（环境工程专业论文）城市生活垃圾收运及管理系统研究——以重庆市主城区为例.pdf

重庆大学硕士学位论文摘要 摘要 f 我国的城市生活垃圾收运系统普遍存在效率低、技术落后、运行费用高 的缺点。要全面解决城市生活垃圾问题，不能仅从垃圾治理技术来找原因， 垃圾收运系统也是一个不可忽视的重要环节。研究垃圾收运系统的改进和优 化，才能多层次、多角度地寻求解决垃圾问题的途径， 本文首先对城市生活垃圾收运系统的理论和实践经验进行了阐述，引入 了国外一些有关城市生活垃圾收运系统管理的新方法和新概念。在此基础 上，本文对城市垃圾的收集和运输的设施、方式和过程进行了较为深入的研 究，建立了收运系统经济最优化模型，并以重庆市主城区垃圾收运系统为例， 完成了垃圾清运量预测模式的建立、基础设施的改造以及垃圾流、环卫工人 和垃圾清运车的分配。 根据分区垃圾清运量预测的结果，结合垃圾清运工作的要求，本文提出 了四种不同的垃圾收运系统基础设施建设方案并进行了论证，从而确定出了 各区的垃圾收运系统建设方案：渝中区9 0 的地区采用8 吨后装压缩式垃圾 车和塑料垃圾桶，1 0 的地区采用5 吨垃圾车，不再新修垃圾站；九龙坡区 和大渡口区采用l o 吨后装压缩垃圾车和塑料垃圾桶，将1 0 的垃圾桶存放在 新修简易单层垃圾站中：南岸区、巴南区和沙坪坝区采用5 吨翻斗式垃圾车 和双层垃圾站；江北区、北碚区和渝北区采用1 0 吨后装压缩垃圾车和塑料 垃圾桶，不再修建垃圾站。 完成了基础设施的改造设计后，本文从物料流的角度出发，以费用效益 分析为主分析了城市垃圾收运系统，建立了经济最优化模型。该模型由三个 子模型组成：垃圾流分配模型，垃圾清运车分配模型和环卫工人分配模型。 最后讨论了模型的求解和优缺点，并指出了在实际应用中要注意的问题。 垃圾流分配模型将垃圾收运系统概括为垃圾发生源、中间处理单元和终 处理单元，根据垃圾的流向建立它们之间的关系。模型所取的费用函数包括 三个方面：垃圾运输费、各种垃圾处理设施的运行费和用于资源回收的费用。 效益函数包括各种中间处理单元对垃圾进行利用的运营性收入，如垃圾发 电、堆肥、气化和回收等。模型的约束条件既包括经济上的限制，又有容量 上的限制，还有来自社会和环境影响等方面的影响： 垃圾清运车分配模型将垃圾清运车分成两类，根据垃圾车负荷均衡的原 则，结合垃圾流分配模型的结果，实现了垃圾车的最优化配置。 环卫工人分配模型同样是在垃圾流分配模型的基础上，根据工人的工作 负荷均衡的原则，实现了环卫工人的最优化配置。 将经济最优化模型应用于重庆市主城区2 0 0 0 年到2 0 0 5 年的垃圾收运系 统，讨论了关闭四个垃圾场、建设长生桥垃圾填埋场和建设同兴垃圾焚烧厂 对收运系统的影响，并提出了垃圾流、垃圾车和环卫工人的最优化分配模式。 兰昼查兰生圭艺竺兰兰垫茎 从中获得的注要结论有： ( 1 厂重庆市主城区2 0 0 0 年、2 0 0 1 年和2 0 0 5 年的最优化垃圾分配模式 图6 3 、6 4 和图6 5 。 ( 2 ) 城市垃圾清运费用从2 0 0 0 年到2 0 0 5 年分别是：3 4 6 5 、4 6 4 8 、 5 9 9 1 、7 1 2 2 、7 7 0 6 和8 4 4 j 万元。2 0 0 0 年、2 0 0 1 年和2 0 0 5 年 分别需要投资7 1 0 、3 6 0 和2 1 3 0 万元用于购置垃圾车。 ( 3 ) 长生桥垃圾卫生填埋场的扩建宣在2 0 0 5 年进行，而北碚同兴垃圾 焚烧厂的扩建最迟要在2 0 0 7 年进行。 利用本文的垃圾收运系统经济最优化模型，可以实现垃圾流、垃圾车和 环卫工人的合理分配，既保证了各种环卫设施的负荷均衡，同时还维持了垃 圾收运系统的费用和效益保持平衡，实现垃圾收运系统的良性循环。 关键词：城市生活垃圾垃圾收运系统经济最优化模型 n 重庆大学硕士学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t s o l i dw a s t e m a n a g e m e n ts y s t e mp l a n n i n g h a sr e c e i v e dw i d e a t t e n t i o nf r o mb o t he c o n o m i ca n de n v i r o n m e n t a lp l a n n e r sb e c a u s eo f i t sc o m p l e xc o o r d i n a t i o no fv a r i o u sm a n a g e m e n ts t r a t e g i e s d u et ot h e t e m p o r a la n ds p a t i a lv a r i a t i o n so v e rs o c i a l ，e c o n o m i c ，a n dr e g i o n a l f a c t o r s ，m u n i c i p a ls o l i dw a s t e( m s w ) m a n a g e m e n 七p r o g