環(huán)境規(guī)劃與管理固體廢物管理規(guī)劃

1、第八章 固體廢物管理(gunl)規(guī)劃 第一節(jié) 固體廢物概述 一、固體廢 物的分類 固體廢物（Solid Waste）是指生產(chǎn)建設(shè)、日常生活和其他活動(dòng)中產(chǎn)生的污染環(huán)境的固態(tài)、半固態(tài)廢棄物質(zhì)。 固體廢物的分類方法(fngf)很多，一般較常見的是按來源進(jìn)行分類。 我國從固體廢物管理的需要出發(fā)，將其分為三類，即工業(yè)固體廢物、危險(xiǎn)廢物和城市生活垃圾。共五十一頁共五十一頁共五十一頁共五十一頁共五十一頁（一）工業(yè)固體廢物 工業(yè)固體廢物是指在工業(yè)、交通等生產(chǎn)活動(dòng)中產(chǎn)生的固體廢物包括高爐渣、鋼渣、赤泥、有色金屬渣、粉煤灰、煤渣(mizh)、硫酸渣、廢石膏、鹽泥廢石和尾礦等。 （二）危險(xiǎn)廢物 我國的工業(yè)固體廢物中

2、，約占總產(chǎn)生量510的廢物積聚后具有易燃性、易爆性、化學(xué)反應(yīng)性、腐蝕性、急性毒性、慢性毒性、生態(tài)毒性或傳染性等特點(diǎn)。為了便于對這些有害的固體廢物進(jìn)行管理，我國將其作了單獨(dú)分類，稱其為危險(xiǎn)廢物。常見的危險(xiǎn)廢物有冶煉渣、化學(xué)及化工廢物、廢原液及母液、鈾的生產(chǎn)、加工、回收過程中所排出的放射性固體廢物以及核武器試驗(yàn)時(shí)產(chǎn)生的各種放射性碎片、彈殼及其污染物等。共五十一頁共五十一頁（三）城市生活垃圾 城市生活垃圾是指在城市日常生活中所產(chǎn)生的固體廢物，以及法律、行政法規(guī)規(guī)定視為城市生活垃圾的固體廢物。發(fā)達(dá)國家的城市居民糞便全部通過下水道輸送到污水處理廠處理，發(fā)達(dá)國家的城市固體廢物不包括城市居民糞便。在我國，由

3、于城市下水道系統(tǒng)不完善和城市污水處理設(shè)施少，居民的糞便需要收集、清運(yùn)，它也是城市生活垃圾的重要(zhngyo)組成部分。按來源城市垃圾可分為家庭垃圾、食品垃圾、零散垃圾、市場垃圾、街道掃集物、醫(yī)院垃圾和建筑垃圾等類型。 共五十一頁共五十一頁共五十一頁二、固體廢物的危害 固體廢物對人類環(huán)境的危害是多方面的，也是非常嚴(yán)重的。主要包括：1、占用大量土地；2、污染水體；3、污染大氣；4、污染土壤；5、淤塞和填埋河道、水道；6、引發(fā)(yn f)泥石流、塌方、滑坡和火災(zāi)等造成財(cái)產(chǎn)損失、人員傷亡等。期中前四種是最主要的污染表現(xiàn)形式。 共五十一頁二、固體廢物的危害 （一）大量占用土地固體廢物的堆積占用了大量的

4、土地。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國有15,000個(gè)垃圾處理場，面積相當(dāng)于19個(gè)新加坡，固體廢物占用土地達(dá)200萬公頃。在我國，大量固體廢物的堆放也成了令人困擾的問題。我國城市垃圾近1億t/a。隨著城市人口的增長，城市建筑規(guī)模的擴(kuò)大，居民生活水平的提高，城市垃圾正以每年10的速度增長。因此，所需垃圾場的數(shù)量大得驚人，可填埋的土地逐年(zhnin)減少。而在我國各大中城市的郊區(qū)，均已形成了環(huán)繞城區(qū)的環(huán)狀垃圾鏈 。 共五十一頁共五十一頁共五十一頁共五十一頁二、固體廢物的危害 （二）污染水體 露天堆放和填埋不當(dāng)?shù)墓腆w廢物對水體的污染通常有4種途徑： 1、固體廢物隨雨水徑流進(jìn)人地表水體； 2、固體廢物中的滲瀝水(lsh

