没有得到有效治理，造成了严重的水资源及环境污染。

总的来说，垃圾从产生到回收利用的过程中，应该不断促进城市垃圾处理过程的标准化和系统化，尽可能实现节约资源、发展可持续以及回收利用最大化。

（二）中国城市垃圾处理现状

1.近年来的城市垃圾产量与回收利用统计

据有关资料，我国的垃圾累计量已达到60亿吨，占地5亿平方米，全国三分之二的城市被垃圾包围，并且还在以每年数万吨的速度在不断增加，但是回收利用率和增速处于一个降低的水平，如图1和图2所示。而所谓的“垃圾围城”的现象，部分原因在于我国目前尚无健全的，且执行力度较大的垃圾分类法律体系。没有标准化的城市废弃物回收管理制度，仅仅靠公民的自我环保意识，很难实现真正的城市废弃物分类回收和处理。另外，目前中国的城市生活垃圾处理回收率相对较低，全国平均水平也不足10%，大大落后发达国家，发达国家的城市生活垃圾回收率可达50%以上。但是，我国近90%的大中城市都设置了垃圾箱，希望通过设置不同类型的垃圾桶来促进生活垃圾的分类投放，分类的主要标准是可循环利用和不可循环利用，结果是并不能实现实质性的垃圾分类。基于此，不少省市也曾在制度建设、政策完善和措施实施等各方面进行摸索和试验，专家也曾对这一现象进行了广泛的调查研究，但成效甚微，甚至在短期内也没有明显改进。

2.城市垃圾处理方式

建立分类投放、收集、运输和处理回收的垃圾处理系统是最节省资源也是最有效的处理方式，目前的处理技术主要有填埋、堆肥、焚烧3种。其中，垃圾分类投放和垃圾收集的不可控性最大，涉及垃圾生产者，回收者、政府和大自然（地理条件、气候特征等）。所以实际情况是我国的垃圾收集大都采用混合收集法，整个过程需要大量的人力、财力与物力，且国内的大部门技术设备需要引进而来。例如，现在的堆肥技术还很落后，用城市垃圾堆积而来的混合肥料，不仅杂质多，而且使用成本高，利用率低，不利于农业生产，最终影响到市场的发展。焚烧厂也大多处于较低的发展水平，难以正常运转和满足污染控制标准。

当前，我国对城市生活垃圾进行了分类和设计。但总体来说，它们都是按照国家的资源回收和处理能力来设计的。对国外的城市生活垃圾分类进行了归纳和分析，发现了大多数城市的垃圾都是根据垃圾的种类、组成、数量，以及本地的资源回收和处置方法来进行分类的。例如日本将垃圾分为资源类、粗大类垃圾类、可燃类、不可燃类、有害垃圾；新加坡通常将垃圾分为生活类、塑料资源类、纸箱板类、金属类、家电类、电池类；韩国将垃圾分为生活类、食物類、可回收类、有害类。以上3个国家在进行垃圾分完类之后分别送往对应的处理厂进行处理。我国的垃圾分类和处置方法日益增多，目前已将其划分为厨余、可回收、有害、其他4类垃圾；在我国目前垃圾的一般处理流程主要是先由垃圾车在城市各个街道的垃圾点收集，例如垃圾桶、小型处理站等收集运送至各个城区的二级垃圾站，经过垃圾站的压缩、回收处理后又运送至一级垃圾站进行最后的焚烧、填埋等技术处理。

总的来说，垃圾可以很有价值，但是现有的处理技术难以实现其资源价值，不论是从设计伦理还是可持续发展的责任出发，基于可持续设计理念，从整体出发，构建完备的城市垃圾处理系统是很有价值和意义的。