r a m sh a v e t ob e r e o r g a n i z e df r e q u e n t l yt oh a n d l ev a r i o u si s s u e s t h i sp a p e rf o c u s e s o nt h ec o l l e c t i o na n dt r a n s d o r 七a t i o ns y s t e mo fm s w o n ei s s u es t u d i e d i st od i s t r i b u t ee f f e c t i v e l yt h ec o l l e c t i o nc r e ws i z ea n dv e h i c l e s i nt h eu r b a na n ds u b u r b a nr e g i o n s a n o t h e ri m p o r t a n ti s s u ea d d r e s s e d i nt h i sp a p e ri st of o r m u l a t eac o s t - e f f e c t i v e n e s so p t i m i z a t i o nm o d e l f o rt h ec o l l e c t i o na n d 七r a n s 口o r t a t i o ns y s t e mo fm s w ac a s es t u d yo f c h o n g g i n gc i t ys h o w st h a tt h eo p t i m a ls o l u t i o no b t a i n e df r o mt h em o d e l c a n s u c c e s s f u l l y r e d u c et h et o t a lc o s to ft h e s y s t e m ，m e a n w h i l e o b t a i n e dr e l a t i v e l yr e a s o n a b l eo p e r a t i o n a lp r o g r a m si na l a r g e s c a l e m s wm a n a g e m e n t s y s t e m f i r s t l y ，t h ep a p e re x p o u n d st h eb a s i c t h e o r i e so ft h ec o l l e c t i o n a n dt r a n s p o r t a t i o no fm s wa n ds o m ea d v a n c e dc o n c e p t so fi t t h ep r e s e n t s i t u a t i o no fc h o n g q i n gc i t yh a sb e e na n a l y z e d s e c o n d l y ，a c c o r d i n g t ot h e p r e e s 七i m a 七i o n o ft h ea m o u n to fr e f u s et ob ec l e a r e d ，f o u r d i f f e r e n ts c h e m e so ft h eb a s i ce s t a b l i s h m e n tc o n s t r u c t i o nh a v eb e e n p u tf o r w a r d t h eb e s ts c h e m ef o re a c hd i s t r i c to ft h em a i nc i t yz o n e o fc h o n g q i n gh a v eb e e nc o n f i r m e d ：9 0 o fy u z h o n gd i s t r i c ta d o p t st h e b a c k f e e d i n gg a r b a g ev e h i c l e sw i t h8 to ft h ec o m p r e s s e dc a p a c i t ya n d p l a s t i cg a r b a g eb i n s ，a n d1 0 o ft h i sa r e aa d o p t st h eg a r b a g ev e h i c l e s o f5tw i t h o u tb u i l d i n gn e wc o l l e c t i o ns t a t i o n s j i u l o n g p oa n dd a d u k o u d i s t r i c t su s et h e b a c k f e e d i n gg a r b a g e v e h i c l e sw i t h1 0 to ft h e c o m p r e s s e dc