5、u)通過土壤進(jìn)入地下水； 3、細(xì)顆粒的垃圾隨風(fēng)飄揚(yáng)，落人地表水體； 4、固體廢物被直接傾倒入河流、湖泊、海洋。 共五十一頁共五十一頁共五十一頁二、固體廢物的危害(wihi) （三）污染大氣 固體廢物對大氣的污染有三個(gè)方面 ： 1、惡臭。在垃圾堆放地，由于垃圾、廢渣中的某些有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行生物分解而產(chǎn)生惡臭。 2、懸浮物。來自垃圾、廢渣堆放和處理過程中產(chǎn)生的細(xì)塵粒、粉塵等。這些物質(zhì)隨風(fēng)飄揚(yáng)，擴(kuò)散到遠(yuǎn)處。當(dāng)人體吸入了這些細(xì)塵粒，可損害肺部，影響健康。 3、有害氣體。在運(yùn)輸和處理固體廢物過程中產(chǎn)生有害氣體，例如，垃圾焚燒爐排出的煙霧污染大氣。 共五十一頁共五十一頁二、固體廢物的危害 （四）污染土壤 固體

6、廢物在堆置時(shí)或由于地表徑流的沖刷，其有害成分會(huì)污染土壤。例如直接利用醫(yī)院、肉類聯(lián)合廠、生物制品廠的廢渣做肥料，其中(qzhng)的病菌、寄生蟲等就會(huì)污染土壤。人與污染的土壤直接接觸，或生吃此土壤上種植的蔬菜、瓜果就會(huì)得病。工業(yè)固體廢物和危險(xiǎn)廢物中的有害物質(zhì)，會(huì)殺死土壤中的微生物，破壞土壤的微生物生態(tài)系統(tǒng)，使土壤喪失腐解能力，導(dǎo)致草木不生。 共五十一頁三 、固體廢物的處理和處置 固體廢物處理（treatment)是指通過物理、化學(xué)、生物等不同(b tn)的方法，使固體廢物轉(zhuǎn)化成為適于運(yùn)輸、貯存、資源化利用，以及最終處置的一種過程。1、物理處理包括破碎、分選、沉淀、過濾和離心分離等處理方式。2、化

7、學(xué)處理包括焚燒、焙燒、熱解和溶出等處理方式。3、生物處理包括好氧分解和厭氧分解等處理方式。固體廢物經(jīng)處理后，也可用作建筑材料、填墊材料、道路工程材料、冶金化工和輕工等工業(yè)原料。 不論是焚燒還是各種資源化、減量化處理，在當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下，最終仍有一定數(shù)量的固體廢物沒有任何用處，需要有最終的歸宿，即固體廢物的處置 (disposal)。共五十一頁廣州日焚燒處理垃圾1000噸的李坑垃圾焚燒發(fā)電廠目前已完成全部設(shè)備和部分土建(t jin)施工的招標(biāo)。采用分揀、沼氣回收、堆肥等多種處理方式的李坑生活垃圾綜合處理場投資約3.2億元人民幣，年產(chǎn)有機(jī)肥12萬多噸，年上網(wǎng)電量約3000萬千瓦時(shí)。 共五十一頁

8、共五十一頁共五十一頁第二節(jié) 固體廢物管理規(guī)劃的內(nèi)容 一 、固體廢物管理規(guī)劃基礎(chǔ) （一）固體廢物管理 固體廢物管理是指對固體廢物的產(chǎn)生、收集、運(yùn)輸、貯存、處理和最終處置全過程的管理。 我國對固體廢棄物還沒有進(jìn)行專門的環(huán)境管理，相關(guān)法律、法規(guī)有待完善。 （二）固體廢物管理系統(tǒng) 固體廢物管理系統(tǒng)是由固體廢物及其發(fā)生源、處理途徑、處置場所和管理程序等構(gòu)成的完整(wnzhng)體系。 共五十一頁（三）固體廢物管理規(guī)劃 固體廢物管理規(guī)劃是在資源利用最大化、處置費(fèi)用最小化的條件下，對固體廢物管理系統(tǒng)中的各個(gè)環(huán)節(jié)、層次進(jìn)行整合調(diào)節(jié)和優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)而篩選出切實(shí)的規(guī)劃方案，以使整個(gè)固體廢物管理系統(tǒng)處于良性運(yùn)轉(zhuǎn)。通常

