摘 要：目前我國垃圾處理的相關(guān)法律和流程還處于逐步完善的階段，隨著垃圾污染日益嚴(yán)重，生活垃圾分類處理的重要性非常突出。我們通過對“朝陽循環(huán)經(jīng)濟(jì)園”、“昌平阿蘇衛(wèi)垃圾填埋場”等公司和社區(qū)進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，采用數(shù)學(xué)建模的方法得出不同成分垃圾的最優(yōu)處理方法，有利于更加方便快捷地對垃圾進(jìn)行分類處理。

關(guān)鍵詞：生活垃圾；循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園；垃圾填埋場；優(yōu)化方法；社區(qū)調(diào)研；可持續(xù)發(fā)展

1 背景

生活垃圾的成分和特征受居民生活水平、能源結(jié)構(gòu)、季節(jié)變化等因素的影響，具有復(fù)雜性、多變性和地域差異性等特點(diǎn)。目前我國垃圾處理技術(shù)主要有填埋，焚燒，堆肥三種處理方式，但是由于相關(guān)法律和流程還在起步當(dāng)中，并且單一的垃圾處理技術(shù)存在一定的弊端，會造成二次污染或者資源浪費(fèi)，因此，急需找到合理的垃圾綜合處理方法。從節(jié)能減排和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的角度，垃圾分選回收利用，垃圾的綜合處理是未來的一個發(fā)展趨勢。各國對生活垃圾的處理方法隨國情而不同，因此為了找到適合我國國情的垃圾處理技術(shù)，必須對我國垃圾的狀況、處理技術(shù)等進(jìn)行深入全面的了解。故此，我們通過垃圾填埋場實(shí)地調(diào)研和深入居民區(qū)問卷調(diào)查相結(jié)合的方法，掌握目前我國垃圾處理技術(shù)現(xiàn)狀、存在的問題，并根據(jù)調(diào)研所得實(shí)際數(shù)據(jù)，建立較優(yōu)的垃圾處理數(shù)學(xué)模型，為垃圾綜合利用提供理論支持。

2 北京市垃圾處理現(xiàn)狀的實(shí)地調(diào)研

實(shí)地調(diào)研的重點(diǎn)為朝陽區(qū)和昌平區(qū)，城區(qū)生活垃圾處理的模式和郊區(qū)處理模式相結(jié)合，分析不同模式的優(yōu)缺點(diǎn)，為不同地區(qū)垃圾處理模式的選擇提供參考。通過查閱資料發(fā)現(xiàn)，北京市每天產(chǎn)生垃圾16000噸，平均每人每天產(chǎn)生垃圾1公斤，現(xiàn)在北京市的垃圾占用土地達(dá)2萬多畝，按現(xiàn)在垃圾產(chǎn)量，每年須占土地500畝。露天堆放的垃圾不僅影響城市景觀，同時污染了大氣，水和土壤，對城市居民的健康構(gòu)成威脅。據(jù)估算，每年年產(chǎn)1.5億噸的城市垃圾中，被丟棄的“可再生垃圾”價值高達(dá)250億。

為了更細(xì)致的了解北京垃圾綜合處理情況，我們走訪了北京市昌平區(qū)“阿蘇衛(wèi)垃圾填埋場”和朝陽循環(huán)經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園。

阿蘇衛(wèi)垃圾衛(wèi)生填埋場位于昌平區(qū)境內(nèi)，于1994年建成，并于1994年12月26日投入運(yùn)行，是北京市第一座符合國際衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的大型垃圾填埋場，填埋場總占地面積60.4公頃，設(shè)計填埋容量1191萬立方米，設(shè)計處理能力2000噸/天。主要對原東西城區(qū)、部分朝陽區(qū)及昌平區(qū)的全部生活垃圾實(shí)施全密閉作業(yè)。2013年填埋量123.2萬噸，日平均3374噸。2010年初，填埋場對填埋區(qū)實(shí)施了氣體表面收集及全密閉工程，在短時間內(nèi)使非作業(yè)區(qū)實(shí)現(xiàn)了HDPE膜全密閉覆蓋，成為北京市首個實(shí)現(xiàn)全密閉作業(yè)的示范單位，并在全市推廣，同時全密閉作業(yè)納入市市政市容委考核體系。

阿蘇衛(wèi)垃圾衛(wèi)生填埋場滲瀝液處理工藝采用了國內(nèi)先進(jìn)的“UASBF +A/O-MBR+NF+RO”組合工藝技術(shù)，設(shè)計能力600噸/天，系統(tǒng)凈化后的水達(dá)到北京市地方二級排放標(biāo)準(zhǔn)，部分回用于廠區(qū)綠化和道路噴灑降塵。因此如今的處理設(shè)施能夠使?jié)B濾液中的N污染物和懸浮物在經(jīng)過預(yù)處理后，污染物去除率達(dá)到99%以上，最終使垃圾里降解出的滲透液變成清亮透徹且符合國家標(biāo)準(zhǔn)的中水，用于壓塵和澆灌。