a p a c i t ya n dp l a s t i cg a r b a g eb i n s ，a n d1 0 o ft h eg a r b a g e b i n si sp l a c e di nt h e n e w l y b u i l dc o l l e c t i o ns t a t i o n sw i t hs i n g l ef l o o r n a n a n ，b a n a na n ds h a p i n g b ad i s t r i c t sa d o p tt i pg a r b a g el o r r yo f5 t a n dd o u b l e f l o o rs t a t i o n s j i a n g b e i ，b e i b e ia n dy u b e id i s t r i c t sa d o p t t h eb a c k f e e d i n gg a r b a g ev e h i c l e sw i t hl o to ft h ec o m p r e s s e dc a p a c i t y a n dp l a s t i cg a r b a g eb i n s ，w i t h o u tb u i l d i n gn e wc o l l e c t i o ns t a t i o n s t h i r d l y ，f r o mt h ep o i n to ft h em a t e r i e ls t r e a mv i e w ，ac o s t - e f f e c t i v e n e s s o p t i m i z a t i o n + m o d e l h a sb e e ne s t a b l i s h e df o r t h e c o l l e c t i o na n dt r a n s d o r t a t i o ns y s t e mo fm s w t h em o d e li s c o m p o s e d o ft h r e es u b m o d e l s ，w h i c ha r et h eg a r b a g es t r e a md i s t r i b u t i n gm o d e l ， t h e g a r b a g e v e h i c l e s d i s t r i b u t i n g m o d e la n dt h es e r v i c e m e n - m 重庆大学硕士学位论文 a b s t r a c t d i s t r i b u t i n gm o d e l i nt h e g a r b a g e s t r e a md i s t r i b u t i n gm o d e l ，t h e c o l l e c t i o n a n d t r a n s p o r t a t i o ns y s t e m c a nb e s e p a r a t e d i n t ot h e g e n e r a t i n gs p o t ，t h ei n t e r m e d i a t et r e a t m e n tf a c i l i t i e sa n dt h ef i n a l d i s p o s a ls i t e t h ec o s ti nt h e m o d e li n c l u d e st h ef r e i g h t ，t h ed i s p o s a l c h a r g ea n dt h ee x p e n s ef o rr e c y c l i n g t h eg a i n i n g si n c l u d e st h ei n c o m e o fa l lt h ei n t e r m e d i a t ed i s p o s a ls i t e sb yu t i l i z i n gt h eg a r b a g e ，s u c h a sg e n e r a t i n ge l e c t r i c i t y ，c o m p o s i n g ，g a s i f i c a 七i o na n dr e f u s er e c o v e r y t h ec o n s t r a i n ts e t so ft h em o d e lc o m ef r o mt h ee c o n o m i ca s p e c t ，t h e w o r k l o a do ft h es i t e sa n ds o m es o c i a ia n de n v i r o n m e n t a li n f l u e n e e s ， i nt h eg a r b a g ev e h i c l e sd i s t r i b u t