第二章 固体废物的收集与运输.ppt.ppt

第二章固体废物的收集与运输 收集和运输的费用约占固体废物从产生到最终处置全过程总费用的60 80 由于城市生活垃圾 工业固体废物 尤其是危险废 无论是收集和运输方式 还是管理方法 处理处置技术都有着原则的区别 需要分别加以研究 收集站 收集站 转运站 处理处置场 垃圾产生源 收集点 垃圾收运过程 第二章固体废物的收集与运输 3 1工业固体废物的收集 运输目前世界各国大都遵循 谁污染 谁治理 的管理原则 大量产生固体废物的企业均设有处理设施 堆放场或处置场 垃圾收集与运输的工作由产生废物的单位自行负责 一些没有处理处置能力的产生单位 或企业本身没有能力自行处置的废物 则由政府指定的专门机构负责统 管理 第二章固体废物的收集与运输 3 2城市生活垃圾的收集 运输 垃圾收运系统图 第二章固体废物的收集与运输 3 2 1垃圾的收集 搬运和贮存垃圾收集垃圾收集按分类与否可分为混合收集和分类收集 按收集的时间又可分为定时收集和随时收集 混合收集定义 指统一收集未经任何处理的原生固体废物的收集方式 其历史悠久 应用广泛 优点 比较简单易行 收集费用低 缺点 各种废物相互混杂 黏结 降低了废物中有用物质的纯度和再利用价值 同时增加了处理的难度 提高了处理费用 第二章固体废物的收集与运输 分类收集定义 是指按废物的种类和组分分别进行收集的方式 分类方式 有机垃圾 可回收垃圾 无机垃圾 有害垃圾和其它垃圾 分类收集时一般应遵循如下原则 工业废物与城市垃圾分开 危险废物与一般废物分开 可回收利用物质与不可回收利用物质分开 可燃烧物质与不可燃烧物质分开 优点 可以提高回收物料的纯度和数量 减少需处理的垃圾量 有利于废物的进一步处理和再利用 并能够较大幅度地降低废物的运输及处理费用 降低整个废物管理的费用和处理处置成本 缺点 真正实现分类收集相当困难 尤其是分类收集的组织工作非常复杂 而且需要依靠宣传教育 立法并附以相应的垃圾分类收集条件 提高城市居民主动分类存放 集中出售有用物质的积极性 第二章固体废物的收集与运输 定期收集定义 是指按照固定的时间周期对特定废物进行收集的方式 它是常规收集的补充手段 优点 可以将暂存废物的危险性减少到最低程度 可以有计划地使用运输车辆 有利于处理处置规划的制定 定时收集方式适用于危险废物和大型垃圾的收集 随时收集定义 随时收集是指随时对废物进行收集的方式 通常对于产生量无规律的固体废物 如采用非连续生产工艺或季节性生产的工厂产生的废物 第二章固体废物的收集与运输 垃圾搬运居民住宅区垃圾搬运 居民住宅区垃圾一般有两种搬运方式 由居民自行负责将产生的城市垃圾自备容器搬运至公共贮存容器 垃圾集装点或垃圾收集车内 由收集工人负责从家门口或后院搬运垃圾至集装点或收集车 商业区与企业单位垃圾搬运 商业区与单位垃圾一般由产生者自行负责搬运 环境卫生管理部门进行监督管理 当委托环卫部门收运时 各垃圾产生单位使用的搬运容器应与环卫部门的收运车辆相配套 搬运地点和时间也应和环卫部门协商而定 管道运输粉碎后排入下水道 第二章固体废物的收集与运输 垃圾贮存城市垃圾贮存容器的一般要求应具有一定的密封隔离性能 防止在容器存放 搬运当中产生垃圾外泄污染公共卫生 应有足够的耐压强度 保证在垃圾投放和倾倒过程中不会被破坏 材料应与所装垃圾相容 不与垃圾进行反应而产生新的污染物 应耐腐蚀和难燃烧 满足垃圾类型多样性 防止火灾发生 应使用方便 美观耐用 造价适宜 便于机械化装车 第二章固体废物的收集与运输 第二章固体废物的收集与运输 垃圾贮存收集容器垃圾袋 桶 箱 垃圾台 其规格尺寸应与收集车辆相匹配 以便机械化操作 容积大于1 1m3的垃圾箱和桶称为大型垃圾箱容器 容积0 1 1 1m3的垃圾箱和桶称为中型垃圾容器 容积低于0 1m3的垃圾桶和箱被称为小型垃圾容器 垃圾容器的设置数量计算垃圾产生量 式中 w 垃圾日产生量 t d r 服务范围内居民人口数 人 c 人均日产垃圾量 t 人 d a1 垃圾日产生量不均匀系数 取1 1 1 5 a2 居住人口变动系数 取1 02 1 05 第二章固体废物的收集与运输 计算垃圾日产体积 平均体积最大体积式中 vave 垃圾平均日产体积 m3 d dave 垃圾平均容重 t m3 a3 垃圾容重变化系数 取0 7 0 9 vmax 