成都市生活垃圾处理处置规划与物流优化分配的研究-市政工程硕士论文

西南交通大学 硕士学位论文 成都市生活垃圾处理处置规划与物流优化分配的研究 姓名：张珏 申请学位级别：硕士 专业：市政工程 指导教师：张建强 201205 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 随着人口数量的增长与人民物质生活水平的提高，城市垃圾产生量呈现快速增长 的趋势，因此，生活垃圾合理的处置规划措施的制定有着很重要的意义。 本文根据成都市中心城区垃圾产生量的历年数据，用以时间为单变量的灰色 G M ( 1 ，1 ) 预测模型得到历年数据的拟合值，分析垃圾产生量与其影响因素与之间的灰色 关联度，选出关联度最大的3 个因素建立多变量的灰色G M ( I ，4 ) 预测模型与B P 神经网 络模型，并对垃圾产生量的预测精确度进行了对比，用预测精度最高的B P 神经网络模 型对未来年份的垃圾产生量进行了预测，结果表明2 0 2 0 年时成都市中心城区的垃圾年 产生量将达到2 7 0 ( 1 0 7 奴d 。 用灰色理论预测2 0 1l 至2 0 2 0 年生活垃圾成分的变化情况，得出2 0 1 5 年与2 0 2 0 年厨余有机物、可回收物、无机物的比例，并以垃圾的处理费用与综合效益为目标， 建立了多目标线性规划模型，得出了2 0 1 5 年垃圾填埋、焚烧、厌氧消化的最优处理比 例分别为7 0 9 6 、1 9 3 1 、9 7 3 ，2 0 2 0 年时为5 0 0 1 、2 8 9 6 、2 1 0 3 。然后提出 在2 0 1 5 年时，需要增加建设的卫生填埋场、第三焚烧发电厂、餐厨垃圾处理厂一期、 二期的设计日处理规模分别为为6 5 0 0 1 0 3 k g d 、1 8 0 0 ( 1 0 3 k g d 、4 5 0 1 0 3 k g d 、1 4 0 0 1 0 3 k g d ；2 0 2 0 年时，需要增加建设的第四座垃圾焚烧发电厂的设计日处理规模为 1 4 0 0 1 0 3 k g d 。 论文以垃圾运输成本、转运站运营成本、垃圾处理成本之和为总成本，建立了垃 圾物流优化分配的模型，并进行了运输问题的灵敏度的分析，提出了垃圾物流优化分 配的具体方案与垃圾中转站增建与改造的措施。在2 0 1 5 年前，需要将锦江区环卫清运 中心、青羊区城西转运站、金牛区罗家转运站、金牛区红星转运站、金牛区红花堰转 运站、武侯区南桥转运站、成华区东升转运站、高新区转运站的设计日转运能力由原 来的2 0 0 1 0 3 k g d 、4 5 0 ( 1 0 3 k g d 、3 0 0 ( 1 0 3 k g d 、3 0 0 X1 0 3 k g d 、2 4 0 ( 1 0 3 k g d 、8 0 0 X1 0 3 k g d 、2 0 0 1 0 3 k g d 、4 0 0 ( 1 0 3 k g d 扩充为11 0 0 1 0 3 k g d 、1 2 0 0 X1 0 3 k g d 、5 0 0 1 0 3 k g d 、4 5 0 X1 0 3 k g d 、1 0 5 0 ( 1 0 3 k g d 、9 0 0 X1 0 3 k g d 、1 1 0 0 1 0 3 k g d 、5 0 0 ( 1 0 3 k g d 。并分别在锦江区环卫中心、青羊区城西转运站的、金牛区红花堰转运站、武侯区南 桥转运站、成华区东升转运站、高新区转运站位置增加建设日处理能力分别为1 2 0 1 0 3 k g d 、1 5 0 ( 1 0 3 k g d 、2 0 0 ( 1 0 3 k g d 、4 0 0 1 0 3 k g d 、7 0 0 x1 0 3 k g d 、1 0 0 1 0 3 k g d 的餐厨垃圾转运站，形成了中心城区餐厨垃圾收运体系，构建了成都市中心城区与二 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 I 页 圈层区的垃圾收运系统，降低了垃圾处理的成本，达到了资源的合理配置与利用。 关键词：成都市；城市生活垃圾产生量；预测精度；B P 神经网络；线性规划；物流优 化分配 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 T I 页 量皇量I 一一一一一一一I 鼍曼曼曼皇量鼍鼍曼蔓量曼詈量曼曼曼鼍曼鼍鼍皇曼曼舅 A b s t r a c t A l o n g w i t ht h ei n c r e a s eo ft h e p o p u l a t i o ns i z ea n d t h ei m p r o v e m e n to fp e o p l e sm a t e r i a l l i f el e v e l ，c i t yg a r b a g eq u a n t i t yp r e s e n tt h ef a s tg r o w t ht e n d e n c y , t h e r e f o r e ，l i f er u b b i s h r e a s o n a b l et r e a t m e n tp l a n n i n gm e a s u r e sh a sav e r yi m p o r t a n tm e a n i