（环境工程专业论文）北京市城市生活垃圾收运系统优化设计研究.pdf

北京建筑工程学院硕士学位论文 摘要 摘要 本文通过对北京市城市生活垃圾收运系统现状的调研，在对垃圾产生量的影响因子关联度分析和收运 系统存在问题分析的基础上，预测7 2 0 0 7 2 0 1 6 年北京市城市生活垃圾的产生量，继而得出2 0 1 0 年北京市 城八区生活垃圾产生量，然后对北京市城市生活垃圾的收运系统进行了优化设计研究，主要包括对中转站 规划选址临界距离确定和垃圾物流优化。 在优化过程中，本文把2 0 1 0 年北京市城八区的垃圾收运工作作为一个大系统来考虑，考虑了垃圾收运 费用最少及垃圾运输过程中的社会和环境效益，建立了综合优化模型，同时以2 0 1 0 年北京市宣武区为例进 行了垃圾物流调配的优化研究实例分析，并对优化前后的收运系统进行了费用对比分析。 优化调度方案显著改善了现有调度方案的分析结果，体现在： ( 1 ) 优化调度方案中焚烧：堆j i b 填埋的垃圾量比例约为4 ：4 - 3 ，符合北京市十一五环卫专业规划 中的垃圾处理方式的比例要求。 ( 2 ) 垃圾填埋处理率由2 0 0 7 年的8 0 下降到2 0 1 0 年的2 7 ，延长了填埋场的使用寿命；垃圾资源化率， 即垃圾焚烧发电和生化处理率由2 0 0 7 年2 0 的提高到2 0 1 0 年的7 3 ，体现了垃圾处理的资源化原则。 ( 3 ) 优化调度方案比没用优化模型考虑前的现有方案每年可节约费用支出约1 5 5 万元； ( 4 ) 通过优化模型可以根据2 0 1 0 年实际情况来进行相关垃圾处理设施的调控工作； ( 5 ) 论文的成果可以作为北京市以后进行城市规划以及环卫专业规划的理论参考，便于更加直观和定量 化的考虑问题。 最后本文对垃圾收运系统的管理体制以及存在的一些问题进行了分析，并提出了针对性措施，从而形 成了一个北京市城市生活垃圾从源头收集到最终处理设施的垃圾物流最优化的生活垃圾收运系统。 关键词：生活垃圾；收运系统；优化；物流 第5 页 北京建筑工程学院硕士学位论文 摘要 a b s t r a c t o nt h eb a s i so fl i t e r a t u r es u r v e ya n df i e l di n v e s t i g a t i o no fm u n i c i p a ls o l i dw a s t e ( m s w ) c o l l e c t i o na n d t r a n s p o r t a t i o ns y s t e mi nb e i j i n gc i t y ，t h i st h e s i sh a sf o u n do u tt h ec o n t r o l l i n gf a c t o r so f m s wi n c r e a s e ，a n dh a s a l s oa n a l y s e dt h es y s t e ma n di t ss h o r t c o m i n gi sp o i n t e do u t a f t e rt h a t ，t h i sp a p e rf o r e c a s t e dt h ep r o d u c t i o no f m s wf r o m2 0 0 7t o2 016i nb e i j i n gc i t y am o d e lw a ss e tu pt oo p t i m i z et h em s w l o g i s t i c ss y s t e mo fe i g h td i s t r i c t so fb e i j i n gw h o s em s wc a nb e c o n s i d e r e dt o g e t h e r ，i n c l u d i n gt h et r a n s f e rs t a t i o nl o c a t i o nd e s i g na n dt h em s wd i s t r i b u t i o no p t i m i z a t i o n a t l a s t ，t h ec u r r e n tm s wc o l l e c t i o na n dt r a n s p o r t a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e mo f b e i j i n gi sa n a l y s e da n di t sp r o b l e m si s r e v i e w e d ，t h e ng a v eo u ts o m ec o u n t e r m e a s u r e s t h em a i nr e s u l t so f t h i sr e s e a r c ha r ef o l l o w i n g ： 1 t h er a t i oo fi n c i n e r a t i o n ，c o m p o s ta n dl a n d f i l li s4 ：4 ：3 ； 2 t h em o d e l sa p