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基于“2+n”模式的生活垃圾分类收运处理系统两级决策研究

杨龑  
【摘要】:将生活垃圾在源头进行分类投放,进而分类收运、分类处理,而非简单的全量填埋或全量焚烧,是解决提升生活垃圾管理水平、改善环境卫生质量的有效手段。因此,生活垃圾分类收运处理成为了目前中国许多城市管理者优先考虑实施的方式。科学合理地进行生活垃圾分类收运处理决策是一个复杂的系统工程,涉及到分类投放、分类收集、分类运输、分类处理等多个环节。目前,绝大部分有关生活垃圾分类与分类收运处理系统构建的研究都存在着两大问题:(1)缺乏合理有效的生活垃圾分类效果评价指标;(2)缺乏对分类收运处理系统中多类别垃圾流的全局考虑,忽略了节点分选所可能建立的不同类别垃圾流之间的相互联系。针对这些问题,本文开展了对生活垃圾分类收运处理系统的两级决策研究。论文引入生活垃圾分类“2+n”模式,对“垃圾源头分类”和“后端收运处理”两大要点进行研究。“2+n”模式的核心是在源头分类环节和起步阶段采用两分法为主的分类方案,并在不同垃圾产生源或随分类工作深入细化分类方案。该模式包括了“先易后难、先粗后细”和“源头粗分、节点细分”两层涵义。基于该模式,构建了生活垃圾分类收运处理系统两级决策体系。首先,以生活垃圾源头分类“效果”最优为切入点,结合分类器问题与一致性检验问题特征,提出了生活垃圾源头分类效果评价指标,即分类效果系数κ。以此为工具对生活垃圾源头分类方案进行评价比选,完成一级决策。随后,以分类收运处理系统“效益”最优为切入点,在深入分析系统结构的基础上,采用运筹学工具构建了含中间节点分选决策的生活垃圾分类收运处理系统全局规划模型。模型以一级决策结果为输入,求解结果包括分类垃圾流的流向、节点分选垃圾的类别以及垃圾收运处理设施的位置、数量、规模等,由此完成二级决策。综合两级决策结果,可构建完整的生活垃圾分类收运处理系统。论文将建立的生活垃圾分类收运处理系统两级决策体系应用于长沙市岳麓区开展实证研究。首先在岳麓区选取某社区进行生活垃圾源头分类试验,根据试验结果形成分类效果混淆矩阵,结合错分代价矩阵,运用提出的源头分类效果评价指标计算得四种基本分类方案的分类效果系数κ。结果显示,两分类方案(干湿分类)、两分类方案(是否可回收)、三分类方案和四分类方案的κ值分别为0.609、0.448、0.417和0.392,其评语分别为“较好”、“一般”、“一般”和“较差”。一级决策结果显示,该地区在生活垃圾产生源应采用干湿两分类方案。以一级决策结果为基础,运用遗传算法对构建的含中间节点分选决策的生活垃圾分类收运处理系统全局规划模型进行求解。二级决策结果显示,生活垃圾分类收运处理系统日均总成本为35.54万元/d,每吨垃圾的收运处理成本为200.6元/t。其中,运输相关成本在总成本中所占比例最高,达到了 70.07%,而收运环节的成本则占到了总成本的76.96%。系统中含2个带分选功能的转运站,1个餐厨垃圾处理厂和1个可回收物处理中心。两个带分选功能的转运站均需分选出其他垃圾中的厨余垃圾和可回收物进行进一步处理。与混合收运处理系统相比,分类收运处理系统的垃圾单位收运处理成本减少了 15.9元/t,降幅达7.34%。分类收运处理系统的主要优势体现在,经过有效分类的生活垃圾更容易实现污染的有效控制,因此可以在规划区域内通过相关设施对垃圾进行处理,从而避免的垃圾的长距离运输。最后,通过敏感性分析对系统的规划管理给出了相关建议,完成对生活垃圾分类收运处理系统的两级决策研究。研究结果表明,本文所提出的源头分类效果评价指标具有良好的适用性,可以有效地帮助决策者确定效果较优的生活垃圾源头分类方案;所构建的两级决策体系可以为我国生活垃圾分类收运处理系统的规划建设提供一定的参考。


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