n g T h e p a p e ra c c o r d i n gt ot h eh i s t o r i c a ld a t ao fm u n i c i p a ls o l i dw a s t e sq u a n t i t yi nt h ec i t y c e n t r a lc i t yo fC h e n g d u ，f o rt h ef i r s tt i m eg e ts i m u l a t i o nv a l u eo fh i s t o r i c a ld a t ab yas i n g l e v a r i a b l eg r a yG M ( 1 ，1 ) p r e d i c t i o n ，t h e na n a l y s i sg r e yc o r r e l a t i o nd e g r e eb e t w e e nm u n i c i p a l s o li dw a s t e sq u a n t i t ya n di t si n f l u e n c ef a c t o r s ，a n ds e l e c tt h em o s tr e l e v a n tt h r e ef a c t o r st o e s t a b l i s ham u l t i v a r i a b l eg r a yG M ( 1 ，4 ) p r e d i c t i o nm o d e la n dt h eB Pn e u r a ln e t w o r km o d e l ， a n dc o m p a r et h ep r e d i c t i o na c c u r a c yo fm u n i c i p a ls o l i dw a s t e sq u a n t i t yw i t ht h et w om o d e l ， f o r e c a s tt h em u n i c i p a ls o l i dw a s t e sq u a n t i t yi nf u t u r ey e a r sw i t ht h eB Pn e u r a ln e t w o r k m o d e lw h o s ep r e d i c t i o na c c u r a c yi st h eh i g h e s t , T h er e s u l t ss h o wt h a tc i t yg a r b a g e p r o d u c t i o nw i l lr e a c h 2 7m i l l i o nt o n si nt h ec i t yc e n t e ro fc h e n g d ui n2 0 2 0 T h e n ，p r e d i c tt h ec h a n g e so ft h el i v i n gg a r b a g ec o m p o n e n t sf r o m2 0 11t o2 0 2 0w i t h g r e yt h e o r y ，a n dc o n c l u d et h a tt h ep r o p o r t i o no fg a r b a g et h a tc a nb eb u r i e d ，b u r n e da n d c o m p o s t e d ，a n ds e tu pm u l t i o b j e c t i v el i n e a rp r o g r a m m i n gm o d e lw i t hw a s t eh a n d l i n gf e e a n dc o m p r e h e n s i v eb e n e f i ta st h eg o a l ，o b t a i n e dt h eo p t i m a lp r o c e s s i n gp r o p o r t i o no fl a n d f i l l ， b u r n i n ga n da n a e r o b i cd i g e s t i o ni s7 0 9 6 、1 9 3 1 、9 7 3 a n d5 0 0 1 、2 8 9 6 、2 1 0 3 r e s p e c t i v e l yi n2 015a n d2 0 2 0 A n dt h e np u tf o r w a r di n2 015 ，t h e r ei san e e dt oi n c r e a s et h e c o n s t r u c t i o nt h a ts a n i t a r yl a n d f i l l ，t h et h i r di n c i n e r a t i o np o w e r , f i r s ta n ds e c o n ds t a g ed e s i g n o fe a th u t c hw a s t ep l a n t , p r o c e s s i n gs c a l ea r ef o r6 5 0 0 1 0 3 k g d ，18 0 0 X10 3 k g d ，4 5 0 10 k g d ，1 4 0 0X10 5 k g d ；I n2 0 2 0 ，t h ec o n s t r u c t i o no fan e e dt oi n c r e a s et h ef o u r t hM S W i n c n e r a t i o np o w e rp l a n td e s i g n ，p r o c e s s i n gs c a l ef o r14 0 0X10 k g d F i n a l l y ，f o rt h es u m t o t a lc o s to f j u n kt r a n s p o r t a t i o nc o s t ，t r a n s f e rs t a t i o no p e r a t i n gc o s t s a n dg a r b a g ed i s p o s a lc o s t s ，s e tu pa no p t i m i z el o g i s t i c sd i s t r i b u t i o nm o d e lo fm u n i c i p a ls o l i d + + 。w a s t e ，a n dp u t sf o r w a r d ，a n a l y s i st h et r a n s p o r t a t i o ns e n s i t i v i t y ，p u t sf o r w a r dad e t a i l e d s c h e m eo fo p t i m a la l l o c a t i o nr e f u s el o g i s t i c s ，aw a s t et r a n s f e rs t a t i o nm o r ea n dt r a n s f o r m i n g m e a s u r e s I nt h e2 015y e a r sa g o ，J i n ji a n gs a n i t a t i o nt r a n s p o r t i n gc e n t e r , Q i n g Y a n gs a n i t a t i o n w e s ts t a t i o n ，J i n n i uL u o j i at r a n s f e rs t a t i o n ，J i n n i ur e ds t a rt r a n s f e rs t a t i o na n dJ i n n i u 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 V 页 H o n g h u a y a nt r a n s f e rs t a t i o n ，W u H o uN a n q i a ot r a n s f e rs t a t i o n ，C h e n g h u aD o n g s h e n g t r a n s f e r s t a t i o n ，H i g h - t e c hz o n et r a n s f e rs t a t i o nw h o s et r a n s p o r tc a p a c i t yb yt h eo r i g i n a l2 0 0 X10 k g d ，4 5 0 ( 1 0 3 k g d ，3 0 0 X1 0 3 k g a ，3 0 0 X1 0 3 k g d ，2 4 0 X1 0 3 k # d ，8 0 0 X1 0 3 k g d ，2 0 0 1 0 3 k g d ，4 0 0X10 3 k g ds h o u l db ee x p a n s i o n e dt o110 0X10 3 k e d d ，12 0 0 X10 3 k g d ，5 0 0X10 3 k g d ， 4 5 0 1 0 3 k # d ，1 0 5 0 1 0 3 k # d ，9 0 0 X1 0 3 k g d ，11 0 0 1 0 3 k g d ，5 0 0 X1 0 3 k g d ；C h e n g h u a t r a n s f e rs t a t i o ns h o u l db ed i s c o n t i n u e d A n dt h e np u tf o r w a r dam e a s u r eo fc o n s t r u c t i o nt h a t e a th u t c hr e f u s et r a n s f e rs t a t i o ni nt h ep o s t i o no fw h i c hJ i n j i a n gs a n i t a t i o nt r a n s p o r t i n g c e n t e r , Q i n g Y a n gs a n i t a t i o nw e s ts t a t i o n ，J i n n i ur e ds t a rt r a n s f e rs t a t i o n ，W u H o uN a n q i a o t r a n s f e rs t a t i o n ，C