p l i c a t i o nc a ns a v ea b o u t1 , 5 5 0 ，0 0 0r m b c o m p a r e dt ot h ef o r m e rs y s t e m ； 3 t h er e s u l ta n dr e s e a r c hw a y sc a nb eu s e da st h e o r yf o u n d a t i o n so f s a n i t a t i o np l a no f b e i j i n gc i t y ； 4 t h em o d e lb r o k et h ea d m i n i s t r a t i o nd i s t r i c ta n da c h i e v e dt h es y s t e m i co p t i m i z a t i o nf r o mt h em s w s o u r c ec o l l e c t i o nt ot h ef i n a ld i s p o s a l k e y w o r d s ：m u n i c i p a ls o l i dw a s t e ( m s w ) ，c o l l e c t i o na n dt r a n s p o r t a t i o ns y s t e m ，o p t i m i z a t i o n ，l o g i s t i c s 第6 页 北京建筑工程学院 硕士学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进 行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任 何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要 贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明 的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：许匆年 日期： o 醪年6 月岁日 北京建筑工程学院硕士学位论文 第二章北京市城市生活垃圾收运系统现状 第一章引言 1 1 论文研究背景和意义 随着经济的发展，城市规模不断扩大，人民生活水平逐步提高，城市生活垃圾量也不断增加。在城市垃 圾的收运管理上，每个城市都根据其实际情况制定了城市垃圾收集、运输和管理的方案，同时也投入了大 量资金用于购置专用垃圾清运车和建立配套设施以及支付城市垃圾收运系统的日常费用。据统计，1 9 8 0 年 以来，美国每年平均用于环保投资的的费用达9 0 0 x 1 0 8 美元，其中每年用于垃圾清除的费用超过6 0 x 1 0 8 美 元。前联邦德国西部平均每年用于清除垃圾的费用达4 0 1 0 8 马克。日本1 9 9 2 年的垃圾处理总费用为 1 8 5 1 0 6 日元，扣除人工费用所占的份额之后，收运部分的费用约为6 0 。可见城市垃圾的管理费用的6 0 8 0 是花在收运工作上的，垃圾收运在垃圾管理过程中，是任务最繁重、耗资最大的一个环节。 生活垃圾收集运输系统包括收集、运输、中转3 个部分，各个环节的合理配置、协调配合可获得最大 的环境、社会和经济效益，如果设计不好则会造成资源浪费和环境污染。由于垃圾的产生不仅有分散的固 定源，也有随机性很强的移动源，致使城市垃圾的收运十分复杂，给城市垃圾的收运工作带来了许多困难； 另一方面城市居民对城市环境质量要求越来越高，为确保城市居民清洁、优美和谐的工作和生活环境，各 国都把城市垃圾的收运作为亟需解决的的重要问题。因此，相关部门应致力于研究最有效的收运系统，改 善收运工作是很有必要的。特别是北京这样人口密集的国际型大都市，每天的生活垃圾量很大，相应的垃圾 收运费用较高，对城市垃圾收运系统的优化，不仅能够取得良好的经济效益，而且能在相当程度上维护城 市的环境，并对城市交通、城市环境保护规划起到积极作用幢- 。 近1 0 年来，北京市垃圾的产生总量大幅度增加，垃圾年增长率达1 5 2 0 9 6 。根据调查以及北京垃圾渣 土管理处提供的数据，2 0 0 4 年北京市日产生活垃圾1 3 5 7 4 吨，无害化处理量1 0 4 2 8 吨，无害化处理率7 6 8 2 。 2 0 0 6 年北京市日产生活垃圾增为1 1 3 1 5 吨，全年生活垃圾总产量达4 1 3 万吨。生活垃圾数量庞大，仅垃圾 运费每年就消耗市财政支出的6 8 亿元。据预测，随着北京市人口增长，经济发展和人民生活水平的提高， 预测垃圾产生量以每年大约2 的速度增长。到2 0 1 0 年，北京市日生活垃圾产生量将达到1 6 6 2 0 吨。如此大 数量的垃圾产生量，每年必将会产生大量的垃圾收运费用，如何提高垃圾的收运效率，做好北京市垃圾收 运优化工作是现在亟待解决的重要问题之一。北京正在向建设“各项公共服务设施、基础设施及生态环境 达到世界第一流水平的历史文化名城和现代化国际城市”的目标和举办“人文奥运、科技奥运、绿色奥运” 的目标迈进。如何解决北京市城市生活垃圾污染环境问题，制定为上述目标服务的北京市城市生活垃圾可 持续收运方案，已引起北京市政府的高度重视憎1 。 