i n gm o d e l ，t h eg a r b a g ev e h i c l e sa r e d i v i d e di n t ot w ot y p e s a c c o r d i n gt ot h ee q u i t a b l ew o r k l o a do ft h e v e h i c l e sa n d c o m b i n i n g w i t ht h er e s u l t so ft h e g a r b a g e s t r e a m d i s t r i b u t i n gm o d e l ，t h i sp a p e rh a se 更a b l i s h e dt h eo p t i m a la l l o c a t i o n p a t t e r n o ft h e g a r b a g e v e h i c l e s i nt h es a m ew a y ，t h eo p t i m a la l l o c a t i o n o ft h es e r v i c e m e nh a sb e e na c h i e v e di nt h es e r v i c e m e nd i s t r i b u t i n g m o d e l f i n a l l y t t h ec o s t e f f e c t i v e n e s s 0 p t i m i z a t i o n m o d e lh a sb e e n a p p l l e d f o rt h em a i nc i t yz o n eo fc h o n g q i n gb e t w e e n2 0 0 0a n d2 0 0 5 t h ei m p a c to nt h ec 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 mo fc l o s i n gf o u r 1 a n d f i l ls i t e s ，b u i l d i n gt h ec h a n g s h e n g q i a ol a n d f i l ls i t ea n dt o n g x i n i n c i n e r a t i n gf a c t o r y h a v e b e e nd i s c u s s e d t h e r e f o r et h e o p t i m a l d i s t r i b u t i o n so fg a r b a g e ，v e h i c l e sa n ds e r v i c e m e nh a v eb e e nb r o u g h t f o r w a r d t h em a i nc o n c l u s i o n sm a y b es u m m a r i z e da s f o i l o w i n g ： ( 1 ) f i 9 6 3 ，f i 9 6 4 a n d f i 9 6 5 s h o wt h e o p t i m a ld i s t r i b u t i o n p a t t e r n so fg a r b a g er e s p e c t l v e l yf o rt h ey e a r2 0 0 0 ，2 0 0 1a n d 2 0 0 5 ( 2 ) t h ec l e a r i n gc o s t so fg a r b a g ep e ry e a rf r o m2 0 0 0t o2 0 0 5a r e 3 4 6 5 ，4 6 4 8 ，5 9 9 1 ，7 1 2 2 ，7 7 0 6a n d8 4 4 5t e n t h o u s a n dy u a n s i n2 0 0 0 l2 0 0 1a n d2 0 0 5i i ti sn e c e s s a r yt oi n v e s t7 1 0 3 6 0a n d 2 1 3 0t e nt h o u s a n d y u a n sr e s p e c t i v e l y t o p u r c h a s e n e w v e h i c l e s ( 3 )c h a n g s h e n g q i a ol a n d f i l ls i t ei ss u g g e s t e dt oe x p a n di n2 0 0 5 a n dt o n g x i n i n c i n e r a t i n gf a c t o r yi nb e i b e id i s t r i c tt oe x p a n d n e t1 a t e rt h a n2 0 0 7 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 七a t i o n s y s t e mo fg a r b a g e e c o n o m i c a l l yo p t i m a lm o d e l i v 重庆大学硕士学位论文 1 前言 1 前言 当前，我国正处于城市化的进程中，城市数量和城市人口发展都很快。