h e n g h u aD o n g s h e n gt r a n s f e rs t a t i o n ，h i g h - t e c hz o n et r a n s f e rs t a t i o nw h o s e p r o c e s s i n gp o w e rp o s i t i o nr e s p e c t i v e l yi s 12 0 1 0 3 k g d ，15 0 10 3 k g d ，2 0 0X10 3 k g d ，4 0 0 X10 3 k g d ，7 0 0 1 0 3 k g a ，10 0 10 3 k g d T h ec i t yc e n t e re a th u t c ht h eg a r b a g ec o l l e c t o r s y s t e ma n dt h ec e n t e ro fc h e n g d uc i t ya n dt h et w os p h e r e sg a r b a g ec o l l e c t o rs y s t e ma r e e s t a b l i s h e da f t e rt a k i n gt h i sm e a s u r e ，t h ec o s to fw a s t et r e a t m e n tw i l lb er e d u c e d ，t h e r e a s o n a b l ea l l o c m i o na n du t i l i z a t i o no fr e s o u r c e sc a nb er e a c h e d K e yw o r d s ：C h e n g d u ；m u n i c i p a ls o l i dw a s t e sq u a n t i t y ；p r e d i c t i o na c c u r a c y ；B Pn e u r a l n e t w o r k ；l i n e a rp r o g r a m m i n g ；O p t i m i z el o g i s t i c sd i s t r i b u t i o n 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 1 1 研究背景及意义 第一章绪论 目前，我国城市生活垃圾总量以每年8 至1 0 的速度上升，我国现阶段垃圾处理 方式较为单一，投入的资金较少，还不能达到垃圾减量化，资源化与无害化的要求【1 1 。 垃圾处置方式的不合理会严重破坏城市的景观环境，威胁周围居民的身体健康。成都 市中心城区生活垃圾大部分运至成都市龙泉驿长安卫生填埋场进行卫生填埋，由于地 方资金不足，少数几个区县规划建设只得通过自筹资金的方式进行建设垃圾焚烧发电 厂与垃圾制肥厂，现阶段正式稳定化投入使用的较少，总体上欠账较多，落后于全国 垃圾处理能力的平均水平【2 】。成都市中心城区生活垃圾主要由长安垃圾场处理，总库容 3 2 0 9X10 4m 3 。二期建设设计处理能力为3 6 0 0X1 0 3 k g d ，2 0 0 3 年3 月完成所有土建和 配套设施建设工作，设计使用年限1 7 年。因近年污水污泥入场的应急堆置，导致其库 容急剧缩减，目前已无剩余库容。成都市固体废弃物卫生处置场三期工程在规划建设 中，设计使用年限、日处理能力、总库容还未确定。成都市洛带生活垃圾焚烧发电厂 建成于2 0 0 8 年，已经投入使用，目前运行良好。双流九江环保发电厂也已于2 0 1 1 年 投入使用。青白江祥福生活垃圾焚烧发电厂项目与第四座垃圾焚烧厂还在规划建设中。 垃圾成分中厨余有机物占有相当大的比例，若全部填埋，会造成填埋场未达到使用年 限就提前封场的问题，厨余有机物的处理也逐渐成为成都市垃圾处理的一个重要问题。 随着城区垃圾产生量的上升，现有的垃圾中转站的设计日处理规模已经不能满足转运 需要，垃圾中转站的增建与改造迫不及待。因此，为了实现城市垃圾的减量化，资源 化与无害化，必须从多方面着手，先从源头控制着手，优化生活垃圾收集与运输的方 式，实施垃圾流量的合理调度，改变成都市现阶段单一的以填埋为主的处理模式，建 立新的垃圾收运与处理体系。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国内研究现状 在国内的垃圾优化处理研究方面，有很多学者与专家将垃圾的物流管理调配作与 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 垃圾的减容与无害化处理作为了重要的研究课题。陈炳禄，王志刚，陈新庚以广州市 为例，运用多目标动态规划模型，以层次分析法( A H P ) 确定垃圾处理费用与效益的 权重，通过对优化模型的计算提出垃圾处理比例的优化方案【3 1 。清华大学环境科学与工 程系李天威，中国环境科学研究院严刚等人在保证城市生活垃圾无害化处理的前提下， 以系统的总处理费用( 所有运输费用，处理，处置设施成本与运营费用总和与垃圾处 理后产生的能量、肥料及可回收物质的出售收入的差值) 最小作为目标，建立目标函 数提出优化管理模型，将卫生填埋，堆肥，焚烧，资源回收利用等方法有机结合，避 免，减少了单一处理方式的不足【4 1 。