《环境规划》第八章 固体废物管理规划

1、第八章 固体废物管理规划本章主要内容：第一节 固体废物概述 第二节 固体废物管理规划的内容 第三节 应用实例1第一节 固体废物概述一、固体废物的来源和分类 固体废物：来源于生产建设、日常生活和其他活动中产生的污染环境的固态、半固态废弃物。 按来源分类：工业固体废物、危险废物、城市生活垃圾等。二、固体废物的危害 大量占用土地；污染水体；污染大气；污染土壤等。三、固体废物的处理和处置 物理处理：破碎、分选、沉淀、过滤和离心分离等； 化学处理：焚烧、焙烧 、热解和溶出等； 生物处理：好氧分解和厌氧分解。一 、固体废物管理规划基础 （一）固体废物管理 固体废物管理是指对固体废物的产生、收集、运输、贮存

2、、处理和最终处置全过程的管理。 我国对固体废物尚未进行专门的环境管理，相关法律、法规有待完善。 （二）固体废物管理系统 固体废物管理系统是由固体废物及其发生源、处理途径、处置场所和管理程序等构成的完整体系。第二节 固废管理规划内容（三）固体废物管理规划 固体废物管理规划是在资源利用最大化、处置费用最小化的条件下，对固体废物管理系统中的各个环节、层次进行整合调节和优化设计，进而筛选出切实的规划方案，以使整个固体废物管理系统处于良性运转。固体废物管理规划有三个层次：操作运行层、计划策略层和政策制定层。其中计划策略层是管理规划的重点。一般来说，计划策略层次规划的系统主要由各固体废物产生源及各种处理和

3、处置设施组成。我国制定有固体废物污染环境防治法等相关法律法规，并通过行政手段进行固体废物管理。管理中要去进行全过程管理的原则。全过程原则对固废管理非常有效，但是没有从整个系统考虑，不讲究效率，无法实现固废资源化和价值的重新利用。国外应用系统规划的方法解决固体废物管理的问题比较早，Rao应用动态规划方法；Baetz等实用DP法解决城市固废填埋场和焚烧设施问题；Huang和Moore使用不确定性动态分析方法进行城市处理设施规划等。 二、固体废物管理规划的对象 在我国，危险废物一般以法律或法规的方式规定其管理程序。国家环境保护局于1987年颁布了城市放射性废物管理办法，这是我国第一个危险废物管理的专

4、门法规。概括来说，危险废物管理一般从如下4个方面入手： 1、制定危险废物判别标准； 2、建立危险废物清单；3、建立关于危险废物的存放与审批制度； 4、建立关于危险废物的处理与处置制度。危险废物以法律法规规定了其管理方式；工业固废的管理则要求企业自行处理；因此，固体废物管理规划的对象主要是城市固体废物的管理系统，即：如何使城市垃圾的收集、运输费用最小，如何给各处理场所（如填埋场、堆肥场和焚化场等）分配合适的固体废物量，使城市或区域的垃圾处理费用最小。简言之，即最大化回收和总处理费用最小。 三、固体废物管理规划的内容 固体废物管理系统自身的复杂性，决定了其规划工作亦是一个较为复杂的过程，既有对大量

5、数据的调查和分析，又有众多规划方法的运用和模型的构建，当规划方案产生后，还要对其进行对比分析，以求得最优化的结果。具体步骤如下 ： （一）总体设计 1、固体废物管理规划系统的总体设计，确定规划的目的、对象、范围和内容等。 2、规划系统结构与指标体系研究，设计规划的系统流程以及规划的衡量指标体系。 （二）数据调查与分析 1、固体废物污染源数据调查分析，实地考察固体废物的污染源，收集污染物排放数据，并进行统计分析。 2、固体废物处置现状数据调查，确认规划区内固废的收集、存放、运输路线、固废处理方式现状、填埋场位置和规模、固废对环境的影响数据，以及有用固废回收利用状况等。 3、社会经济数据调查分析，