垃圾日产最大体积 m3 d k 垃圾产生高峰时体积变动系数 取1 5 1 8 第二章固体废物的收集与运输 计算所需设置的容器数量 平时所需设置的容器数量高峰日所需设置的容器数量式中 nave 平时所需设置的容器数量 个 a4 生活垃圾清除周期 d 次 每日清除2次 a4 0 5 v1 单个垃圾容器的容积 m3 a5 垃圾收集容器的填充系数 b 0 75 0 9 nmax 高峰日所需设置的容器数量 个 第二章固体废物的收集与运输 贮存设施设计收集点 设计服务半径一般不超过70m 新建住宅区一般每四幢楼设一个收集点 楼道式 收集站 设计服务半径不大于200m 小型压缩式收集站 约0 7 1km2设置一座 服务半径约 400m 1000m 第二章固体废物的收集与运输 3 2 2垃圾的清除和运输操作包括对各产生源贮存的垃圾集中和集装 还包括收集清除车辆至终点往返运输过程和在终点的卸料等全过程 因此这一阶段是收运管理系统中最复杂的 耗资也最大 清运效率和费用之高低 主要取决于下列因素 清运操作方式 收集清运车辆数量 装卸量及机械化装卸程度 清运次数 时间及劳动定员 清运路线 3 2 2 1清运系统分析操作方式分为移动式和固定式两种 第二章固体废物的收集与运输 携带空容器的收集车自车库来 行程开始 收集容器 收集点 转运站或处理处置场 移动容器收集操作方式 4 第二章固体废物的收集与运输 3 2 2 2清运路线的设计 在各收集点或区域内的清运路线 又称为微观路线的优化 微观路线优化的主要问题是如何使收集车辆通过一系列的单行线或双行线线路行驶 从而获得整个行驶路线距离最短的效果 清除空载运输行程的设计问题 经常由于存在单行线和一端不通的街道而变得很困难 运输费用最低路线的研究就是要用数量最少的附加线 使运输路线成为单行 从而获得一个最优系统 这一问题又称为邮递员问题 或一笔画问题 解决这一问题的两个必要条件 所有节点必须是相连的 对于任一结点 连接线的数目都必须是偶数 欧拉的游行路线问题 柯尼斯堡的七座桥 普莱杰河 a b c d 第二章固体废物的收集与运输 a a b c d b a b c d c a b c d 第二章固体废物的收集与运输 3 2 2 3运输方式车辆运输 车辆运输历史最长 应用范围最广泛 考虑的问题是 车辆与收集容器相匹配 装卸的机械化 车身的密封 对废物的压缩方式 中转站类型 收集运输路线以及道路交通情况等 常用的垃圾收集车有简易自卸式收集车 活动斗式收集车 侧装式密封收集车 后装式压缩收集车等 车身大小按载重量分 额定量约3t 5t 8t 10t 20t 装载垃圾有效容积为5 25m3 船泊运输适用于大容量的废物运输 水路交通方便的地区应用较多 特点 船舶运输由于装载量大 动力消耗小 运输成本一般比车辆运输和管道运输要低 但是对中转站码头以及处置场码头必须配备集装箱装卸装置 应注意防止由于废物泄漏对河流的污染 管道运输 空气运输和水力运输 空气输送的速度比水力输送的速度大的多 20 30m s 但所需动力和对管道的磨损也较大 且长距离输送容易发生堵塞 最远不大于7km 空气输送可分为真空方式和压送方式 水力输送在安全性和动力消耗方向优于空气输送 可以实现低速 高浓度的输送 从而降低输送成本 主要问题是水源的保障和输送后水处理的费用 第二章固体废物的收集与运输 第二章固体废物的收集与运输 3 2 3固体废物的转运垃圾转运站设置依据 主要视经济性而定 转运站的作用及功能集中收集和储存来源分散的各种固体废物对各种废物进行适当的处理降低收运成转运站类型与设置要求通常按转运能力分为 小型转运站日转运量150t以下 中型转运站日转运量150 450t 大型转运站日转运量450t以上 转运量计算 式中 q 转运站的日转运量 吨 日 垃圾产量变化系数 取1 3 1 5 n 服务区域的实际人数 人 q 服务区域的人均垃圾日产量 千克 人 日 取0 8 1 2千克 人 日 第二章固体废物的收集与运输 转运站设置要求转运站宜设置在交通运输方便 市政条件较好并对居民影响较小的地区 服务半径 人力车收集 服务半径宜为0 4km以内 最大不应超过1 0km 小型机动车收集 服务半径宜为3 0km以内 最大不应超过5 0km 运距大于30km时应设置大型转运站 必要时设置二次转运 中型车收集服务半径介于小型和大型之间 