城市人口 的增加和城市经济的发展，带来了一系列城市环境问题。其中大气污染、水污染、噪 声污染和固体废弃物污染被列为城市“四害”，是城市环境污染防治和城市环境质量 改善的重点对象。城市环境质量状况和对城市四害的控制能力也成为反映城市环境综 合整治总体水平和效果的重要标志。 我国城市环境问题很多，其中最主要的是环境污染，包括城市大气污染、城市水 荒和水质污染、城市噪声污染、城市固体废弃物污染等。 ( 1 ) 城市大气污染，主要污染物有颗粒物、s 0 2 、n o ，、和c 0 等。 ( 2 ) 城市水荒和水质污染，每年因水质污染而造成的损失达3 0 0 亿。 ( 3 ) 城市噪声污染，它逐渐成为市民投诉的焦点，高居公害之首。 ( 4 ) 固体废弃物污染。 近十几年来，无论是在国际上还是在国内，固体废弃物所造成的环境污染以及由 此而产生的社会问题引起了人们广泛的关注。固体废弃物是指在社会的生产、流通和 消费等活动中产生的。一般不具备原有使用价值而丢弃的固态或半固态物质。我国也 象世界上其他许多国家一样，面临着固体废物的污染问题。例如前几年发生的多起洋 垃圾闯入国门，工业废物堆放在水系周围，生活垃圾倾倒在河边造成河水污染以及车 船事故造成有害物质泄露等等。 我国每年产生的工业固体废物为6 亿吨，累积量超过6 0 亿吨；每年的生活垃圾 产生量为l 亿吨，并以7 - - 1 0 的速度在增加o 】。造成这种局面的原因之一是长期以 来我国经济的发展模式是以消耗大量资源和粗放型经营为特征的，投入多，消耗高， 浪费大；加之工业设备陈旧，工艺落后，技术含量较低，污染治理能力差，工业生产 过程中固体废弃物的产生量大。另一方面，随着经济发展和人民生活水平的不断提高， 城市规模不断扩大。城市生活垃圾产量与日俱增。这些垃圾不但污染环境，破坏城市 景观，而且还传播疾病，威胁人类的生命安全。因此，治理包括生活垃圾在内的城市 固废是一个非常迫切的课题。 长期以来，我国的环境保护工作受到了政府的重视。从1 9 7 3 年建立环境保护机 构以来，各级环境保护部门就积极开展对工业“三废”和噪声污染的治理和综合利用。 二十几年来，国家在污染治理方面进行了大量投资，建设了大批治理污染的设施，也 取得了比较明显的社会效益、经济效益和环境效益。 1 9 9 5 年颁布的中华人民共和国固体废弃物污染环境防治法是我国固体废物 环境防治和管理的基本法，它的实施使固体废物的管理走上了法制道路。此外，国务 重庆火学硕士学位论文 1 前言 院也颁布了“城市市容和环境卫生管理条例”，建设部和国家环保局还颁布过一些有 关的规定、标准和规程，许多城市还制定荠颁布了地方性的环境卫生管理条例。所有 这些法律法规都推动了固体废物污染防治及管理工作和“减量化、无害化、资源化” 的技术进步。 1 9 9 7 年，国家环境保护局中日友好环境保护中心举办了“中日固体废物处理技 术研讨会”。会议指出，受社会、经济和技术水平的限制，目前还不能将固体废物消 灭在生产过程中或者全部回收利用。因此，对那些无法回收利用的固体废物进行适宜 的处理和处置，并实现无害化的最终处置是当前的重要课题。与此同时，针对我国大 中城市固体废物收集、运输和中间处理技术及设施的严重不足，处理处置技术跟不上 形势的发展以及固体废物的综合利用和资源化技术落后等情况，提出了当前固体废物 研究的主要学术方向：埘 固体废物的综合利用 固体废物的无害化技术 生活垃圾的填埋、堆肥、焚烧技术 固体废物规范化管理 今后工作的中心是以- 醚i i 题为重点，开展各种学术活动，改善我国固体废物环 境污染的现状，全面贯彻“固废污染防治法”，为固体废物处理技术的进步和管理水 平的提高作出贡献。 1 2 城市生活垃圾收运及管理现状 1 2 1 城市生活垃圾的产生 城市生活垃圾是城市固体废弃物的主要组成部分。城市固体废弃物是指在社会的 生产、流通和消费等活动中产生的，一般不具备原有使用价值而丢弃的固态或半固态 物质。它通常可分为工业固废、城市生活垃圾和粪便。n 2 ( 1 ) 工业固废，大体上可分为砂渣、炉渣、生产过程废渣三大类。 ( 2 ) 粪便。其中含有大量的致病菌和寄生虫，处理不当，就会腐败发臭，滋生 蚊蝇，传播疾病，危害健康。 ( 3 ) 城市生活垃圾是居民在日常生活中产生的固体废弃物。生活垃圾根据其来 源可分为：居民生活垃圾、街道保洁垃圾和集团垃圾。生活垃圾在不同时期和地区， 其产量和成分有所不同，主要影响因素有： 经济发展水平和生活消费水平。发达国家如美国人均垃圾产量达l t7 5 融， 而我国目前为0 札1 2k g 。 能源结构。我国城市居民能源以燃煤为主，垃圾成分中煤灰约占2 3 ，尤 其在北方城市，煤灰比例尤为显著。 食物结构。近年来，居民生活水平不断提高，肉、蛋、奶等动物食品比例 上升，从而金属罐、纸类、玻璃瓶、塑料等有所增加。 素菜副食的供应方式。多数城市蔬菜未经加工就直接进城，导致厨余类垃 2 重生盔兰至圭耋堡兰耋。