改革开放以来，北京市城市垃圾收运设施数量逐年增加，并逐步向密闭，先进，便于操作的方向发展。 但是，垃圾收运设施仍不能适应城市迅速发展的需要。生活垃圾处理前提是有高效运行的垃圾收运系统， 北京市即将举办2 0 0 8 年奥运会，如何使收运系统最优化来保证最高效率具有非常重要的社会效益、经济效 益和环境效益。 本文通过实际调研和数据分析预测，针对北京市生活垃圾收运系统中亟待解决的问题，参考和吸取国 内外的有益经验和北京市已有的研究成果，围绕北京市政府如何对全市城区生活垃圾收运系统做好宏观调 控进行全面深入的研究，为做好北京市城市生活垃圾收运系统的规划提供科学依据，并为2 0 2 0 年全面建设 现代化的北京提供生活垃圾收运系统方面的设想。在优化过程中，本文把2 0 1 0 年北京市城八区的垃圾收运 工作作为一个整体来考虑，考虑了垃圾收运费用最少及垃圾运输过程中的社会和环境效益，同时以2 0 1 0 年 北京市宣武区为例进行了垃圾量分配的优化研究。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 发达国家垃圾收集系统概述 在国外，多数国家采用混合收集方法。居民将各种生活垃圾混合装入生活垃圾袋或垃圾桶中，定时清 运。有一些发达国家城市垃圾采用分类收集方式，居民将生活垃圾分类投放入分类袋或桶中，有指定的人 员进行分类收集和运输。无论是混合收集还是分类收集，各国的垃圾收集都有着明显的共同特征乜1 。 1 各国生活垃圾基本上是由市政当局和私营公司共同收运，私营公司所占比重较小，只有瑞典的私营 公司占有相当大的比重。 2 所设收集地点十分方便居民，多数国家沿路设计收集设施或收集点。 3 生活垃圾的收集与废物利用和处理相结合，尤其是英国的苏格兰已全部采用分类收集。 美国、西欧各国和日本城市生活垃圾收运的机械化程度较高，所需人力较少，收运方式有生活垃圾收 集车收运法、集装箱收运法和管道收集法等。 国外的垃圾分类发展得很早，过去主要以垃圾的有效处理为主要目的，针对垃圾焚烧处理，垃圾可分 第7 页 北京建筑工程学院硕士学位论文 第二章北京市城市生活垃圾收运系统现状 为可燃垃圾、不可燃垃圾；针对堆肥处理，垃圾分类为有机垃圾、无机垃圾。进入2 0 世纪9 0 年代，在世 界范围内垃圾治理的理念发生了重大的变化，垃圾治理的原则已从过去的末端处理向前端控制转变，以资 源最大限度地回收再利用、最大限度地减少垃圾最终填埋量为主要目标的垃圾治理理念成为当今垃圾治理 的一种潮流，全面实施垃圾分类为实现这一目标的主要手段旧1 。 目前，发达国家的垃圾收集系统都采用垃圾分类收集为主，分类的形式依不同国家的实际情况而有所 不同。一是按日期分类投放，如制定每周一、三、五投放某种垃圾，二、四、六投放某种垃圾；二是在适 宜地点设置垃圾分类容器，分类投放；三是采用垃圾分类收集袋，分装不同的垃圾。发达国家实施垃圾分 类收集主要目的是为促进和实现垃圾的资源化，同时使垃圾分类收集与分类清运、分类处理处置构成一个 联动的垃圾综合治理系统。为使垃圾分类收集、分类清运和分类处理处置各个环节衔接配套，发达国家还 配备了垃圾分类专用设备、设施，如一些国家还采用了大型垃圾分类收集车辆，有的城市还研制了垃圾分 类专用手推车或者专用垃圾分类收集箱，部分国家或者城市还建设了真空气动垃圾收集系统，有的城市还 设立了垃圾分拣中心等等。现阶段，发达国家以垃圾分类收集为主的垃圾收集系统已经达到了很高的水平 i l l o 目前，发达国家的垃圾收集运输系统已经形成了一套以垃圾减量化、资源化为目标，以垃圾分类收集 为主要方式，以垃圾分类收集、分类清运、分类处理为技术路线，以广泛宣传为教育手段，以先进的收运 设施设备为技术支撑，以法规为发律保障，以垃圾收费为资金支持的完整的垃圾收运系统。 1 2 2 发达国家垃圾收集模式实例 1 2 2 1 德国 德国的分类收集工作的特点是不仅系统性极强，而且细致深入。德国首先从立法层面保障了垃圾分类 的实施，从1 9 7 2 年到1 9 9 4 年相继制定了具有开创性的废弃物处理法、废弃物避免和处理法、循 环经济废物法等关于垃圾分类的基本法规，提出了“避免和减少垃圾产生和再利用”与“从摇篮到坟 墓再到摇篮”等循环理念，并且第一次把垃圾分类治理的理念上升到循环经济和可持续发展的高度。同时， 还制定了针对各类商品( 包装、汽车、电池等) 的专项分类法规嵋。 在执法与守法的环节上，严格管理和由较高的国民素质决定的守法行为是垃圾分类得以实施的基本条 件。德国商品包装有详细的材质说明和分类提示；寄居德国必须按照极其详细以致繁琐的垃圾分类指导 手册进行分置，否则不予清运或者罚款将至；随处可见的分类垃圾桶里基本没有混和垃圾。 在市场化的垃圾分类回收利用系统方面，市场化经济是现代社会实施垃圾分类不可或缺的条件。9 0 年 代由众多民营企业兴办了具有中介性质的d s d ( d u a l es y s t e md e u t s c h l a n d ，双循环) 公司，组织相关企 业对有绿点标志( 循环箭头) 商品包装等垃圾实施“绿点制”回收处理利用，其模式如图1 - 1 。法规规定， “绿点制”商品享有国家环保优惠政策。“绿点制”极大促进了垃圾分类，现已在欧盟国家普及。