钟响、薛沽根据我国目前垃圾处理总服务中存在的 资金短缺与效率低下等问题，提出了服务外包，建设转让经营，建设经营转让，建 设拥有经营的四种公司合作模式【5 1 。哈尔滨工业大学刘冬梅，贾学斌，崔福义提出了 应在转运间与转运站对垃圾进行分类和较为深入的预处理，再将不同类型的垃圾分送 至垃圾处理厂，以达到最佳处理效果的综合治理方案【6 】o 大连理工大学曲英以计划行为 理论与A B C 理论为指导，构建了城市居民分类行为的理论模型，并用实证分析了分类 行为与其影响因素的相互关系，为如何促进居民更好的实施垃圾分类提供了理论依据 川。福建师范大学刘常青用灰色理论对福州市的生活垃圾量与物理成分进行了预测，并 对转运站需求量进行了预测，用卫生填埋、高温堆肥、焚烧几种方法的处理费用与综 合效益为目标，用加权的多目标线性规划模型提出了垃圾处理的优化方案，提出了垃 圾管理体制改革的措施，为其它经济发达地区的垃圾处理优化模式提供了决策参考【引。 清华大学公共管理学院马晓鹏从环境效益、经济效益与社会效益三方面入手，对8 种 终端垃圾处理方式的组合进行了综合评价，并运用运筹学中的线性规划法，以垃圾处 理补贴费用最低为目标，对北京市1 2 个区的垃圾物流进行了优化调度，为北京市“十 一五 规划中垃圾综合治理问题提供了科学的理论依据【9 1 。华东师范大学资源与环境科 学学院赵军，上海市城市化生态过程与生态恢复重点实验室的杨凯等人针对上海市大 型餐饮业单位主动申报泔脚垃圾的意识差，企图采用与普通生活垃圾混装的方式逃避 回收处置费用的现象，提出了城市泔脚垃圾市场化处置的相关责任方共同监督、共同 竞争的模式，为城市泔脚垃圾有效的回收利用提供了保障与依据【1 0 】。北方工业大学陈 冠华构建了灰色理论与最小二乘回归的组合垃圾产生量预测模型，构建了城市生活垃 圾管理综合效益评价体系并对北京市的垃圾处理的综合效益进行了评价，为城市生活 垃圾处理设施规划提供了理论指导与依据【1 1 】。重庆大学城市建设与环境工程学院朱姝 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 在以层次分析法与地理信息系统的空间分析法建立的垃圾中转站选址原则的基础上， 在确定了垃圾产生量、垃圾收运模式、中转站规模与服务半径后，对重庆市北碚区的 垃圾中转站的布局进行了优化，为城市垃圾处理设施的布点体系的优化提供了基本方 法 1 2 1 。上海长江水环境教育部重点实验室牛冬杰，上海同济大学环境科学与工程学院 赵雅萱与刘常青等将不同餐厨垃圾单成分的厌氧发酵产氢效果进行了对比，利用神经 网络对有机物厌氧过程进行了模拟与控制，得出了餐厨垃圾获得最佳产氢效果的温度、 p H 值、C O D 负荷、碱度等生态因子的参数，为该技术的应用提供了理论基础【1 3 】。山 西省生态环境研究中心刘云、李晓姣、袁进等研究了影响餐厨垃圾好氧堆肥技术堆肥 效果与餐厨垃圾厌氧产氢技术的产氢效果的生态因子的进行了合理的智能控制，提出 了未来餐厨垃圾处理技术需要改进的措施【1 4 1 。 1 2 2 国外研究现状 在国外的垃圾综合治理的方面，在发达国家中，有一些专家与学者也在固体废弃 物管理系统与城市垃圾源头控制与预处理方面做出了一些研究。加拿大R e g i n a 市环境 工程学院t 2 H H u a n g ，N S a e L i m ，Z C h e na n dL L i u 在了解了该城市垃圾成分的组成 与现有的回收设施与堆肥设施的处理能力，填埋池、堆肥与废物回收利用的设施分布 情况后，以系统的运输与征收费用、设备建设成本、设备运行成本、回收废物与堆肥 混合物的收益、设备的剩余价值五方面建立目标函数，使得总成本与总收益的差值最 小，从而得出该市垃圾处理系统的长期优化方案1 1 5 。巴基斯坦麦哈润大学R a s o o lb u x M a h a r 与清华大学的J i a n g u ol i u ，H u a n l ia n dY o n g f e n gN i l e 为了减少垃圾进入填埋场与 堆肥厂后产生的辐射造成的二次环境污染，研究出了一套在一定温度与压力等条件下 的生物预处理方法，使得城市垃圾中的可被降解的有机物质达到最佳降解效果L 1 6 1 。在 美国的亚利桑那州的风凰城的管理者大胆创新，引入了通过招标，将垃圾处理外包给 负责垃圾处理的私人公司，将凤凰城分为六个区，政府部门与私人部门展开竞争，由 于竞争，收益提高，成本降低，该城市的垃圾处理状况得到了很大改善，城市景观也 得到了美化L J 。瑞典的V i a t c h e s l a vM o u t a v t c h i 。J a nS t e n i s ，W i l l i 姗H o g l a n d ，A n t o n i n a S h e p e l e v a 等在了解了本国的垃圾产生与收运情况后，提出了在垃圾处理时，使前期土 地费用与建筑费用，运营费用，处理设备的折旧费用，运营期的不可预测的消耗费用， 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 二次环境污染与社会费用的总和达到最小的一种城市固体废物管理模式，W A M E D 模 式 嘲。