转运站外观应美观 并应与周围环境相协调 操作应实现封闭 减容 压缩 设备力求先进 飘尘 噪声 臭气 排水等指标应符合相应的环境保护标准 转运站绿地率应为20 30 中转站一般均设有防火设施 第二章固体废物的收集与运输 转运站选址尽可能位于垃圾收集中心或垃圾产量多的地方 靠近公路干线及交通方便的地方 居民和环境危害最少的地方 进行建设和作业最经济的地方 考虑便于废物回收利用及能源生产的可能性 第二章固体废物的收集与运输 3 2 4几种常用的垃圾收运系统小型压缩收集站收运系统收集站 压缩中转站收运系统流动车 压缩中转站收运系统 第二章固体废物的收集与运输 第二章固体废物的收集与运输 3 2 5宏观路线的优化问题宏观路线的优化问题实际上是寻找一条从收集路线的终点到中转站或处理处置设施的最优路线 这类问题在数学上称为分配问题 解决问题的方法通常采用线性规划技术 废物从产生源到处置场的分配问题 第二章固体废物的收集与运输 目标 实现运输成本最低满足的约束条件是每个处置场的处置能力是有限的处置的废物总量应等于废物的产生总量从每个废物产生源运出的废物量应大于或等于零目标函数可表达为 式中 xik 单位时间内从废物产生源i到处置场k的废物量 cik 单位数量废物从废物产生源i到处置场k的费用 fk 处置场k处理单位数量废物的费用 bk 处置场k的处置能力 n 废物源的数量 k 处置场的数量 废物源和处置场之间有中转站或其他处理设施 此时宏观路线的确定会变得更加复杂 对于n个废物源 j个中转站 k个处置场的目标函数可表达成 第二章固体废物的收集与运输 约束条件在废物源i产生的废物量wi必须等于由i运往j个中转站和k个处置场的废物总量中转站j的处理能力bj大于或等于运往j的废物总量从废物源i和中转站j运往处置场k的废物量必须小于或等于处置场k的处置能力bk中转站j处理后残余物的废物量必须等于从j运往处置场的废物量废物源运往中转站或处置场的废物量 中转站运往处置场的废物量应大于或等于零 第二章固体废物的收集与运输 式中 cij 单位数量废物从废物产生源i到中转站j的费用 cjk 单位数量废物从中转站j到处置场k的费用 cik 单位数量废物从废物产生源i到处置场k的费用 xij 单位时间内从废物产生源i到中转站j的废物量 xjk 单位时间内从中转站j到处置场k的废物量 xik 单位时间内从废物产生源i到处置场k的废物量 fk 处置场k处理单位数量废物的费用 fj 中转站j处理单位数量废物的费用 bk 处置场k的处置能力 bj 中转站j的处置能力 pj 中转站j处理后残渣占原废物的比例 对于储运站 pj 1 对于焚烧炉pj 0 1 0 2 第二章固体废物的收集与运输 大学城2020年规划人口为32万人 人均日产垃圾量为1 0kg 人 d 采用5m3小型收集箱收集垃圾 小箱每日收集2次 垃圾密度是350kg m3 采用2吨小车每次拉一个小箱 垃圾车工作时间为8h 试求为及时清运大学城垃圾 需要多少个小箱 每日需出动清运多少次 累积工作多少小时 需要多少辆小车 若大学城距垃圾处理场距离为20km 采用小车直接运至处理场的初投资为2000万元 运行费用为8元 吨 公里 采用设置中转站的初投资为8000万元 运行费用为2元 吨 公里 试问计算年限为8年时 是否应设置中转站 若要设置中转站 转运站规模为多少 转运站工作时间为8小时 所需卸料台 压缩装置 数量为多少 若转运站采用20m3的集装箱 压缩倍数为2 载重车为16吨大车 大车往返处理场一次的时间为1小时 需要大车多少辆 集装箱多少个 已知 垃圾日产量不均匀系数1 3 容重变化系数0 8 垃圾高峰时体积变动系数1 5 小箱容器利用系数为0 75 大箱容器利用系数0 8 小车平均运输时间为0 5小时 次 容器装车时间为2min 次 容器放回原处的时间为2min 次 卸车时间为1 5min 次 非生产时间占全部工作时的25 小车完好率为80 清运车到达卸料台的时间误差系数为2 大车完好率为85 例题 固体废物收运概述 对象 分类固体废物的收运规划 按处理 处置的类型 数量 位置及最小运行费用原则规划收运设施 收运规划模型 收运规划优化方法固体废物的收运系统工艺 收集方式 收运设施与设备 收集 运输 转运 收运设计 产生量预测 收运容量计算 中转站定位 第二章小结 1 何谓固体废物