例如， 在德国带有“绿点”标志的啤酒与酒瓶回收价之比1 5 ：1 6 ( 欧元) ，该做法充分的运用了市场经济手段 作用，是德国绿点制度十分典型的代表旧1 。 _ 包装物流向一资金流向 图1 - 1 德国包装废品循环流程 在技术与设备方面，从最简单的分类垃圾桶到复杂的垃圾机械分选工艺，都有较成熟的技术和产品得 到应用。 由于以上特点或者原因，德国的垃圾分类效果十分显著：垃圾分类使循环利用的玻璃包装垃圾回收率 将近9 0 ，再生利用的纸塑垃圾回收率达到6 8 9 2 。同时使垃圾的处理更加专业化，降低了垃圾机 械分选的难度；使垃圾堆肥质量提高，使垃圾填埋量减少，并降低填埋污染，提高了无害化水平。欧美其 第客页 北京建筑工程学院硕士学位论文 第二章北京市城市生活垃圾收运系统现状 他国家与德国的模式基本相似。 1 2 2 2 日本 日本是与我国有相似文化、气候和饮食结构的近邻，该国相对资源匮乏的背景使其更重视垃圾分类， 以实现资源化和减少填埋对土地的占用。日本在上世纪8 0 年代末开始实施控制垃圾增长的战略，并把垃 圾治理由末端处理移至前端控制，措施之一就是实施垃圾分类收集。一般将垃圾分为可燃、不可燃及资源 性( 金属、纸类、玻璃、织物等) 三大类，但部分城市也有细分至十几小类的，塑料大类甚至细分至九小 类之多。目前，日本的名古屋市、北海道和横滨市等城市，都根据自己的城市特点与人口特征，制定了针 对性较强的垃圾收集系统。 日本资源垃圾分类收集系统大体可分三大块：家庭分类回收系统，集团回收系统和生产商、流通领域 回收再利用系统。也就是说，资源垃圾在家庭分好类，由市村政府负责收集，或由集团收集，或在销售商 店进行回收，最后送到分选设施进行加工，再送到各再生处理设施进行再生利用啦! 。 这种状况与该国以焚烧处理垃圾的方式有关，也与资源垃圾再利用的水平有关，前端分类工作做的得 越细后端的资源化利用工作就越容易进行，可以减少机械分选难度。为了易于处理利用，日本在一些城市 的垃圾资源循环中心设置了瓶罐分选机、磁选机、玻璃破碎机等设备。总之，在日本，系统化的理论已在 垃圾治理的过程中得到了充分应用与体现。由于垃圾分类等一系列措施，日本的垃圾总量从1 9 8 8 年之后 基本持平，没有大幅度的增长，而东京等城市的垃圾甚至有所下降。实现了垃圾量的控制目标。 垃圾管道收集系统是当今世界上一种先进的垃圾收集方式1 。垃圾管道收集在亚洲的应用主要集中在 日本、新加坡和我国的香港。日本目前主要采用三菱公司的管道收集系统，将焚烧厂周边地区的垃圾直接 输送到焚烧厂，例如东京湾和横滨。新加坡和香港均采用瑞典e n v a c 系统，新加坡应用了7 套，香港已应 用了9 套。国内的上海浦东国际机场和广州市白云新国际机场也都采用该系统。图1 - 2 为垃圾管道收集系 统示意图。 。 输送管道 a 车 输送管道 b： 图1 - 2垃圾管道收集系统示意图 a 居民区垃圾收集b 商业区垃圾收集 1 2 2 3 美国 美国的城市生活垃圾都是由专门从事废弃物收集处理的公司承包运作。这些废弃物公司有的只是负责 收集，分类和运输，有的有自己的垃圾填埋场和堆肥厂。美国居民每月要交给市政管理部门垃圾处理费， 第9 页 北京建筑工程学院硕士学位论文 第二章北京市城市生活垃圾收运系统现状 市政管理部门再与废弃物处理企业签订合同。每个公司的垃圾收集办法是不同的，如垃圾分类投放箱的大 小、颜色、样式以及垃圾车的自动装置等，但是基本是2 个垃圾箱，一个是可回收物( r e c y c l e d ) ，另一 类是不可回收物( t r a s h ) 。不同的地区垃圾处理费用也各不相同。些小的公司，如戴维斯市废弃物处 理公司d v r ( d a v i sw a s t er e m o v a l ) 只负责收集运输废弃物和回收可回收物，不可回收部分需要送到附近 的垃圾填埋场处理。运输不可回收到垃圾填埋场的费用各地从2 卜7 0 美元之间各不相等乜。 美国回收物收购站不太普遍。各个废弃物处理公司设有专门的回收物收购点，每个城市会有1 个或几 个回收物收购中心，但大多只收购塑料瓶和金属听。这些物品上都会印有可回收( r e c y c l e d ) 的三角循环 标志。但这些中心是中间商，他们的收购价格很低，以戴维斯市为例，小于1 5 l 装的瓶罐( 包括塑料3 # p v c 、 4 # l d p e 、5 # 聚丙烯、6 # 聚苯乙烯和7 # 其它) 般合人民币3 角个，大干1 5 l 装的瓶罐般6 角个。大 部分回收物都是废弃物处理公司来收集处理。n o r c a l 公司2 0 0 3 年在旧金山成立了一个美国最大的废弃物 回收中心。该中心占地1 8 5 8 0 平方米，处理能力2 1 0 0 吨天。该中心投资3 8 0 0 万美元，配置现代化的垃 圾分选装置，然后将各类分选出的产品打包送往造纸厂、玻璃厂和其它消费品生产公司。政府预计在2 0 1 0 年，旧金山7 5 的废弃物都由该中心进行处理比1 。 美国的垃圾收集系统与相应的经济手段联系的比较紧密，包括为了促进可回收垃圾的回收利用而实行 押金制度和垃圾收费制度( 包括定额收费制、计量收费制) 。目前，在经济手段的引导下，美国基本的垃 圾收集方式可以分为路边回收、投放中心回收、商业网点回收和街头大型集装箱分类回收等。 ( 1 ) 路边回收方式 此回收方式一般是将回收桶放在各个社区内的马路旁边，以方便居民将可循环利用的废弃物放入其 中。建立路边资源垃圾收集系统是美国实施垃圾减量化和资源化的重要手段之一。一些城市从2 0 世纪8 0 年代末就开始积极建立资源垃圾分类回收系统，目前已有4 4 个州制定了有关分类回收的法规，要求居民 对垃圾进行分类，配合垃圾的资源回收再利用。 ( 2 ) 投放中心回收方式、商业网点回收方式、街头大型集装箱分类回收方式 在美国一些城市的超市、商业区、慈善机构、综合公寓、指定场所等地都设有回收垃圾投放中心，居 民可将可回收的废弃物送到投放中心。有的城市在商业区等人口密集的地区及学校、机关等地设置大型分 类集装箱，方便人们投放可回收垃圾。另外，建立废品回收中心，面向个人收购可回收垃圾，收购的废品 有金属易拉罐、玻璃瓶、塑料瓶、报纸、杂志、废旧衣物及家用电器等h 1 。 1 2 2 4 法国 法国从8 0 年代中期开始对垃圾分类收集的可行性进行了全面深入的研究，并开始对有毒有害垃圾和 粗大垃圾进行了分类收集。进入了9 0 年代以来，法国各城市在不同程度上实行了垃圾的分类收集，许多 城市在不同地点和场所，设置了不同类型的有用物质和有毒垃圾分类收集容器，以满足城市垃圾分类收集 和收运的需要。 在对垃圾实行较为严格地分类收集的城市里，均对垃圾收集容器和收运设备设施重新进行了改造配 置。为了满足垃圾分类收集的需要，配置了各种类型的垃圾收集容器，并建造了住宅小区垃圾分类收集站。 在这种垃圾收集站内，设置有废玻璃瓶收集箱、易拉罐收集箱、废塑料收集箱、废纸和废纸板收集箱，此 外，还设置了回收废机油的回收油罐和回收废电池、废荧光灯管等有毒有害物质的收集槽。 垃圾分类收集通常增加了垃圾收集运输费用，但如果居民自愿配合，垃圾分类收集的费用反而比垃圾 混合收集费用低。表卜l 为法国城市生活垃圾收集费用的比较表旧1 。 表卜1 法国城市生活垃圾收集费用( 法f l 口t ) l 垃圾收集方式混合收集直接分类收集志愿分类收集铝制品分选回收 所需费用 4 0 05 0 0 6 0 02 0 0 3 0 0 1 5 0 0 2 0 0 0 1 2 3 国内城市生活垃圾收运现状 目前，我国城市的垃圾收集方式普遍以混合收集为主，从国内情况分析，为降低垃圾收集过程中的污 染，绝大多数城市都实行了垃圾收集袋装化各城市的垃圾收集系统虽然已经建立、相关的研究与探索也在 不断进行，但距离无害化、减量化和资源化的要求还有一定的差距。我国各城市现存的垃圾收集模式，不 仅规范性、系统性、科学性不强，而且在理念和思路上也不能够明确统一，建立长效的垃圾管理体制和科 学适用的垃圾收集系统的工作一度停留在表面上，推进循环经济和资源化利用的工作始终进展不大h 1 。 2 0 0 0 年建设部确定北京、上海、广州、南京、深圳、厦门、杭州、桂林等城市为垃圾分类收集试点城 市，各城市开始筹备和部署垃圾分类工作。2 0 0 2 年开始，各城市根据研究与探索，分别制定了针对本城市 的垃圾分类收集的方案，逐步执行和开展工作，并进行宣传和教育。在硬件方面，一些城市进行了相关设 备与设施的研究，部分地区设置了分类垃圾桶，鼓励和引导居民进行分类投放，少数地点也对分类收集和 运输的技术和设备进行了尝试。此阶段的垃圾分类收集工作起到了定的作用，也取得了一些效果。但是 第1 0 页 北京建筑工程学院硕士学位论文 第二章北京市城市生活垃圾收运系统现状 到2 0 0 3 年左右，各城市的试点工作基本停顿( 北京除外) ，总结起来，主要有如下原因： ( 1 ) 此项试点的名称为“垃圾分类收集”，相应的各城市对于垃圾的“收集”环节强调较多，而对 垃圾分类收集的系统性考虑较少。于是出现了在前端经过努力分类投放和分类放置、后端混合收集、混合 运输处理的现象。这种极为不合理的形式工作在十多年前的上海就曾经出现过，公众对此意见十分强烈。 ( 2 ) 相关人员发生变动，政策的明确性与持续性不强、思路难以统一。 ( 3 ) 缺乏强制性的措施与政策，监督检查力量薄弱，科学、系统的垃圾收集运行体制与管理机制尚 未建立，致使分类收集实施困难。 ( 4 ) 在策略上未遵循循序渐进的原则，将宣传形式的普遍性演变成了具体实施的普遍性，未将分类 收集分步骤、分阶段的实施，结果导致各城市力不从心，无法打破和更新传统的垃圾收运体系，其中有体 系自身的问题，也有相关利益部门的因素。 试点工作失败的教训从反面诠释了垃圾分类的一些规律。当然，这项工作所起到的垃圾分类教育作用 也对后来的工作产生了积极影响。同时，近年来由于各城市的努力，垃圾分类收集也有一定进展。 广州市正在建立“前期分类投放、中期分类收运、后期分类处理利用”的垃圾治理体系，普及垃圾分 类知识和加快制定相关法规，加快建设垃圾分类处理利用设施，提高垃圾分类的社会环境效益。同时开展 了餐饮垃圾、塑料垃圾和废电池的回收利用工作。该市在机械分选方面，引进法国机械分选和自动打包等 设备，将垃圾分为纸、玻璃、塑料、橡胶、皮革、纺织品及其它等六大类，以及几十个小类，并将资源垃 圾再生利用。 上海市市容环境卫生管理条例作了垃圾分类的规定，使垃圾分类具备了法规基础。实施垃圾分类 的全程管理。该市的一些区域配置了分类垃圾箱，在许多地方按照干、湿垃圾( 高含水的厨余等) 两类分 置，逐步建立塑料餐盒和餐饮垃圾等专项回收系统。