2 0 世纪9 0 年代以来，德国的垃圾管理思路由“末端处理循环利用避免产生”逐 渐过渡转变到“避免产生循环利用末端处理”的方式上，尤其是9 1 年的包装条例 与9 4 年的循环经济法肯定了这一处理模式，在很大程度上促进了垃圾循环利用1 1 9 J o 日 本政府从2 0 0 0 年4 月开始实施新的废弃电器处理办法，消费者承担整个循环再造过程 的大部分J 唾J 2 0 。马来西亚的R a f i aA f r o z 与R a b a a hT u d i n ，日本的K e i s u k eH a n a k i 对 孟加拉国的首都达卡的固体废弃物的固体废弃物管理系统进行了研究，先通过收集资 料，对该地的居民进行点差问卷的方式了解了影响该城市垃圾总量增长的因素( 该地 的经济特征，居民将生活垃圾进行分类收集的习惯) ，并用最小二乘方法分析出了影响 该地生活垃圾量变化的主导因素，研究结果表示，家庭的规模，经济收入，个人保护 环境的忧虑意识与将生活垃圾分类收集的意愿成为了主导因素，控制该地的人口增长， 个人的经济收入，提高人民的环保意识能够很大程度上减少垃圾量的增长 2 1 J 。印度本 德尔坎德工程与技术学院A K S r i v a s t a v a 和印度理工学院A K N e m a 预测了印度首都新 德里2 0 2 4 年前的城市垃圾产生量与垃圾成分，并用生命周期研究法评估了该城市各种 废弃物处理方式的环境影响，该方法将垃圾产量、垃圾成分及能源作为投入，大气污 染、水排放及能源回收作为产出，结果表明垃圾回收产生的环境影响最小，虽然最初 几年，填埋产生的环境影响小于焚烧产生的环境影响，但随着时间的推移，由于填埋 量的堆积量逐渐增大，由此造成的环境影响会大于焚烧产生的影响【2 2 1 。美国德克萨斯 州自然资源保护委员会A b h i j i tRM o d a k 专家和美国俄克拉荷马州大学J e s sW E v e r e t t 教授研究了在考虑了城市固体废弃物分类收集的情况下，考虑了回收处理、填埋处理、 堆肥处理、焚烧处理的四种处理方式下，在垃圾焚烧厂、堆肥厂处理后的垃圾灰渣进 入填埋场收集的假设下，以各个城市到各处理设施的总运输费用与四种处理方式的总 成本之和与回收材料、堆I J I J E 料与焚烧发电的市场价值之和的差值为目标函数，以质 量平衡、处理处置设计年处理量、垃圾填埋场总处置容量、最小填埋量、可利用成分 条件约束建立了一个研究区域各个城市与各垃圾处理设施间固体废弃物收运优化模型 1 2 3 , 2 4 。那不勒斯费德里科二世大学C C o s m i 、V C u o m o 、M M a c c h i a t o 利用马卡尔能源 经济模型与线性规划的方法对意大利南部的巴斯利卡塔地区废弃物收运系统中的垃圾 处理征收税、处置技术的技术评估与废气排放量的灵敏度进行了分析，分析了垃圾成 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 本效益与垃圾物流之间的关系，从而提出了使环境影响最小，收益最大的垃圾物流收 运方案【2 5 1 。维也纳大学工商管理系V e r aH e m m e l m a y r K a r lF D o e m e r , R i c h a r dF H a r t 等利用0 1 动态规划的方法，以垃圾处置费用与运输费的总和最小为目标，对垃圾收 运路线进行了优化【2 6 】。澳大利亚皇家墨尔本理工大学物流研究中心的F S W a n g 以垃 圾物流收运过程中运输车辆C 0 2 的排放量最小为目标的固体废弃物垃圾收运的仿真模 型，S W I M 模型【2 刀。S t a n i s l a vE S h m e l e v 利用多目标优化方法提出了垃圾收运优化的 新模型，该法考虑了固体废物收运与处理的时间、空间模式，分析了经济发展对环境 的影响，环境影响中特别强调了公众健康与物种多样性这两个要素，为地区可持续废 物管理的策略提出了建议与方法【2 引。 1 3 课题研究目标、内容、拟解决的关键问题 1 3 1 课题研究目标 为了实现垃圾的减量化，资源化与无害化，收集现阶段垃圾收运与处理的情况， 达到成都市固体废弃物规划目标。结合影响成都市垃圾产生量与成分的因素用数学方 法预测出规划年限内的垃圾产生量与成分，并考虑各种垃圾处理方式的综合效益与处 理费用，提出规划年限内未来垃圾优化处理的方案。在各处理设施的布局、数量、规 模确定后，由各处理设施的约束条件，以总费用最小为目标，提出规划年限内垃圾合 理调配的方案。 1 3 2 课题研究内容 ( 1 ) 成都市主城区生活垃圾产生量与成分的调查； ( 2 ) 现阶段成都市主城区生活垃圾收运方式与处理设旋使用情况的调查； ( 3 ) 由成都市1 9 9 6 2 0 1 0 年的生活垃圾总量与垃圾成分的情况与现阶段垃圾收运 的情况，利用数学预测模型预测出未来2 0 11 - 2 0 2 0 的生活垃圾总量与成分与性质并进 行垃圾分类，并结合各种垃圾处理方法的对垃圾成分的要求确定出厨余类、可填埋类、 可焚烧类的垃圾比例，并结合三种处理方式的综合效益与处理费用，得出远期厨余垃 圾厌氧消化处理+ 卫生填埋+ 焚烧发电的最优处理比例，提出需增加建设的垃圾处理设 施的规划方案，解决生活垃圾处理模式单一，垃圾填埋场库容急剧缩减的问题。