三、基于可持续设计理念的城市垃圾处理服务系统设计策略

（一）垃圾城市节点分析

最好的处置方法就是将废物的价值重新加以利用，并将其当作一种新的能源。每一种废物都有其特定的用途，并进行特殊的再循环。通过调研发现，垃圾在城市各处所产生的五大类垃圾分别为工业垃圾、办公楼垃圾、公共街道垃圾、社区垃圾和商业垃圾。根据这五大源地所产生的垃圾可以得出垃圾的特性，根据这些垃圾的能源利用特性可以进行分类分装分运输；例如，社区垃圾产生的垃圾一般是个体户垃圾和一些生活、装修垃圾；商业垃圾一般都为一些餐饮垃圾、装修垃圾等；工业垃圾一般都是建筑材料和废弃物等。那么可以将以上装修垃圾与建筑材料中可回收利用的垃圾由同一种封闭运输的车辆运输至垃圾处理站，经过处理后运送回收处理中心进行二次加工变为原材料重新用于供给；那么相对应的社区中的厨余垃圾与商业中的餐饮垃圾可以由密闭车辆运输至处理中心进行压缩脱水等堆肥处理。

（二）城市生活垃圾处理节点和利益相关者分析

基于可持续设计的思维，将设计着眼于垃圾从产生到处理的全过程，整个过程涉及垃圾生产者、环卫工和政府等各个利益相关者。除了完善标准化的垃圾处理环节的标准化建设外，还应该调动各个利益相关者的积极性，实现整个垃圾处理系统的良性运转，提升对环境的友好程度。通过调研发现，垃圾在城市各处所产生的五大类垃圾分别为工业垃圾、办公楼垃圾、公共街道垃圾、社区垃圾和商业垃圾。不同垃圾源地的垃圾特点有所不同，例如社区垃圾一般是个体户垃圾和一些生活、装修垃圾；商业垃圾一般都为一些餐饮垃圾、装修垃圾；工业垃圾一般都是建筑材料和废弃物等。我国的垃圾分类和处置方法日益增多，主要将其划分为厨余、可回收、有害和其他4类垃圾。通过垃圾车在城市各个街道的垃圾点收集，例如垃圾桶、小型处理站等，然后运送至各个城区的二级垃圾站，经过二级垃圾站的压缩、回收处理后，又运送至一级垃圾站进行最后的焚烧、填埋等技术处理，具体的流程如图3所示。对各流程所涉及的组织和个人之间的利益关系图进行优化设计如图4所示。

（三）城市垃圾处理用户App设计

为了更好地引导居民进行垃圾分类的行为，以及为了促进其思想向积极的方向发展。将用户对分类垃圾箱的单向作用转化为居民与分类垃圾箱的双向交互，同时通过产品生态来传达环境保护、可持续发展的理念，传达垃圾分类回收的重要意义。通过可视化整个垃圾回收处理的流程，通过实时交互和反馈垃圾回收处理的进度，激励居民的主动分类回收行为，最终改变用户的意识和行为。

随着科技的发展，生活方式的变化，社会节奏的变化，我们越来越强调生活中的效率而忽略了很多情绪层面的用户感受。例如是否友好，是否让我们感到愉快，是否符合我们的预期。现有的垃圾回收系统从垃圾生产者到垃圾处理厂需要一个流程，从垃圾生产者到分类垃圾桶往往是第一步，也是最为重要的一步。垃圾分类错误，干湿未分离等都容易加快垃圾的腐烂，阻碍后续的分类运输和处理。从居民侧来说，垃圾分类回收也是符合用户价值观的，但是分类标准的模糊和不同城市的垃圾分类种类严重加大了垃圾回收时的心理负担，也没有合适的途径和渠道进行咨询和学习。基于淘宝、抖音、小红书、百度等用户使用较多的App，提出“识图-识别结果-分类推荐-路线指引”等流程来完善用户的自主分类过程。

繁忙的工作中，越来越多的人选择提高工作效率，在这种情况下，需要开发生活垃圾分类管理系统App。从系统开发的角度出发，软件根据其功能将系统划分为几个级别，以便每个组件可以执行简单的功能，并保持它们之间的一定关系。在运行阶段，组件根据该功能的层次结构将每一个模块有机地组织起来成为系统。在垃圾回收服务App系统设计中，一共分为“首页”“回收”“记录”“我的”四大功能模块，见图5。