对于厨余餐饮食品垃圾采用生化处理机就地进行处理。 在机械分选方面，该市的一些垃圾分选中心，经过风选和磁选设备进行分类，然后分类处理利用，该中心 可以通过电脑对分选线进行自动控制旧1 。 综上所述，国内许多城市在坚持实施垃圾分类，虽然有一些进展，但是还缺乏系统性的认知理念和管 理与技术措施，进展只限于局部和某些方面，与先进国家比较还有较大差距。 1 2 4 垃圾收运系统的优化 早在1 9 6 8 年，美国首先将经济优化应用于垃圾管理。二十世纪八十年代早期，环境影响及回收逐渐 变为发达国家垃圾管理研究的重点。九十年代以后，经济与环境效益并重使垃圾管理系统规划具有显著的 多目标性h 1 。图卜3 是固体废弃物优化的发展阶段图示。 图卜3 固体废物优化的发展阶段 垃圾收运系统的优化大致可以划分为三个层次，即：( 1 ) 路线的优化；( 2 ) 转运站( 处置场) 规模、 容量和选址的优化；( 3 ) 收运系统的整体优化。 1 2 4 1 城市垃圾收运路线的优化研究 运输问题最早是由h i t c h o c k 在1 9 4 1 年提出的，1 9 6 1 年b a l i n s k i 进行了相关理论在固定负荷( 运输 量) 的条件下运输问题的最优化控制的探讨；2 0 世纪8 0 年代，c h a n ge ta 1 ( 1 9 8 1 ) 和a 1 i d i 、f r e e d m a n 就产生源和目的地合理布置并且按照效率最优的条件安排路线的问题，提出了两阶段法( t w o - p h a s e a l g o r i t h m ) 的普遍适用地区运输网络模型和普遍适用的三阶段( t h r e e - s t a g e ) 随机动态复合整数线性运 输模型。直至2 l 世纪初，s k a m p o n s a h ( 2 0 0 4 ) 针对固体废物的收集、运输和处理是可见度高、费用高等 特点，提出采用以最小插入规则和转换技巧法为基础的启发式算法，对城市垃圾收运路线进行优化研究哺1 。 迄今为止，国内在收运路线优化问题上的研究为数不多。根据已经搜集到的文献资料看，贾学斌( 2 0 0 4 ) 在收集频率确定的前提下，以收运路线总行程最短为目标函数，建立城市垃圾收运路线模型，并利用神经 元理论、搜索技术计算出城市收运路线的优化方案，并编制i 0 个垃圾收集点的计算机运行程序，但在实 第1 1 页 北京建筑工程学院硕士学位论文 第二章北京市城市生活垃圾收运系统现状 际城市垃圾收运路线优化中还不能进行广泛推广。王文梅( 2 0 0 5 ) 3 根据单亲遗传算法的特点分析并应用 在城市垃圾收运路线优化研究中，建立城市垃圾单因素收运路线优化模型，在经济因素基础上同时考虑了 环境因素的影响。 1 _ 2 4 2 转运站数量和位置的优化研究 自1 9 8 5 年y u r t e r i 和s i b e r 提出线性规划模型来确定转运站的位置以来，该研究成为该领域研究的 热点问题。1 9 8 8 年g o t t i n g e r 、k i r c a 和e r k i p 就转运站数量和位置的确定，提出了数学规划模型。2 0 世 纪9 0 年代初，以运输费用最小为目标函数，建立确定转运站数量和位置的数学模型，以i i h a no r 、k r i t o n c u r i 和c h i n h u a n g w a n g ( 1 9 9 5 ) 的“混合整数线性规划模型”最具代表性和影响力。1 9 9 6 年，t h i e r r yk u l e a r ( 1 9 9 6 ) 以比利时首都布鲁塞尔某区作为研究对象，已知各点收集路线的情况下，提出了混合整数规划和 整数规划对转运站的数量、位置以及停车场的数量和位置分别进行了优化，使运输费用最小。 国内对这方面的研究是在最近几年开始的，孙家珊( 1 9 9 8 ) 、陈海滨( 2 0 0 3 ) 等综述了垃圾转运站在 城市生活垃圾综合处理系统中的地位及作用，并结合实例说明了在一定运距条件下，建设转运站的经济性。 王志刚等( 2 0 0 0 ) 分析了现行城市生活垃圾转运站等设施设置的有关标准与设计规范中存在的问题，提出 了两点修改建议后，对广州市区小型垃圾转运站的设置进行了说明，并估算了广州市小型垃圾转运站的需 求量。邱江等( 2 0 0 3 ) 应用系统工程观点，对城市生活垃圾转运站在选址、建设规模、工艺装备、消除污 染措施，运行费用及建设机制等问题进行了分析，提出转运站的建设要综合考虑各方面的因素、制定科学 的实施计划和引入市场竞争机制，才能充分发挥转运站的作用，。 1 2 4 3 收运系统的整体优化研究 科学地分配各垃圾源运至垃圾处理场的垃圾量，也会相应减少收运系统的费用。1 9 9 6 年v a s a n t h a k u m a r mb h a t 发现垃圾收集车从城市不同地方收集垃圾运送至焚烧厂、填埋场或转运站的过程中浪费了大量的行 驶时间和等符时间，致使垃圾收运费用增加。针对这一问题，他在研究中提出了仿真一优化模型，利用启 发式算法优化各区垃圾源至各垃圾处理处置场的分布问题，使收运车辆的行驶和等待时间最少，从而减少 相应的收运费用。