9、，固體廢物管理規(guī)劃有三個(gè)層次：操作運(yùn)行(ynxng)層、計(jì)劃策略層和政策制定層。其中計(jì)劃策略層是管理規(guī)劃的重點(diǎn)。一般來說，計(jì)劃策略層次規(guī)劃的系統(tǒng)主要由各固體廢物產(chǎn)生源及各種處理和處置設(shè)施組成。 共五十一頁（三）固體廢物管理規(guī)劃 我國制定有固體廢物污染環(huán)境防治法等相關(guān)法律法規(guī)，并通過行政手段進(jìn)行固體廢物管理。管理中要去進(jìn)行全過程管理的原則。 全過程原則對固廢管理非常有效，但是沒有(mi yu)從整個(gè)系統(tǒng)考慮，不講究效率；無法實(shí)現(xiàn)固廢資源化和價(jià)值的重新利用。 國外應(yīng)用系統(tǒng)規(guī)劃的方法解決固體廢物管理的問題比較早，Rao應(yīng)用動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法；Baetz 等實(shí)用DP法解決城市固廢填埋場和焚燒直接的問題；Hu

10、ang and More使用不確定性動(dòng)態(tài)分析方法等。共五十一頁共五十一頁 二、固體廢物管理規(guī)劃(guhu)的對象 在我國，危險(xiǎn)廢物一般以法律或法規(guī)的方式規(guī)定其管理程序。國家環(huán)境保護(hù)局于1987年頒布了城市放射性廢物管理辦法，這是我國第一個(gè)危險(xiǎn)廢物管理的專門法規(guī)。該辦法分為總則、放射性廢物分類、產(chǎn)生放射性廢物單位的責(zé)任、放射性廢物的收運(yùn)、放射性廢物的管理、監(jiān)督管理、收費(fèi)、獎(jiǎng)懲和附則等9章，共44條。 概括來說，對危險(xiǎn)廢物的管理一般從如下4個(gè)方面人手 ： 1、制定危險(xiǎn)廢物判別標(biāo)準(zhǔn)； 2、建立危險(xiǎn)廢物清單；3、建立關(guān)于危險(xiǎn)廢物的存放與審批制度； 4、建立關(guān)于危險(xiǎn)廢物的處理與處置制度。 危險(xiǎn)廢物名錄(

11、mn l)共五十一頁三、固體廢物管理規(guī)劃的內(nèi)容 固體廢物管理系統(tǒng)自身的復(fù)雜性，決定了其規(guī)劃工作亦是一個(gè)較為復(fù)雜的過程，既有對大量數(shù)據(jù)的調(diào)查和分析，又有眾多規(guī)劃方法的運(yùn)用和模型的構(gòu)建，當(dāng)規(guī)劃方案產(chǎn)生后，還要對其進(jìn)行對比分析，以求得最優(yōu)化的結(jié)果。具體步驟如下 ： （一）總體設(shè)計(jì) 1、固體廢物管理規(guī)劃系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，確定規(guī)劃的目的、對象、范圍和內(nèi)容等。 2、規(guī)劃系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與指標(biāo)體系研究，設(shè)計(jì)規(guī)劃的系統(tǒng)流程以及(yj)規(guī)劃的衡量指標(biāo)體系。 共五十一頁（二）數(shù)據(jù)調(diào)查與分析 1、固體廢物污染源數(shù)據(jù)調(diào)查分析，實(shí)地考察固體廢物的污染源，收集污染物排放數(shù)據(jù)，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。 2、固體廢物處置現(xiàn)狀數(shù)據(jù)調(diào)查，確認(rèn)規(guī)劃