在处 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 理方法，设施类型，布局和数量确定后，再结合处理厂的运行费用、效益、处理能力、 服务范围和处理约束条件，提出如何在分配各个垃圾转运站到各垃圾处理厂的量，以 达到主城区固体废物总费用最小的物流优化调度的方案。 1 3 3 拟解决的关键问题 本文考虑到了成都市垃圾处理现状的几个问题，一是成都市生活垃圾分类率很低， 废纸类、橡胶塑料合计占总量的比例较大，这部分资源可以通过简单分类进入资源再 生环节，二是成都市餐饮业较为发达，生活垃圾中厨余垃圾占生活垃圾总量的比例较 大，其回收处理也是该市生活垃圾减量化的重点。三是用于处理中心城区生活垃圾的 长安垃圾填埋场二期工程因污水污泥入场的应急堆置，库容集聚缩减，目前已无剩余 库容，三期工程急需建设。 1 4 研究方法与技术路线 1 4 1 拟采取的研究方法与方案 ( 1 ) 查阅国内外有关对垃圾处理系统优化模型研究的相关文献，从中了解处理这 类问题的方法。 ( 2 ) 查阅资料，获得在规划年限内投入使用的垃圾处理厂的投资大小、处理能力， 服务范围，设计使用年限等情况。结合远期规划目标与三种处理方式的综合效益与运 行费用，得出远期厨余垃圾厌氧消化处理、卫生填埋与焚烧发电的最优处理比例。 ( 3 ) 用数学预测方法与预测模型预测成都市未来2 0 11 至2 0 2 0 年这1 0 年内的各年 的垃圾产生量与成分。从中计算出成都市未来l O 年内需要进行厨余类垃圾厌氧消化处 理、垃圾卫生填埋、垃圾焚烧发电处理的垃圾量，再以各种处理方式的综合效益与运 行成本的差值为目标函数建立优化数学模型，用线性规划的思想计算出使得目标函数 达到最小的方案。 ( 4 ) 在已经提出了垃圾处理方式的最优比例后，提出厨余垃圾回收的方案，再结 合成都市已经建设的垃圾处理厂的情况以及远期规划的目标，提出在规划年限内需要 增加建设的厨余垃圾中转站、厨余垃圾处理厂与第四座垃圾焚烧发电厂，长安垃圾填 埋场三期工程的建设规模。在处理设施的规模，布局，数量确定后，结合成都市在规 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 划年限内，各转运站的设计日处理量与工程投资，各个垃圾处理厂的设计日处理量， 设计使用年限，服务范围，设计总容量与工程投资，运行费用，建立物流优化调度的 数学模型，提出规划年限内垃圾物流优化调度的方案。 ( 5 ) 提出垃圾处理设施与中转站的改造措施与未来成都市在生活垃圾管理方面的 建议。 1 4 2 技术路线 本研究遵循“资料收集一现场调研一理论分析建立模型一结果分析”的研究思路， 具体技术路线如图1 1 所示。 成都市生活垃圾收运与处理情况现场调 垃圾收运与处理情况 垃圾产生量与成分 垃圾年产生量与垃圾成分变化趋势的分析 灰色G M ( 1 ，1 濮型灰色G M ( I ，4 膜型B P 神经网络模型 预测精度的对比分析与最佳预测方法的选择 垃圾年产生量与成分的预测 建立垃圾最优 处理比例模型 垃圾中转站与处理 设施的规模与布局 垃圾处理设施的增建 建立垃圾物 流优化模型 垃圾中转站改造与厨余垃圾转运站的增建 垃圾处理与管理方面的建议 图1 1论文技术路线 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 第二章成都市生活垃圾收运及其处理现状 2 1 背景概述 2 1 1 自然地理概况 成都市位于四川盆地西部，东北接德阳市、东南与资阳市毗邻，西南靠雅安地区、 西北与阿坝藏族羌族自治州接壤，南面与眉山地区相连，全市东西长1 9 2 k i n ，南北宽 1 6 6 k m ，总面积1 2 3 9 0 k m 2 。 成都市属亚热带季风气候区，气候特点是：季风气候明显、温和湿润，冬无严寒、 夏无酷暑，四季分明，无霜期长，日照时数少、日照百分率低等。春季气温回升快但 不稳定，常有“倒春寒”发生；盛夏多雷雨、雨量较集中，易出现局部地区的洪涝、冰 雹等灾害；秋季降温快，阴雨天较多。城区年平均气温1 6 2 ，绝对最高气温3 7 3 ， 绝对最低气温5 9 。C 。年雨量随地区而异，平原丘陵地区为9 5 0 1 0 0 0 m m ，山区为 1 0 0 0 1 4 0 0 m m 。平原地区年平均风速仅1 1 m s ，静风率高达4 2 左右，不利于污染物 平移流走。冬季多逆温，出现频率占总日数的9 0 以上，有时中空、低空、近地面多 层逆温同时出现，极不利于污染物的向上扩散消逸。 2 1 2 社会经济状况 成都市是四川I 省省会、西南地区重要的中心城市。现辖锦江、青羊、武侯、成华、 金牛、青白江、龙泉驿七个区和一个高新区，都江堰、彭州、崇州、邛崃四个市和温 江、双流、郫县、新都、新津、金堂、大邑、蒲江八县。 “十一五”时期是成都市发展史上极不平凡的五年。在党中央、国务院和省委、省 政府领导下，市委、市政府团结带领全市人民高举中国特色社会主义伟大旗帜，以邓 小平理论和“三个代表”重要思想为指导，深入贯彻落实科学发展观，坚持不懈地深入 实施城乡统筹、“四位一体”科学发展总体战略匕全面深入推进城乡一体化，推动城乡 同发展共繁荣，有效应对“5 1 2 ”特大地震灾害和国际金融危机，全市经济社会发展取得 巨大成就。经济实现快速发展，城市综合实力明显提升。经济实力显著增强。