a n d r z e jj a s z k i e w i c z 等( 2 0 0 3 ) 根据各垃圾收集点的收集频率，将各收集点先进行分 区，提出了遗传局部搜索算法对该问题进行优化，以某个固废管理公司收运一个规模为6 0 万人城市的6 0 垃圾为例，并与其他搜索方法优化结果相比较，结果表明该方法取得最优解的运行时间最短。这一研究。 使这类问题在优化方法上又有了进一步的发展川。 我国自9 0 年代以来，李天威等研究开发了以经济投入最小为目标，质量平衡、处理设施容量、分类 收集的可行性等为约束条件，计算垃圾产生量的区域物流分配，使系统的总处理费用实现最小化。目标函 数：m i n z ( 总费用) = 焚烧费用+ 回收费用+ 堆肥费用+ 填埋费用+ 中转费用。 国内刘桐武( 1 9 9 6 ) 等人率先以沈阳市五个城区为例，就怎样调运五个城区垃圾量至四个卫生填埋场 和一个焚烧厂使总的运输吨公里最小建立了线性规划模型并运用最小元素法和位势法求解，得到了沈阳市 五城区垃圾量分配运输的最优方案，从而节约了大量的资金和人力物力。林逢春( 2 0 0 0 ) 、王羽( 2 0 0 2 ) 、 陶渊等( 2 0 0 3 ，2 0 0 4 ) 、刘东( 2 0 0 3 ) 、王斌( 2 0 0 3 ) 相继对收运系统得相关方面进行了研究，指出了目前 我国在固废收运系统研究领域与国外相比较的不足之处，并在此基础之上预测了今后城市固体废物收运规 划方法研究的发展趋势，为我国城市固体废弃物管理系统优化问题研究的进一步深入开展提供了有益的参 考8 | 。 尽管国内外学者们在城市垃圾收运系统优化的研究上开展了不少工作并取得了不少的成果，但仍存在 着以下问题： ( 1 ) 研究工作是在一定假设前提下进行的，要想把研究成果应用到城市垃圾的实际收运系统中还需 要进一步改进； ( 2 ) 研究偏重运输系统研究，对收集系统对运输的影响考虑较少； ( 3 ) 没能充分考虑城市垃圾收运过程中的环境影响和公众的接受度； ( 4 ) 对收运优化研究的前提生活垃圾产生量和收运距离的预测和确定有待于进一步改进，提高数据 的可靠性和准确性。 ( 5 ) 单目标考虑问题片面；多目标优选模型的选择范围受到限制和人为因素的影响；多目标规划模 型能较为客观地兼顾固体废物处理过程中经济投入和环境因素的影响，但是在处理处置过程中所造成的影 响，除经济投入可量化外，环境影响的各个因素都还缺乏有效的方法进行准确地量化。 1 3 论文研究的主要内容 1 3 1 现状调查 本文对北京市城市生活垃圾收运系统的现状进行了调研，并分别从垃圾收集分类、转运、收运车辆、 第1 2 页 北京建筑工程学院硕士学位论文 第二章北京市城市生活垃圾收运系统现状 处理设施和垃圾物流等方面进行了详细的叙述，最后对典型城区的收集现状进行了总结。在现状调研和查 阅文献的基础上对北京市城市生活垃圾收运系统进行了分析，指出了存在的问题。 1 3 2 北京市城市生活垃圾产生量和组分的预测分析 本文在对现状调研阶段获得的垃圾产生量的统计数据进行了汇总分析，明确了北京市城市生活垃圾产 生量的变化规律和主要的影响因素，并对影响生活垃圾产生量的因子进行关联度分析，得出影响生活垃圾 产生量的主要因素，然后利用灰色模型对未来十年的主要影响因素和生活垃圾产生量的变化进行预测，再 以灰色模型的输出作为多元线性回归预测模型和b p 神经网络模型的输入，来预测2 0 0 7 - 2 0 1 6 年的生活垃 圾产生量。 1 3 3 现有收运系统的优化设计 本节先对垃圾中转站临街运输距离进行了叙述，并提出了一些计算方法和公式，最后以北京市五路居 转运站为例进行了实例分析。在北京市2 0 1 0 年城八区各区生活垃圾产生量、垃圾转运和处理设施规模、布 局和技术类型确定的条件下，建立线性规划运输模型，通过合理优化的垃圾调运方案来达到从垃圾产生源 到最终处理设施的整个收运过程运输费用最少的目标。然后以北京市宣武区2 0 1 0 年生活垃圾的产生量和设 施分布情况为实例进行了分析，最后对2 0 0 7 年和2 0 1 0 年宣武区的垃圾收运费用进行了对比分析。 1 3 4 收运系统的管理 通过对北京市现有垃圾收运系统管理状况的分析，指出现有管理体制的不足，并针对优化后的垃圾收 运系统提出了一些管理措施，从而保证收集运输系统优化后能通过有效的管理来发挥它的最大作用。 1 4 研究方法 研究方法如图卜4 所示，通过对北京市城市生活垃圾现状的分析，包括生活垃圾产量及成分分析、 收集运输系统运行状况等，提出生活垃圾产量预测及成分预测以及收集运输系统模型并对现有收运系统进 行了优化设计，最后提出了收运系统的有效管理问题。 图卜4 论文研究方法 第1 3 页 北京建筑工程学院硕士学位论文 第二章北京市城市生活垃圾收运系统现状 第二章北京市城市生活垃圾收运系统现状 2 1 北京市城市生活垃圾收运系统现状 北京市城市生活垃圾的收集运输经历了从“摇铃倒土”的手工劳动逐步发展到机械化、密闭化作业的 过程。 解放初期至6 0 年代，以地撮式或地下垃圾台收集方式为主，居民把垃圾倒入卧在地下的大垃圾箱中， 垃圾箱通过提升将垃圾倒入自卸车运输。此方法在垃圾倾倒时二次污染严重且易造成垃圾车偏载心。 8 0 年代初，生活垃圾大多采用桶式垃圾车进行收运。居民将垃圾倒在专门设置的垃圾桶中，由侧装桶 式垃圾车将垃圾桶提升、翻转倒入车箱中进行收集运输。