，。，。，。，。二! i ：塞 圾占很大的比例。如果大力提倡“净菜”入市，将减少垃圾的产生量。 我国城市垃圾的产生量近十年来总体大幅度增加。据1 9 9 7 年对全国6 6 0 多个城 市统计，年清运城市垃圾粪便1 4 0 2 7 万吨，垃圾粪便处理率为5 j 4 。表1 1 和图1 1 给出了从1 9 7 9 年至1 9 9 7 年我国城市垃圾产生情况。自1 9 7 9 年以来，我国的城市生 活垃圾平均以8 9 8 9 6 的速度在增加，少数城市如北京的垃圾增长率则达1 5 - 2 0 。进 入9 0 年代，我国城市垃圾产生量更是大幅度提高。 表1 1 全国城市垃圾产生情况统计表刚1 年臼嚣鬻警薰嚣鬻。麓 7 98 08 l8 z8 38 4 8 5 8 68 78 8 8 99 09 l9 29 39 49 59 69 7 图1 1 城市垃圾清运量( 百万吨) 年份 根据以上调查统计数据和其它城市的资料，可以得出以下结论： ( 1 ) 我国城市垃圾总量的大幅度增加主要是由于城市规模、数量和城市人口的 增加造成的。目前我国城市人均年产生活垃圾4 4 0 公斤，人口多的城市其垃圾的绝对 产量就高，在城市垃圾管理中承受的压力也越大； ( 2 ) 赢辖市和省会城市在垃圾产生量方面占有重要比例。生活垃圾产量的6 0 集中在全国5 0 万以上入口的5 2 座重点城市。其中北京、上海和沈阳所占比例最大。 3o 如鼬如嬲0 重庆入学硕士学位论文 1 前言 三个城市的垃圾产生总量之和约占全国垃圾产生总量的1 0 。 ( 3 ) 人均垃圾产生量与居民的收a 3 k 平、消费能力有着密切的关系。随着经济 的发展，居民的生活和消费水平不断提高，与此同时，人均垃圾产生量从1 9 7 9 年到 1 9 9 7 年也不断提高。 ( 4 ) 人均垃圾产生量除了与居民的生活水平有关外，还与城市所在的地域状况 有很大关系。如我国北方地区，虽然城市居民的人均收入和消费水平一般要低于南方 城市特别是沿海开放城市，但垃圾量仍居高不下。 ( 5 ) 中小城市垃圾产量的比例呈增加趋势，不容忽视。 ( 6 ) 城市生活垃圾总量的增长趋势，很接近指数增长。 从上图预测出2 0 0 5 年我国城市垃圾总量将达到2 5 亿吨。数量如此惊人的垃圾， 如果不采取措施，必将成为城市环卫工作的一个巨大障碍。 重庆地处较为发达的东部地区和资源丰富的西部地区的结合部，是长江上游最 大的经济中心，西南工商业重镇和水陆交通枢纽。随着经济的发展，城市规模不断扩 大，人口不断增多，垃圾的产生量也不断增多。1 9 9 6 年，主城区垃圾总产量达1 1 2 1 l 万吨年，平均日产量3 0 7 2 吨日，人均日产量0 9 8 公斤人日。表1 2 是主城九 区1 9 9 6 年的生活垃圾产量。到1 9 9 7 年，垃圾产量又迅速增至1 4 6 5 2 万吨，比上年 增加了3 4 4 万吨。到2 0 2 0 年，据有关资料预测重庆市主城区环卫服务人口将达到 3 ，2 t 5 ，5 0 7 ，届时垃圾清运量将达4 7 1 6 吨日，现有垃圾清运系统将不堪重负。 表1 2 重庆市主城区生活垃圾产量( 1 9 9 6 ) 嘲 渝中区九龙坡大渡口南岸区巴南区 总产量( 万吨年) 2 9 1 21 6 6 l5 5 81 1 3 94 1 6 9 日产量( 吨日) 7 8 94 5 51 5 33 1 21 1 4 人均日产量( 公斤人日) 1 2 00 9 50 ，9 60 9 7o 5 2 北碚区沙坪坝渝北区江北区合计 总产量( 万吨年) 8 1 71 9 4 93 5 41 4 0 21 1 2 1 1 日产量( 吨日) 2 2 45 3 49 73 8 43 0 7 2 人均日产量( 公斤人日) o 8 31 1 40 ，6 5o 9 9o 9 8 1 2 2 城市生活垃圾的构成、性质及燃 在城市环卫规划中，了解城市生活垃圾的结构组成，对于控制垃圾产生、资源的 回收利用特别是确定城市生活垃圾的处理方式都有着十分重要的意义。 城市生活垃圾的构成主要受城市的趣模、性质、地理条件、居民生活习惯、生活 水平和民用燃料结构的影响。我国城市垃圾在产量迅速增加的同时，垃圾构成也发生 了很大的变化，表现为有机物增多，可燃物增多，可利用价值增大。表1 _ 3 是我国和 国外部分城市生活垃圾组成的对比。 4o 重庆大学硕士学位论文1 前言 ! 苎i 一一i 皇! 寡! ! 曼曼曼皇! 皇! 曼! 曼曼! 曼! ! 皇蔓苎! ! 曼 表l ，3 我国与国外部分城市生活垃圾组成成分对比表阻m 1 1 一“ 有机类( )无机类( ) 备注 城市 纸张塑料织物 曩蔷黎剑蓠玻璃黠其它 ( 年) 北京 4 2o 61 25 0 6d 80 94 2 2 上海0 4080 54 2 70 5 30 45 3 8 哈尔滨3 61 50 51 6 60 92 27 4 8 湛江0 90 40 ，43 7 10 7o 0 25 9 4 福州0 62 1 80 51 16 2 23 4 深圳8 5953 5 74 7 1 61 3 22 5 76 4 2 1 9 9 3 广州3 1 133 52 1 14 8 7 60 72 1 63 7 72 11 9 9 3 香港2 0 01 7 06 o2 8 04 o4 01 8 0301 9 8 8 美国4 7 04 52 2 08 09 05 o4 0 英国3 3 01 53 62 8 o1 0 0501 9 o 日本4 6 01 8 31 8 6 6 11 0 7 法国3 4 04 03 0i s 。