6、收集并分析相关的经济结构、产业结构、工业结构及布局现状，以及社会与经济发展远景规划目标数据。 4、其他数据调查，包括相关的环境质量、水文、气象、土地利用、交通和地形地貌数据等。（三）规划模型开发 采用适宜的规划方法，建立固体废物管理控制系统的规划模型，以获得反映实际系统本质的理想规划方案。具体内容包括 ： 1、固体废物管理技术经济评估。 2、固体废物产生排放预测。 3、固体废物处置场地选址及交通运输网络设计 。 4、固体废物处理量优化分配。 5、固体废物相关的空气污染物扩散控制。 6、固体废物运输与处理相关的噪声污染与控制等。（四）规划方案生成及后优化分析 1、规划方案生成：根据规划模型的结果

7、，产生相应不同条件下的规划方案。 2、后优化分析：为增加规划方案的有效性，采用一些风险分析方法，以及效用理论、回归分析等技术方法，加强与决策者和有关专家的交互过程，以获得有用的反馈信息，进而调整模型，分析比较不同规划方案的效果，力图获得更加切实可操作的优化方案。 四、固体废物管理规划的技术路线 由于目前我国的固体废物管理规划主要的研究对象是城市，因此在这里仅以城市固体废物管理规划的技术路线进行介绍分析。城市固废管理系统规划的主要技术路线可概括为：、基础数据的调查分析；、污染源预测分析；、规划模型建立和调整；、规划方案的权衡分析。第三节 应用实例一 、问题描述 两个城市计划联合建设一个区域固体废

8、物处理系统，处理它们的城市垃圾。处理方式有三种：卫生填埋、焚化和投海。 注意：废物处置包括运输和处理两个过程，其处理总费用也由这两个步骤直接决定。具体两城市情况见书P272。 处理运输费用0.5元/tkm。问题的实质是使得两城市固废处理的总费用最小。处理费用中引出一个边际固定费用问题，这是一个可变的量。随着处理规模的大小而变化。已知：城市A：人口40000人，固废产生量700 t/周；城市B：人口65000人，固废产生量1200 t/周；处理场I（焚化场）：距城市A 15km，距城市B 10km；处理场O（投海码头）：距城市A 5km，距城市B 15km；处理场L（卫生填埋）：距城市A 30k

9、m，距城市B 25km；三个处理场的固定费用、可变费用、处理能力见下表。处理场代号处理方式固定费用/元 t-1可变费用/元 t-1处理能力/t wk-1I焚化200 00012.01 000O投海60 00016.0500L卫生填埋100 0006.01 300城市B城市AOIL处理场2处理场1处理场3700t/周1200t/周1000t/周1300t/周500t/周x1330kmx12x1115kmx2215km5kmx2110kmx2325km图8-2 固体废物发生和处置系统试建立规划模型，确定处理场形式和个数，使两城市固废全部得到处理，且处置总费用最小。二 、建模 规划的目的有两项：1、

10、使得固废处理的费用最小目标函数2、所有固废均得到有效处理约束条件首先，考虑是否采取某一种处理方式，需要定义一个离散变量，该离散变量应取整数。 该离散变量应取整数。例如，焚化场的固定费用为200000元/52周3850元/周，把3850yj加到目标函数表达式中就可以正确反映焚化的固定费用。采用焚化处理，y1=1，否则y1=0。另一类决策变量为每个城市的焚化、投海和卫生填埋的垃圾量，可以定义为xij表示。各城市固体废物平衡方程：对所有垃圾都进行处理，而垃圾处理方式能力有限，对垃圾处理场能力约束：处理费用包括：固定费用，运输费用和可变费用。运输费用：单位重量垃圾的单位距离运费运输量总可变费用：单位重量垃圾的处理费用每周的处理量把固定、运输和可变费用加起来即为总费用：为了完成模型，加上整数变量的约束条件：如果yi的约束也是线性的，则此最优化模型就是一个混合整数规划（MIP）模型。要使得总费用最小，经过约束条件限制后： 经过优化，目标函数就可以表示为： 约束条件： 再对约束条件进行合并和简化成特定的整数约束条件：等价于下面一个约束条件：约束条件式8-3和式8-5可以分别由下式代替：由此得到新的最优化模型的系数，如表8-2。y1y2y3x11x22x33x21x22x2338501150192019.518.521