这种收运方式的缺点是垃圾桶周围成为垃圾污染 源，装车过程中容易产生扬尘，小吨位车过多，容易造成道路交通堵塞，且垃圾车亏载严重，运输效率低。 8 0 年代后期至现在，北京市城区己建立起生活垃圾密闭收集系统，配备了垃圾桶、小型运输工具、密 闭式清洁站、密闭垃圾箱、收集车辆等收集设施，做到了垃圾有指定投放处，有配备的运输车辆。运输过 程中达到了不飞散、不遗撒的密闭要求。但是密闭式清洁站的使用已有二十年的历史，由于大多数站没有 分类压缩装置，造成垃圾混合收运、亏载严重。近年来已有部分地区在原有的密闭式清洁站内改装压缩装 置，还有采用后上式垃圾压缩车及移动式垃圾箱进行收运作业。2 0 0 5 年宣武区率先将混合收集密闭式清洁 站改装为分类垃圾收集站。该系统将混合收集的垃圾初分为可腐有机垃圾和可燃有机垃圾，再分别进行深 度筛分、制肥、回收，垃圾减量率可达7 0 左右旧。 2 1 1 北京市城市垃圾收集和分类现状 从收集方式上来看，生活垃圾收集有混合收集和分类收集两种形式。 混合收集是北京市当前生活垃圾收集的主要方式，约8 0 以上的垃圾采取混合收集。混合收集将全部 生活垃圾混和在一起收集运输，增大了生活垃圾资源化、无害化的难度。混合收集后再分选会浪费人力、 物力和财力，如果转运阶段没有机械分选设备，垃圾混合收集会造成极大的资源浪费和能源浪费，它不利 于垃圾中可利用物质的回收和循环利用，降低了可用于生化处理和焚烧的有机物资源化和能源化价值，增 加了填埋处理的比例，浪费土地资源。因此，混和收集被分类收集所取代是收运方式发展的趋势之一。但 是混和收集仍有一定的适用性，与分类收集相比，这种收集又具有一次性投入、运行成本低以及对人员职 业素质和技术的要求低等特点。 分类收集费用较高，收运系统更加复杂，分类收集仅仅停留在简单分类的阶段，而后续分类运输、处 理处置手段缺乏，造成分类收集效果不显著u 引。 从1 9 9 6 年开始，北京市率先在西城区大乘巷开展垃圾分类试点，从而成为全国第一个进行垃圾分类 试点的城市。2 0 0 0 年北京市被建设部确定为全国垃圾分类收集试点城市之一。全市机关、企事业单位、部 分街道、小区实行了垃圾分类投放和厨余垃圾就地处理。 从2 0 0 2 年开始，北京市开始逐渐推广垃圾分类管理，以达到回收利用垃圾中的资源，减少垃圾填埋 量和垃圾污染的目的。截止到2 0 0 4 年，已经推广到1 0 6 3 小区或办公楼，参与人数达到2 6 0 万人，取得了 初步成效。2 0 0 7 年底，北京市生活垃圾分类收集率将达到5 0 ，垃圾资源化率要达到3 0 。为配合城市生 活垃圾的分类收集，目前在东长安街等1 5 条主要大街上，6 0 0 个分类回收垃圾箱已经取代了原有的单体混 装果皮箱。京城首批6 辆街面垃圾分类收集车也已经上路。分类回收果皮箱与垃圾分类收集车的配套使用， 有利于真正实现街面垃圾的全过程分类处理。实现垃圾的减量化、资源化、无害化n 引。 目前北京市城市垃圾收集现状 生活垃圾 居民家庭袋装一投放分类垃圾桶一人力车收集运输一垃圾楼一集装箱垃圾车一垃圾转运 站一处理利用( 见图2 1 ，生活垃圾收运流程图) 居民家庭垃圾分类一个体废物回收一利用处理 道路垃圾 道路清扫车一清洁队垃圾收集站一垃圾收集运输车一垃圾转运站一集中处理 粗大垃圾 指定地点堆放一垃圾车清运一改造填埋 餐厨垃圾一餐厨车、人力车收集运输一利用处理 装修垃圾一车辆收集运输一消纳处理 第1 4 页 北京建筑工程学院硕士学位论文第二章北京市城市生活垃圾收运系统现状 垃圾压缩收集车 图2 - 1 生活垃圾收运流程图 2 1 2 北京市城市生活垃圾的转运现状 由于城区的生活垃圾收集站点与填埋场等最终处理设施的距离较远，因此城四区的全部生活垃圾和近 郊区的一部分生活垃圾在被运输至最终处置设施之前，需要经过一个称重、压缩的处理过程，称为转运。 目前，北京市为减少运输车次、提高运输效率，配套建设了6 座大型垃圾转运站( 见表2 1 ) ，转运能力5 8 6 0 吨日。其中：马家楼和小武基转运站具备垃圾分类功能，通过滚筒筛、磁选机和振动筛的分选，垃圾被 分成为o 1 5 m m 、1 5 - 一6 0 m m 、大于6 0 m m 三种粒径和铁金属。大屯和五路居转运站具备垃圾压缩功能，可提 高垃圾转运车辆的运输效率。 表2 - 1 北京市生活垃圾中转设施现状表 序号处理设施名称处理工艺处理能力( 屯日) 1小武基垃圾转运站筛分压缩转运9 8 0 2 马家楼垃圾转运站 筛分压缩转运9 8 0 3大屯垃圾转运站压缩转运1 5 0 0 4 五路居垃圾转运站压缩转运 1 5 0 0 5 衙门口垃圾转运站压缩转运 5 0 0 6 葡萄嘴垃圾转运站压缩转运 4 0 0 2 1 3 垃圾收运车辆 垃圾收集运输车辆通常称作垃圾车。为了满足垃圾收集运输的卫生操作要求，减轻工人劳动强度，使 工人不直接接触垃圾，改善作业条件，减少垃圾收集运输过程中对环境的污染，避免由于垃圾收集而带来 的交通拥挤，通常不能选用普通的载重汽车作为城市垃圾收集运输车。此外，用普通载重汽车装运垃圾时， 即使在车厢满容的情况下，一般其载重的利用率仅为7 0 8 0 ，在经济效益上也是个很大的损失。垃圾车 可以分为垃圾收集车和中转运输车两大类。中转运输车辆的容积一般是收集车辆的数倍。通常，垃圾车是 采用现成的汽车地盘进行改装而成