04 09 02 2 09 0 荷兰2 206 22 25 03 21 1 94 3 新加坡 3 4 01 8 01 0 3 8 04 03 02 01 9 8 7 比剥时3 0 o5 02 04 0 05 36 o5o 从上表可以看出，我国城市生活垃圾的特点是无机物含量高于有机物含量，不可 燃成分高于可燃成分。但不同类城市之间差别较大，中小城市垃圾的有机质含量多为 2 0 左右，一些大城市的有机质含量可高达4 0 。有机成分中，以生物与厨余垃圾所 占比例大，纸张较少，而国外垃圾中纸张所占比例较大；无机成分中，以灰土砖瓦为 主，玻璃、金属等含量很低。垃圾组成的不同，决定了我国垃圾处理应走自己的路， 而且不同城市之间也应采取不同的处理方法，要有自己的特色，不能完全照搬国外的 经验。 重庆市主城区生活垃圾来源于居民生活垃圾、商业垃圾、集市垃圾、街道垃圾、 企事业垃圾、公共场所垃圾、建筑垃圾、砖瓦石陶残碎物等。垃圾成分受生活水平、 能源结构、季节变化等因素的影响，复杂、多变，地域差异较大。现阶段，在大于1 5 m m 的垃圾中有机类垃圾占4 5 9 5 ，无机类占6 3 6 ( 见表i 4 ) 。 表1 4 重庆市主城区垃圾的典型组成8 3 1 5 m m 1 5 m m 有机类 l无机类 叶果竹木纸类布织物橡塑杂骨l 金属玻璃砖瓦 其它砂土渣 2 28 21 5 35 3 92 8 4 1 1 8 21 5 5 f1 1 62 1 93 0 1 3 0 4 81 7 2 1 - 5 重庆夫学硕士学位论文 i 前言 表1 5 和表1 6 列出的是重庆市主城区生活垃圾的典型理化性质。生活垃 圾容重在4 3 0 6 l o k g m 3 之间变化，其中北碚区垃圾容重高达6 1 0 k g m 3 ，平均值 4 7 0k g m ，高于全国平均值3 0 0k g m 3 。垃圾含水量普遍偏高，含水率最高为 5 8 9 5 ，平均值为5 3 3 2 。垃圾的低位热值也表现出较高水平。 根据垃圾产生源不同，可以将我国城市垃圾主要分为三类： 1 ) 居民生活垃圾。居民生浮燃自居民生活过程中遗弃的废弃物，主要有易 腐有机物、煤灰、泥沙、塑料、纸类等构成。它在城市垃圾中，不仅数量占居首位， 而且成分复杂，其构成受时间和季节的影响，变化大且极不均匀。 2 ) 街道保洁垃圾。它来自瑚马路、街道和小巷路面。其成分于居民生活垃 圾相似，但是泥沙、枯枝落叶和商品包装物较多，易腐有机物较少。平均含水率较低， 低位热值略高于居民生活垃圾。 3 ) 集团垃圾。集团垃圾系指豇关、团体、学校、工厂和第三产业等在工作过程 中产生的废弃物。它的成分随着发生源的不同而变化。这类垃圾与居民生活垃圾相比， 具有成分较为单一稳定，平均含水率较低和易燃物、特别是高热值的易燃物较多的特 点。它的低位热值一般是6 0 0 0 2 0 0 0 0 干焦千克。 居民生活垃圾来自居民生活过程中的废弃物，数量大、成分复杂，其构成受时 间和季节影响变化大。一般来说，厨房类占8 0 9 6 左右，其次是纸类、橡胶、砖石和玻 璃。街道保洁垃圾来自道路清扫，成分中泥沙、枝叶和包装品较多。集团垃圾指机关、 学校、工厂等在生活和工作中产生的废弃物，成分随发生源不同而变化，但对特定的 发生源而言，则相对稳定。集团垃圾般由专门的垃圾清运队伍负责将垃圾运至填埋 场或中转站。 1 2 3 城市垃圾的收集和运输 改革开放以来，城市生活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。 1 2 3 1 城市垃圾的收集 垃圾混合收集是我国各大、中、小城市普遍采用的垃圾收集方式( 除医院垃圾外) 。 城市生活垃圾的混合收集，使大量有害物质，如干电池、废油等未经分类直接进入垃 圾，增大了资源化、无害化的难度，造成了严重的环境污染，同时降低了可用于堆肥 6o 重庆大学硕士学位论文1 前言 的有机物资源化价值。 所采用的收集方式和设备主要有以下几种：“” 1 ) 固定式垃圾箱、垃圾台储存收集； 2 ) 活动式垃圾箱、垃圾台收集： 3 ) 垃圾桶收集； 4 ) 塑料袋收集： j ) 密闭式集装箱收集： 6 ) 地面垃圾站收集； 但是，无论采用哪种方式都不同程度地存在一个共同的问题：垃圾暴露，污染环 境，有碍市容卫生，影响人们身体健康。特别是由于混合垃圾中的煤灰含量大，装车 作业时尘土飞扬，二次污染严重。其次，由于采用混合收集方式，致使一些可以回收 利用的废弃物进入城市垃圾的混合收集过程，增加了垃圾收集量和处理难度，同时耗 费了大量的人力和物力，不利于垃圾的处理和资源化。 1 2 ，3 2 城市生活垃圾的运输 从整体上看，我国城市生活垃圾的运输方式主要是非密闭运输，以至于在垃圾 运输过程中，影响市容，污染环境的事时有发生。