12、區(qū)內(nèi)固廢的收集、存放、運(yùn)輸路線、固廢處理方式(fngsh)現(xiàn)狀、填埋場位置和規(guī)模、固廢對環(huán)境的影響數(shù)據(jù)，以及有用固廢回收利用狀況等。 3、社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)調(diào)查分析，收集并分析相關(guān)的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、工業(yè)結(jié)構(gòu)及布局現(xiàn)狀，以及社會(huì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展遠(yuǎn)景規(guī)劃目標(biāo)數(shù)據(jù)。 4、其他數(shù)據(jù)調(diào)查，包括相關(guān)的環(huán)境質(zhì)量、水文、氣象、土地利用、交通和地形地貌數(shù)據(jù)等。 共五十一頁共五十一頁（三）規(guī)劃模型開發(fā) 采用適宜的規(guī)劃方法，建立固體廢物管理控制系統(tǒng)的規(guī)劃模型，以獲得反映實(shí)際系統(tǒng)本質(zhì)(bnzh)的理想規(guī)劃方案。具體內(nèi)容包括 ： 1、固體廢物管理技術(shù)經(jīng)濟(jì)評估。 2、固體廢物產(chǎn)生排放預(yù)測。 3、固體廢物處置場地選址及交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)

13、設(shè)計(jì) 。 4、固體廢物處理量優(yōu)化分配。 5、固體廢物相關(guān)的空氣污染物擴(kuò)散控制。 6、固體廢物運(yùn)輸與處理相關(guān)的噪聲污染與控制等。 共五十一頁（四）規(guī)劃方案生成及后優(yōu)化分析 1、規(guī)劃方案生產(chǎn)；根據(jù)規(guī)劃模型的結(jié)果，產(chǎn)生相應(yīng)不同條件下的規(guī)劃方案。 2、后優(yōu)化分析；為了(wi le)增加規(guī)劃方案的有效性，還可以采用一些風(fēng)險(xiǎn)分析方法，以及效用理論、回歸分析等技術(shù)方法，加強(qiáng)與決策者和有關(guān)專家的交互過程，以獲得有用的反饋信息，進(jìn)而調(diào)整模型，分析比較不同規(guī)劃方案的效果，力圖獲得更加切實(shí)可操作的優(yōu)化方案。 共五十一頁 四、固體廢物管理(gunl)規(guī)劃的技術(shù)路線 由于目前我國的固體廢物管理規(guī)劃主要的研究對象是城市，

14、因此在這里僅以城市固體廢物管理規(guī)劃的技術(shù)路線進(jìn)行介紹分析。概括地說，城市固廢管理系統(tǒng)規(guī)劃的主要技術(shù)路線為：、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的調(diào)查分析，、污染源預(yù)測分析，、規(guī)劃模型建立和調(diào)整，、規(guī)劃方案的權(quán)衡分析。具體過程如圖81所示。 共五十一頁圖8-1城市固廢污染源現(xiàn)狀調(diào)查城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀及遠(yuǎn)景規(guī)劃目標(biāo)城市固廢處置現(xiàn)狀調(diào)查工業(yè)廢物生活垃圾建筑垃圾醫(yī)療固廢辦公固廢堆置綜合利用填埋焚燒固廢污染環(huán)境目標(biāo)工業(yè)固廢增長預(yù)測生活垃圾增長預(yù)測建筑垃圾增長預(yù)測醫(yī)療固廢增長預(yù)測辦公固廢增長預(yù)測管理模式與處理技術(shù)固廢增長預(yù)測及影響評價(jià)固廢管理系統(tǒng)投入產(chǎn)出經(jīng)濟(jì)分析規(guī)劃模型的構(gòu)件、模型算法開發(fā)調(diào)試以及模型運(yùn)行規(guī)劃結(jié)果權(quán)衡、交互過程及