在垃圾回收服务App设计的“首页”功能模块中，用户可以将自己将要处理的垃圾图片上传到App里，通过人工智能算法会将用户上传的垃圾图片自动分类成相应的垃圾类型，其中还包括文本搜索功能。文本搜索模块的主要功能是：用户输入其想要查询的垃圾名称，经过一系列处理后，过滤后的字符将与数据库中的作对比，查询出相关垃圾信息，并将相关部分提供给客户端，以减少数据输入量，从而达到使查询更容易、更快的目的。在垃圾回收服务App设计的“回收”功能模块中，用户可以自主选择离自己最近的垃圾回收线下服务点，并将其可视化，方便用户高效便捷地寻找服务点。除此之外，还为用户提供人工客服咨询，方便App用户遇到任何问题时，能够随时随地咨询解决相关问题，见图6。

近年来，各类社交平台的发展以及生活方式的转变，人与人之间的社交更多时候建立在网络交流上，朋友圈、微博、抖音等成为我们展现自我生活状态的重要途径，点赞、评论等更是建立了人与人之间交流的桥梁。垃圾的分类回收处理也是生活方式的重要体现之一，将自我达成的垃圾分类回收成就可以分享至社交圈。同时，可以引入青少年成长体系，将垃圾分类的相关知识向青少年进行积极传播，同時可以抵扣学校的一部分社会实践学分。

（三）城市垃圾处理系统设计

在可持续发展的概念下，垃圾分类回收系统应满足循环经济发展的需要，因此，将社区作为系统试点进行系统的设计与应用，能够使其更好地发挥其可持续的作用。在指导居民正确地了解垃圾分类知识，合理分类的基础上，对垃圾分类回收体系进行优化与设计。可回收垃圾通过压缩捡练和组装后可以用于社区工艺站作为原料二次利用，可以用来做手工、进行教育类活动等公益项目甚至一些废家电收集起来还可以作为二手物品进行销售；厨余垃圾经过压缩打碎后，进行脱水处理后可用作肥料、进行好氧堆肥可用于养育小区景观等；其他垃圾与有害垃圾进行处理后经过给料器、焚烧炉等将污染物燃烧成热量，将热量转换成电能供给。这样进行处理后对再生资源进行回收，从分类的源头就进行分装分类分运输处理，避免又进行混装处理，能够降低垃圾清运中的二次分流费用，压缩设备可以减少清扫次数，降低环卫工人的劳动强度，有利于降低垃圾转送和处置费用，同时加强社区内的垃圾的内循环，也能减少运输过程中出现的二次污染。从垃圾的源头开始处理，垃圾的分类精度和纯度越高，就可以有效地减少管理中的所产生费用。垃圾分类后，会将关于不同类型垃圾的数量以及设备上每种类型垃圾的永久存储容量的信息上传到云数据库。数据处理和分析在后台进行。对于体积接近上限的垃圾，专门会指派垃圾车送往处理（根据垃圾类型，防止不同类型的垃圾装入同一垃圾车，导致垃圾回收率低）。

结语

由以上的分析得出，关于垃圾分类和处理方案的规划也不仅仅依靠科学技术，更要激发居民垃圾分类的积极性，居民是主要的垃圾分类对象，而垃圾分类实施的终极目的在于让居民能够自觉，正确地进行垃圾投放，进而提升垃圾的循环利用，并提出提升垃圾自主回收积极性、提升垃圾回收的适应性、强化社交层面的积极反馈3个促进居民积极回收的策略。如果只是从源头上进行减量，也就是减少垃圾的生产，这只是权宜之计。应该建立健全的垃圾分类体系，完整的垃圾分类体系，强化政府的宣传，提升市民对垃圾分类的认知。生活垃圾就像一个有待开发的矿山，其中蕴藏着有可开发利用的资源，将其中一些废物进行分类、分装、分运输，从而大大降低了整个垃圾处理过程中需要的人力物力财力。科学的进步对设计的发展起到了推波助澜的作用，从而使设计作品具有多元化的特点。可持续发展的设计理念与社会发展的和谐观念是一致的，而社会的发展又是以可持续的发展为前提的。

参考文献

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