上海市餐厨垃圾产生量预测分析*

应 玲，陈善平，张瑞娜，邰 俊，袁文祥，陶倩倩，许碧君

（1.同济大学环境科学与工程学院，上海 200092；2.上海环境集团有限公司，上海 200040；3.上海市环境工程设计科学研究院有限公司，上海 200232)

为了解上海市餐厨垃圾实际产生情况，对上海市餐厨垃圾主要产生源的餐饮服务业、企事业单位和学校食堂的餐厨垃圾产生量进行了较为详细的实地调查，寻求与产生量密切相关的易知参数（如垃圾产生量可用人数或餐饮企业营业额来反映），建立了餐饮单位餐厨垃圾与营业额之间的关系。并在对上海市餐厨垃圾产生现状进行详细调研的基础上，分析上海市居民可支配收入、人均消费性支出、常住人口年均增长率等多种影响因子，建立多元线性回归模型，并通过餐厨垃圾和营业额的线性关系和调研对模型进行了校对，预测上海市餐厨垃圾产生量，力求为上海市餐厨垃圾的总量估算和预测、餐厨垃圾收运、处理及再生利用设施的规划和建设提供参考数据。

1 上海市餐饮单位餐厨垃圾与营业额之间的关系

1.1 上海市餐饮单位餐厨垃圾产生量调查

为了解上海市餐厨垃圾产生量与营业额之间的关系，2010年底至2011年上半年，由上海市废管处与上海环境工程设计研究院牵头，在各区收运单位及上海市餐饮协会的协助下，针对上海市21类不同规模不同菜系近40个餐饮单位进行长时间问卷调查和实地调研统计，调研样本涵盖特大型、大型、中型、小型餐厅及单位食堂，共出动调研人员100人次，每天调研时间为10:00－22:00。其中特大型餐馆餐位数约1 000个，每周用餐人数变化范围为550～1 500人/d。大型餐厅餐位数约100个，每周用餐人数变化范围为200～350人/d。调研采集到的餐厨垃圾产生量数据见表1。

表1 上海餐饮单位餐厨垃圾调研数据

1.2 上海市餐厨垃圾产生量分析

1.2.1 餐厨垃圾产生量模型建立

设餐饮单位餐厨垃圾产生量y与营业额x之间满足y=f（x），根据所调研的一组数据（xk，yk）（k=1，2…，m），在函数类Φ（φ1，φ2…，φn）中寻找一最接近的函数S（x），并用S（x） 近似代替f（x），即S（x） ≈f（x）。

记δk=S（xk）-f（xk）（k=1，2…，m）

称δk为S（xk）在点xk处的偏差，要使S（x）的整体偏差最小，采用最小二乘法。

采取常用的多项式拟合，即取（φ0，φ1…，φn）=（1，x，x2…，xn），则

矩阵方程组为

解方程组，求出系数ak（k=1，2…，m），即可得到f（x） 的拟合多项式S（x）。

1.2.2 调研的餐饮业营业额与餐厨垃圾产生量的关系

针对上海市21类不同规模不同菜系餐饮单位采集的餐厨垃圾产生量数据（表1），剔除编号14、15这2个异常数据，运用orgin6.0软件最小二乘法拟合（见图1），可得餐饮单位餐厨垃圾产生量和营业额关系式如下：

图1 上海餐饮单位营业额与餐饮垃圾产生量的一次关系

2011年总营业额为323.59亿元，代入以上方程，得出：

餐饮单位餐厨垃圾产生量y＝17.372×323.59×105-4 922.2，约 1 540 t/d。

其斜率17.372表示每千元营业额产生17.372 kg餐厨垃圾，即每万元营业额产生0.173 t餐厨垃圾。

1.2.3 集体用餐单位（食堂）餐厨垃圾产生量

调研的食堂餐厨垃圾产生量结果表明：企事业食堂餐厨垃圾人均产生量为0.11 kg/（人·d），学校食堂餐厨垃圾人均产生量为0.15 kg/（人·d）；根据上海市2011年统计结果，企事业食堂和学校食堂的就餐人数分别按380万人和230万人进行餐厨垃圾产生量计算，结果如表2所示。

表2 食堂餐厨垃圾产生量

综上分析，上海市餐饮单位每天产生约1 540 t餐厨垃圾，企事业单位和学校食堂产生567 t餐厨垃圾，共计约2 107 t，2011年全市城市人口和半年以上暂住人口约为2 203.12万人，则每人每天产生的餐厨垃圾约为0.095 6 kg。

2 上海市餐厨垃圾产生量预测

由于影响餐厨垃圾产生量的因素很多，且餐厨垃圾和生活垃圾产生量有一定的相关性，故考虑餐厨垃圾的影响因素时可以借鉴生活垃圾的经验。一般主要有3类：内在因素、社会因素和个体因素。社会因素和个体因素属于不可控制的因素，对餐厨垃圾产生量进行预测难度很大，一般只考虑影响产生量的内在因素。影响餐厨垃圾产生量的内在因素主要有人口、城市经济发展水平和居民生活水平3个方面，考虑到上海市的实际情况及数据的可获得性，选取了6组影响因素作为建模的备选影响因素，即用非农业人口与暂住人口反映人口状况，因为城区清运服务人口主要是非农业人口和暂住人口，用国内生产总值（GDP）和社会消费品零售额反映社会经济发展水平，用城镇居民的人均可支配收入和城镇居民的人均消费水平来反映居民生活水平。