15、滿意度分析不滿意調(diào)整優(yōu)選規(guī)劃方案輸出滿意權(quán)衡分析產(chǎn)出最終報(bào)告文本及其他研究成果共五十一頁一 、問題描述 兩個(gè)城市計(jì)劃聯(lián)合建設(shè)一個(gè)區(qū)域固體廢物處理系統(tǒng)，處理城市垃圾。處理方式有三種：衛(wèi)生填埋、焚化和投海。 值得注意的是：廢物處置包括運(yùn)輸和處理兩個(gè)過程，其處理總費(fèi)用也由這兩個(gè)步驟直接決定。具體兩城市情況見書p230。 處理運(yùn)輸費(fèi)用0.5元/tkm。問題的實(shí)質(zhì)是使得兩城市固廢處理的總費(fèi)用最小。處理費(fèi)用中有引出一個(gè)邊際固定費(fèi)用問題，這是一個(gè)可變的量。隨著處理規(guī)模(gum)的大小而變化。第三節(jié) 應(yīng)用(yngyng)實(shí)例共五十一頁處理場代號處理方式固定費(fèi)用/元 t-1可變費(fèi)用/元 t-1處理能力/t wk

16、-1I焚化200 000121 000O投海60 00016500L衛(wèi)生填埋100 00061 300表8-1 擬建固體廢物處置(chzh)場的費(fèi)用和處理能力共五十一頁二 、建模 規(guī)劃的目的有兩項(xiàng)：1、使得固廢處理的費(fèi)用最?。?、所有的固廢都得到有效的處理。要實(shí)現(xiàn)上述兩個(gè)目的，需要確定兩類決策變量以對目標(biāo)、質(zhì)量平衡和技術(shù)約束進(jìn)行描述。首先，考慮是否采取某一種處理方式，需要定義一個(gè)離散(lsn)變量，該離散(lsn)變量應(yīng)取整數(shù)。第三節(jié) 應(yīng)用(yngyng)實(shí)例共五十一頁第三節(jié) 應(yīng)用(yngyng)實(shí)例城市B城市AOIL處理場2處理場1處理場3700t/周1200t/周1000t/周1300t/

17、周500t/周x1330kmx12x1115kmx2215km5kmx2110kmx2325km圖8-2 固體廢物發(fā)生(fshng)和處置系統(tǒng)共五十一頁該離散變量(binling)應(yīng)取整數(shù)。第三節(jié) 應(yīng)用(yngyng)實(shí)例例如，焚化場的固定費(fèi)用為200 000/523850元/wk，把3850yi加到目標(biāo)函數(shù)表達(dá)式中就可以正確反映焚化的固定費(fèi)用。采用焚化處理，y1=1，否則y1=0。另一類決策變量為每個(gè)城市的焚化、投海和衛(wèi)生填埋的垃圾量，可以定義為xij表示。共五十一頁 有了這些決策(juc)變量，就可以寫成城市固體廢物平衡方程：第三節(jié) 應(yīng)用(yngyng)實(shí)例對所有垃圾都進(jìn)行處理，而垃圾處理

18、方式能力有限，對垃圾處理場能力約束：共五十一頁要實(shí)現(xiàn)費(fèi)用(fi yong)的最小，而處理費(fèi)用(fi yong)包括：固定費(fèi)用(fi yong)，運(yùn)輸費(fèi) 用和可變費(fèi)用(fi yong)。第三節(jié) 應(yīng)用(yngyng)實(shí)例總的可變費(fèi)用，由單位重量垃圾的處理費(fèi)用乘以每周的處理量得到：把固定、運(yùn)輸和可變費(fèi)用加起來就是總費(fèi)用：共五十一頁 為了完成模型(mxng)，加上整數(shù)變量的約束條件：第三節(jié) 應(yīng)用(yngyng)實(shí)例如果yi的約束也是線性的，則此最優(yōu)化模型就是一個(gè)混合整數(shù)規(guī)劃(MIP)模型。要使得總費(fèi)用最小，經(jīng)過約束條件限制后：10000是個(gè)任意數(shù)字，可以任選共五十一頁 經(jīng)過優(yōu)化有，目標(biāo)(mbio)函數(shù)就可以表示為：第三節(jié) 應(yīng)用(yngyng)實(shí)例約束條件：再對約束條件進(jìn)行合并和簡化成特定的整數(shù)約束條件：共五十一頁 等價(jià)(dngji)于下面一個(gè)約束條件：第三節(jié) 應(yīng)用(yngyng)實(shí)例約束條件式8-3和式8-5可以分別由下式代替：由此得到新的最優(yōu)化模型的系數(shù)，如表8-2。共五十一頁y1y2y3x11x22x33x21x22x2338501150192019.518.521.017.023.518.5=Z111