此外，垃圾机械化收运率比较低， 不仅环卫工人劳动强度大，手工操作较多，而且机具不足，设备性能差。据报道，全 国大约有4 0 的环卫清运车已经老化需要更新，每年约有1 0 0 0 万吨的城市垃圾不能 及时运往处理场地。目前，城市垃圾运输工作面临的迫切任务是：提高机械化作业水 平和卫生水平，配备足够的密闭垃圾运输车和配套的收集容器，尽快地解决垃圾运输 过程中的散发臭味的问题，逐步走向标准化、系列化和管理科学化。 1 2 3 3 重庆市主城区垃圾收运系统 重庆市现有垃圾清运队伍分三种：环卫部门直接管辖的专业队伍民办队 伍和社会单位。生活垃圾的收运系统见图1 2 。 垃圾混合收集和混装运输也是重庆市主城区普遍采用的垃圾收运方式，局 部地区已经开始采用了垃圾袋装作业管理。垃圾的运输也还没有完全实现密闭 运输，垃圾在运输过程中对环境造成了污染。一些公共地区和居民点的垃圾桶 配备不足，致使生活垃圾无处倾倒。垃圾站的环境污染问题也严重影响了市容 环境卫生。 据统计 8 3 ，主城九区现有垃圾收集站2 7 3 座，总建筑面积1 7 5 1 1 平方米， 总有效容积5 8 8 7 立方米，收集站日收集总量1 3 6 8 吨，利用率4 9 ；每座垃圾 收集站日收运量5 立方米。垃圾清运车1 5 5 辆，平均出勤率达7 8 ，平均每辆 车每日运行次数为3 次。九区每年垃圾清运总量为8 0 6 6 万吨，占垃圾年产生 量( 1 1 2 1 l 万吨) 的7 1 9 5 ，其中渝中区产生量最大，为2 6 2 2 万吨，巴南区 最小，为2 5 0 万吨；垃圾的平均清运率为7 2 ，其中专业队伍清运4 7 ，民办 队伍和社会单位清运2 5 。清运率达9 0 的区是渝中区、北碚区和渝北区，九龙 坡和江北区清运率最低。表1 7 中列出了重庆市生活垃圾清运的现状。 7 重庆大学硕士学位论文 1 前言 图1 2 城市垃圾清运示意图 为了减少垃圾污染，提高环卫管理水平，改善城市卫生状况。在北碚区试 行了垃圾袋装作业管理，1 9 9 7 年1 月市政府召开新闻发布会，要求广泛开展垃 圾袋装化，有2 8 万户居民积极响应，暴露垃圾明显减少。 8 坚 = 兽= 曼譬2 剖一 叫 娶 星量。鼍_ ? c = i 鼍? 霉曷导是是荨昌磊昌蠹 垫窑 o oo 凸o o “j “二一 叵 重量 。鼍t ? c = 鼍卜。 n 昌量睾嚣嚣曼誊鲁；jo n 羹薹 。譬2 品= 器曷。导 韬。鸢葺g 野野g 蓦蝌 长 蛩氟螽氟氟螽交蓑 尉 崮 彗薹 c ：鼍? l c ：c ：，。 琶委量嚣詈星毫器2 襄 鼍。鼍寸心nn 。 里晤蔓蠹鲁囊雹j 餐 螫 道h 噬 孳繁薯彗耍裂墨鐾羹 斌 怪。对萋器蔷姜 太毯 焦叠 如 蝰 糕撩篓冰匿甚薯匈釜 = a 替 荟堪浆袋蜒州察爱善 暑一f一蠼搭副爿签g蟮划凶赛州鲁迷翎_【群 ：k 詈垂萤萤霉 墨兽暑 如 羔 兰 斟萤曼墨no 一 岫o 焦 一o “g o 一 蚕 苎墨孽銎暑卜 。on h “ 釜 葛委孽三譬吲 昌： 型 o - 器萎蓥墨薯 曲ooc 。o 一“d 可 j 翟 2 蓉兰磊量吲卜宝姜 三j 壬 霉萋警莹臂吲 甘o 控 h o = 嫠 譬薹誉盎霭昌三 蛰 袋 昌詈蚤至兰g o 卜。劓 j 一d 、 v 蓝 器囊耋謇器卜 oo 釉o 卜“d o 垂 n 。s 罩奢量 墚 彗s 萋萋萋菱萋霎 鬻 最褂 冀薹 ：跚斡 善裂着剜鲻* hlg妥；15掣!，15_|，詈!o一手一 杖磐芝净。量等 1 0 ，且为整数 ( 5 1 4 ) 式中： c 。一从垃圾发生源i 到中间处理单元j 的u 型垃圾车，辆； e 。一从垃圾发生源i 到终处理单元k 的u 型垃圾车，辆： c ，一从垃圾发生源i 到终处理单元j 的v 型垃圾车，辆； c 。一从垃圾发生源i 到终处理单元k 的v 型垃圾车，辆： m 。m ，叫型和v 型垃圾车的容量，吨辆； z 。、z 。垃圾发生源i 处v 型车和u 型车的运输频率，趟天； 4 ，一垃圾发生源i 处v 型车总量，辆； 式5 1 1 表示要优先把v 型车派入使用，在此基础上，考虑运输到中间处理 单元释冬处理单元的垃圾量任务的完成，即5 1 2 和5 1 3 。 在模型的实际应用中，要注意对车辆的类型划分。为了建模的需要，我们 把所有车辆分成v 型和u 型。这种分类既可以在车型不同时( 如5 t 和8 t 的垃圾 车j 窿司：也可以人为的将所有的车辆任意分为两类，此时的基础车辆相当于 起到一个模型设置初始值的作用：还可以按实际情况的需要进行特定的分类， 不必拘：是于形式。 ( ：环卫工人的分配模型 4 2o 重庆大学硕士学位论文5 城市生活垃圾收运系统经济最优化模型的建立 环卫工人的合理分配，是要保证垃圾清运任务的完成，同时保证工人的工 作负荷不大于法定的工作负荷。假定现有的工人人数用来表示，可能增加的 工人用掣来表示，减少的工人用只一来表示。 工人的最大工作负荷用k 来表示，最小工作负荷用k 来表示考虑到 不同类型的车辆需配备的工人数目不同，故用瓦和l 分别表示类型v 和u 的垃 圾车的最少配备人员。根据上面的分析，可以建立目标函数： m i n ，= 陋+ 一只一) ( 5 1 5 )