《環(huán)境規(guī)劃》第八章 固體廢物管理規(guī)劃

1、第八章 固體廢物管理規(guī)劃本章主要內(nèi)容：第一節(jié) 固體廢物概述 第二節(jié) 固體廢物管理規(guī)劃的內(nèi)容 第三節(jié) 應(yīng)用實(shí)例1第一節(jié) 固體廢物概述一、固體廢物的來源和分類 固體廢物：來源于生產(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。 按來源分類：工業(yè)固體廢物、危險(xiǎn)廢物、城市生活垃圾等。二、固體廢物的危害 大量占用土地；污染水體；污染大氣；污染土壤等。三、固體廢物的處理和處置 物理處理：破碎、分選、沉淀、過濾和離心分離等； 化學(xué)處理：焚燒、焙燒 、熱解和溶出等； 生物處理：好氧分解和厭氧分解。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(duì)固體廢物的產(chǎn)生、收集、運(yùn)輸、貯存

2、、處理和最終處置全過程的管理。 我國(guó)對(duì)固體廢物尚未進(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(chǎng)所和管理程序等構(gòu)成的完整體系。第二節(jié) 固廢管理規(guī)劃內(nèi)容（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(duì)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)。固體廢物管理規(guī)劃有三個(gè)層次：操作運(yùn)行層、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

3、處置設(shè)施組成。我國(guó)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(duì)固廢管理非常有效，但是沒有從整個(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(guó)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(chǎng)和焚燒設(shè)施問題；Huang和Moore使用不確定性動(dòng)態(tài)分析方法進(jìn)行城市處理設(shè)施規(guī)劃等。 二、固體廢物管理規(guī)劃的對(duì)象 在我國(guó)，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(guó)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(guó)第一個(gè)危險(xiǎn)廢物管理的專

4、門法規(guī)。概括來說，危險(xiǎn)廢物管理一般從如下4個(gè)方面入手： 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)廢物以法律法規(guī)規(guī)定了其管理方式；工業(yè)固廢的管理則要求企業(yè)自行處理；因此，固體廢物管理規(guī)劃的對(duì)象主要是城市固體廢物的管理系統(tǒng)，即：如何使城市垃圾的收集、運(yùn)輸費(fèi)用最小，如何給各處理場(chǎng)所（如填埋場(chǎng)、堆肥場(chǎng)和焚化場(chǎng)等）分配合適的固體廢物量，使城市或區(qū)域的垃圾處理費(fèi)用最小。簡(jiǎn)言之，即最大化回收和總處理費(fèi)用最小。 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(duì)大量

5、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(duì)其進(jìn)行對(duì)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(duì)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)流程以及規(guī)劃的衡量指標(biāo)體系。 （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)劃區(qū)內(nèi)固廢的收集、存放、運(yùn)輸路線、固廢處理方式現(xiàn)狀、填埋場(chǎng)位置和規(guī)模、固廢對(duì)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，

6、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。（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)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(píng)估。 2、固體廢物產(chǎn)生排放預(yù)測(cè)。 3、固體廢物處置場(chǎng)地選址及交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 。 4、固體廢物處理量?jī)?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。（四）規(guī)劃方案生成及后優(yōu)化分析 1、規(guī)劃方案生成：根據(jù)規(guī)劃模型的結(jié)果

7、，產(chǎn)生相應(yīng)不同條件下的規(guī)劃方案。 2、后優(yōu)化分析：為增加規(guī)劃方案的有效性，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。 四、固體廢物管理規(guī)劃的技術(shù)路線 由于目前我國(guó)的固體廢物管理規(guī)劃主要的研究對(duì)象是城市，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。城市固廢管理系統(tǒng)規(guī)劃的主要技術(shù)路線可概括為：、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的調(diào)查分析；、污染源預(yù)測(cè)分析；、規(guī)劃模型建立和調(diào)整；、規(guī)劃方案的權(quán)衡分析。第三節(jié) 應(yīng)用實(shí)例一 、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

8、物處理系統(tǒng)，處理它們的城市垃圾。處理方式有三種：衛(wèi)生填埋、焚化和投海。 注意：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P272。 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)模的大小而變化。已知：城市A：人口40000人，固廢產(chǎn)生量700 t/周；城市B：人口65000人，固廢產(chǎn)生量1200 t/周；處理場(chǎng)I（焚化場(chǎng)）：距城市A 15km，距城市B 10km；處理場(chǎng)O（投海碼頭）：距城市A 5km，距城市B 15km；處理場(chǎng)L（衛(wèi)生填埋）：距城市A 30k

9、m，距城市B 25km；三個(gè)處理場(chǎng)的固定費(fèi)用、可變費(fèi)用、處理能力見下表。處理場(chǎng)代號(hào)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-1I焚化200 00012.01 000O投海60 00016.0500L衛(wèi)生填埋100 0006.01 300城市B城市AOIL處理場(chǎng)2處理場(chǎng)1處理場(chǎng)3700t/周1200t/周1000t/周1300t/周500t/周x1330kmx12x1115kmx2215km5kmx2110kmx2325km圖8-2 固體廢物發(fā)生和處置系統(tǒng)試建立規(guī)劃模型，確定處理場(chǎng)形式和個(gè)數(shù)，使兩城市固廢全部得到處理，且處置總費(fèi)用最小。二 、建模 規(guī)劃的目的有兩項(xiàng)：1、

10、使得固廢處理的費(fèi)用最小目標(biāo)函數(shù)2、所有固廢均得到有效處理約束條件首先，考慮是否采取某一種處理方式，需要定義一個(gè)離散變量，該離散變量應(yīng)取整數(shù)。 該離散變量應(yīng)取整數(shù)。例如，焚化場(chǎng)的固定費(fèi)用為200000元/52周3850元/周，把3850yj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。各城市固體廢物平衡方程：對(duì)所有垃圾都進(jìn)行處理，而垃圾處理方式能力有限，對(duì)垃圾處理場(chǎng)能力約束：處理費(fèi)用包括：固定費(fèi)用，運(yùn)輸費(fèi)用和可變費(fèi)用。運(yùn)輸費(fèi)用：?jiǎn)挝恢亓坷膯挝痪嚯x運(yùn)費(fèi)運(yùn)輸量總可變費(fèi)用：?jiǎn)挝恢亓坷奶幚碣M(fèi)用每周的處理量把固定、運(yùn)輸和可變費(fèi)用加起來即為總費(fèi)用：為了完成模型，加上整數(shù)變量的約束條件：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： 經(jīng)過優(yōu)化，目標(biāo)函數(shù)就可以表示為： 約束條件： 再對(duì)約束條件進(jìn)行合并和簡(jiǎn)化成特定的整數(shù)約束條件：等價(jià)于下面一個(gè)約束條件：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。y1y2y3x11x22x33x21x22x2338501150192019.518.521