2.1 多元线性回归模型的建立

对于产生量预测模型的建立，影响因素选取得越多，模型就越精确，从而要求的数据量越大，综合考虑数据量的要求和模型的复杂程度，经过初步分析选出与餐厨垃圾产生量有较好线性相关性的影响因素（非农业人口和暂住人口、国内生产总值、城镇居民的人均可支配收入和人均消费水平）作为建模参数。把这4组影响因素汇总后，可得到各影响因素与餐厨垃圾产生量的线性相关系数，建立数学模型如下:

式中：y为上海市餐厨垃圾产生量的预测值（×104t/a）；x1为非农业人口和暂住人口（万人）；x2为国内生产总值（亿元）；x3为城镇居民人均可支配收入（元）；x4为城镇居民人均消费性支出（元）。

餐厨垃圾产生量实际观测值由生活垃圾年产生量和实际调研值构成，2000—2013年生活垃圾年产生量数据来源于统计年鉴。餐厨垃圾产生量和生活垃圾存在一定的线性比例关系，初步设定其餐厨垃圾和生活垃圾产生量的比值约为0.1，故可得出2000—2013年餐厨垃圾产生量实际观测值，据此建立模型。

2000—2013年所需的基础数据（城市人口和暂住人口、上海市国内生产总值、城市人均可支配收入和城市居民人均消费支出）来源于上海统计年鉴，具体基础数据见表3。

表3 上海市餐厨垃圾计算相关基础数据

将2000—2013年餐厨垃圾产生量与选取的影响因素基础指标代入模型，采用最小二乘法求解模型参数b0、b1、b2、b3、b4，从而获得城区餐厨垃圾产生量的预测模型：

对预测模型（2）进行统计检验，结果见表4。在置信度为95%，显著水平α=0.5下，得到F=3.002 275＞＞F0.05=0.097 306，所以餐厨垃圾产生量与选取的影响因素之间的线性关系是显著的。

表4 方差分析

2.2 多元线性回归分析预测结果及评价

用已知的2000－2013年影响因素数据代入所建立的多元线性回归模型，可以计算出2000－2013年上海市餐厨垃圾的产生量，结果见表5。从表5可知，多元线性回归模型在对餐厨垃圾产生量的预测中，除2002年预测值误差较大外，其他年份的预测值与历史数据吻合较好，相对误差绝对值小于9%。由于在模型的建立上考虑了影响因素的线性相关性，因而模型较好地反映了实际变化情况，说明此模型有一定的适用性。

表5 餐厨垃圾产生量的模拟预测结果

2.3 2014—2020年餐厨垃圾产生量预测

据《上海市国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》，“十二五”期间，上海市生产总值年均增长率预期为8%左右。居民家庭人均可支配收入实际增长率不低于人均生产总值增长率，且人均消费性支出与可支配收入密切相关，所以居民可支配收入和人均消费性支出也按年均递增8%计算，常住人口年均增长率1.5%。将基础数据代入回归方程进行计算，得到2014—2020年上海市餐厨垃圾产生量的预测结果，见表6。

表6 影响餐厨垃圾产生量各项影响因素的规划数据及其预测量

从表5的数据可知，2011年餐厨垃圾产生量约为7.459×105t（2043t/d），通过营业额可得出餐饮单位餐厨垃圾2011年产生量约为5.621×105t（1 540 t/d），而通过调研得出企事业单位和学校等机构的餐厨垃圾的产生量为567 t/d，故总实际产生量约为2 107 t/d，约7.690×105t/a，与预测值7.459×105t/a，相差不大，根据2012、2013年的数据检验，说明该模型具有一定的预测准确性。由预测数据可知，2014—2020年餐厨垃圾产生量为7.855×105～9.138×105t，餐厨垃圾产生量逐年上涨，但增长幅度逐渐减小。

3 结论

1） 餐饮单位餐厨垃圾产生量y与营业额x之间的关系为y=17.372x-4 922.2，即每年每万元营业额产生0.173 t餐厨垃圾。同时调查得出了集体用餐单位（食堂）餐厨垃圾的人均产生量，即企事业食堂餐厨垃圾人均产生量为0.11kg/（人·d），学校食堂餐厨垃圾人均产生量为0.15 kg/（人·d）。综上分析，2011年上海市餐饮单位每天产生约1 540 t餐厨垃圾，企事业单位和学校食堂产生567 t餐厨垃圾，共计约2 107 t。

2）通过餐厨垃圾和营业额的线性关系以及根据上海市居民可支配收入、人均消费性支出、常住人口年均增长率等多种影响因子，建立的多元线性回归模型进行校对，预测得出上海市2014—2020年餐厨垃圾产生量为 7.855×105～9.138×105t，餐厨垃圾产生量逐年上涨，但增长幅度逐渐减小。

3）在餐厨垃圾统计预测数据的应用方面，由于本项目的预测数据为理论计算结果，并未考虑餐饮单位和收运单位在餐厨垃圾收运操作中的可行性要求，即只有超过一定收运规模的餐厨垃圾才有可能进入收运系统，不同规模单位餐厨垃圾的收集率也有不同。因此，建议在预测餐厨垃圾收运量和处置设施规模时，应结合收运过程的调查研究来确定。

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