2 0 1 0 年 全市生产总值达到5 5 5 1 3 3 亿元，比2 0 0 5 年增长9 5 9 ，年均增长1 4 4 ，高于全国4 西南交通大学硕士研究生学位论文第10 页 个百分点左右；地方财政一般预算收入达到5 2 6 9 亿元，年均增长3 0 1 。现代农业发 展势头良好，工业发展步伐加快，服务业稳步发展，三次产业结构继续优化，产业实 力进一步提升；发展方式加快转变，节能减排的措施取得进展，自主创新能力增强； 城乡基础设施明显改善，城市功能不断完善提升。社会民生显著改善。城乡居民收入 大幅提升，2 0 1 0 年城镇居民人均可支配收入达2 0 8 3 5 元，比2 0 0 5 年增长8 3 4 ，年 均增长1 2 9 ；农村居民人均纯收入达8 2 0 5 元，比2 0 0 5 年增长8 2 9 ，年均增长1 2 8 。 城乡就业体系进一步完善，社会保障全面提质，教育事业发展更加均衡，医疗卫生保 障能力稳步提高，人口计生服务管理体系进一步完善，文化事业和文化产业快速发展， 民主法治建设加快，精神文明建设成效显著。 2 2 垃圾产生量情况 多年来，成都市中心城区生活垃圾收集率一直为1 0 0 。随着人口增长，生活垃圾 产生量( 图2 1 ) 呈逐年增加趋势。自2 0 0 6 年开展农村生活垃圾收运体系建设以来， 除部分偏远山区，生活垃圾收运体系己覆盖全域。2 0 0 9 年成都市二、三圈层区县生活 垃圾产生量如表2 1 、2 2 所示。2 0 0 9 年，成都市全市生活垃圾产生量约为3 3 8 1 0 7 k g a 。全市范围内基本未进行垃圾分类。目前，成都市中心城区和二圈层区县生活垃圾实 行统筹处置，以卫生填埋为主，焚烧为辅；三圈层县市除新津县采用焚烧处理外，其 他县市大多以卫生填埋为主。2 0 0 9 年成都市生活垃圾进入填埋场卫生填埋 1 5 7 4 4 1 0 7 k g a ( 包括部分区县) ，焚烧4 4 5 9 1 0 7 k g a ，生活垃圾焚烧处理量约为卫 生填埋量的1 3 。2 0 1 0 年成都市生活垃圾平均热值为4 5 9 1 0 3 k j k g 。 寒 塞 0 酬 钆 叮 1 9 9 61 9 9 71 9 9 81 9 9 92 0 0 02 0 0 12 0 0 22 0 0 32 0 0 42 0 0 52 0 0 62 0 0 72 0 0 82 0 0 92 0 1 0 图2 1成都市中心城区生活垃圾日产生量变化趋势图 O O O 0 0 D 咖 啪 湖 瞄 嘲 o 5 4 3 2 l 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 1 页 表2 - 1 成都市- 圈层区县生活垃圾产生量( 1 0 7 k g a ) 表2 - 2 成都市三圈层区县生活垃圾产生量( 1 0 7 k g a ) 2 0 0 9 年成都市各区( 市) 县生活垃圾产生情况详见表2 3 。 表2 32 0 0 9 年成都市各区( 市) 县生活垃圾产生情况 2 3 垃圾收集与处置现状 2 3 1 垃圾分类收集与回收利用的情况 目前，垃圾中的可回收物部分是由居民自行分类、集中存放后出售给个体或民营 废物回收者；另一部分则被倒入垃圾收集设施中经拾荒者分捡后出售给废品回收站， 剩下部分则足随垃圾进入最终处置系统作为废物被处置掉。 在回收的可用物质中，一部分直接或经简单的物理加工后重新用于生产过程，如 饮料瓶、罐等回收后用于再次罐装；另一部分则是再生利用，即经加工或制造过程后 成为废物同质的原材料，如废纸制再生纸浆。据初步估计，垃圾回收利用率约在1 0 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 2 页 皇曼曼鼍曼曼曼舅寰皇量皇皇量曼量暑曼曼皇皇皇曼量曼曼量曼量曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼皇曼曼曼量曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼I 曼曼舅曼曼寰量曼曼曼曼曼曼量曼曼鲁曼曼寰 左右。 总的来看，尽管垃圾中有用物质的循环利用已占有一定的比例，但由于未实行垃 圾的分类收集，回收利用仍很不彻底，存在较大漏洞，并且基本上是处于一种无序状 态，有待今后加以改进。因此，居民生活垃圾的源头分类放置，将是成都市生活垃圾 收集的一种趋势【2 9 】。 2 3 2 垃圾收集方式的现状 目前，成都市环卫部门采用了袋装收集、无包装收集、垃圾桶( 箱) 收集的多种 方式结合的混合收集方式，其操作过程是：生活垃圾被居民以无包装与包装两种方式 置于垃圾桶( 箱) 中，由人力车或小型机动车运送到垃圾转运房或垃圾转运站进行压 缩处理后，再由大中型运输车送到垃圾卫生填埋场处理。可回收物一部分在垃圾产生 源被人工分拣、回收直接进入专设的回收站；另一部分被专业人员上门有偿收集，在 进入混合垃圾收集房前进入专设的回收站。成都市区生活垃圾收集方式如图2 2 所示。 图2 - 2 成都市生活垃圾收集流程 2 3 3 垃圾转运设施的建设情况 垃圾转运站的设置和规模取决于垃圾收集方式、收集车的类型、服务范围、垃圾 转运量、服务年限、运输道路条件等。各国对垃圾转运站的规模划分大同小异，转运 站按照设计日处理规模可被分为小型、中型、大型3 种。在我围城市生活垃圾转运站 西南交通大学硕士研究生学位论文第13 页 设计规范( C J J 4 7 9 1 ) 的划分方法为：小型垃圾转