阿蘇衛(wèi)垃圾衛(wèi)生填埋場通過燃燒和沼氣發(fā)電兩種形式對填埋氣進(jìn)行綜合利用，將部分可燃?xì)怏w產(chǎn)生的熱量對場區(qū)進(jìn)行供暖；利用垃圾產(chǎn)生的沼氣發(fā)電，并實(shí)現(xiàn)了并網(wǎng)，目前4臺機(jī)組，裝機(jī)容量約為5，000KW，近3年沼氣發(fā)電量5000多萬度電，在環(huán)境治理、節(jié)能減排方面做出了很大貢獻(xiàn)。其滿載發(fā)電量可達(dá)到每年2100萬千瓦時，滿足1.7萬戶居民家庭用電需要。為了減少沼氣對周邊環(huán)境的影響，采用了氣體表面收集及全密閉方式，在填埋堆體傳統(tǒng)治理工藝基礎(chǔ)上，增加覆蓋400mm的粘土層，并在粘土層上鋪設(shè)一層50mm厚的滲濾液及沼氣導(dǎo)排收集層，再在整個堆體上覆蓋1.5mm厚的高密度聚乙烯膜，以保證臭氣與外界空氣相隔。

3 堆肥等垃圾綜合處理方式

采用前分選系統(tǒng)加堆肥工藝為主的綜合處理工藝，生活垃圾首先進(jìn)行前分選工藝，通過機(jī)械、人工分選，將混合垃圾中可利用的東西（塑料，金屬等）、無機(jī)物（砂石，瓦礫等）及可降解有機(jī)物（菜葉，果皮等）徹底分離?？衫梦镞M(jìn)入資源回收系統(tǒng)，無機(jī)物進(jìn)行填埋，可降解堆肥的有機(jī)物經(jīng)過兩級發(fā)酵工藝后制成腐熟肥料和有機(jī)肥量出售。實(shí)現(xiàn)了城市生活垃圾的資源化、減量化、無害化。

整個朝陽經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園分為四個項(xiàng)目，不同項(xiàng)目負(fù)責(zé)不同類型的垃圾處理任務(wù)。整個產(chǎn)業(yè)園既發(fā)揚(yáng)了傳統(tǒng)的垃圾處理模式，也開發(fā)或引進(jìn)新的垃圾處理方法。

傳統(tǒng)的垃圾處理模式主要是填埋和焚燒。高安屯衛(wèi)生填埋場總占地面積為41.64公頃，總?cè)莘e為892萬立方米，日可填埋1000噸生活垃圾。在垃圾處理過程中，使用了高密度聚乙烯膜和膨潤土墊雙層防滲材料、配套設(shè)施有滲瀝液收集處理系統(tǒng)、填埋氣收集處理系統(tǒng)和地下水質(zhì)監(jiān)測井等。與此同時，利用填埋氣發(fā)電為車間和辦公區(qū)域供電供暖，以此實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排和資源循環(huán)利用。

高安屯垃圾焚燒發(fā)電廠是產(chǎn)業(yè)園中的大型生活垃圾焚燒項(xiàng)目，占地面積4.6公頃，日處理生活垃圾1600噸。焚燒系統(tǒng)采用SN型爐排爐技術(shù)，轉(zhuǎn)化率在60%以上，是目前亞洲單線處理規(guī)模最大的項(xiàng)目。該廠年處理生活垃圾53.3萬噸，余熱發(fā)電每年額定發(fā)電量2.2億度，相當(dāng)于每年節(jié)約7萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。采用中水作為循環(huán)冷卻水，每年節(jié)省160萬噸市政供水資源，有效實(shí)現(xiàn)資源綜合利用。

在新的垃圾處理理念中，朝陽經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園將不同垃圾分類，主要將醫(yī)療和廚余垃圾從普通生活垃圾中分離出來。

高安屯醫(yī)療垃圾處理廠是產(chǎn)業(yè)園中專門負(fù)責(zé)處理醫(yī)療垃圾的項(xiàng)目，占地1.58公頃，設(shè)計日處理能力40噸。高安屯餐廚廢棄物資源化處理中心占地面積2.13公頃，設(shè)計日處理能力400噸，工程分二期建設(shè)，處理中心采用高溫好氧發(fā)酵生化處理技術(shù)制成微生物菌劑，可用于有機(jī)農(nóng)業(yè)。一期規(guī)模為日處理200噸，現(xiàn)已完成建設(shè)，正在進(jìn)行設(shè)備調(diào)試。通過現(xiàn)場工作人員的介紹，我們了解到整個項(xiàng)目運(yùn)行后，可解決北京市東部區(qū)域餐廚垃圾處理問題，是目前國內(nèi)規(guī)模最大的餐廚廢棄物資源化處理廠。

在對垃圾處理公司進(jìn)行實(shí)地調(diào)研的同時，我們也對學(xué)校周邊社區(qū)進(jìn)行了調(diào)查研究，為了使得我們對居民的調(diào)查盡可能全面，我們設(shè)計了一份調(diào)查問卷，經(jīng)過統(tǒng)計，問卷的數(shù)據(jù)如下：

贊同垃圾應(yīng)該分類處理，而不同的方法也各有利弊。生活垃圾污染日益嚴(yán)重，其分類回收十分必要，但目前仍比較困難，單薄的環(huán)保意識、薄弱的宣傳力度及不夠完善的設(shè)施等方面都是造成生活垃圾分類回收困難的原因，詳見圖3。

在調(diào)研當(dāng)中，我們收集了大量數(shù)據(jù)，并對此進(jìn)行了系統(tǒng)、科學(xué)的數(shù)學(xué)建模，基于層次分析法的不同種垃圾優(yōu)化處理評估方案。

4 影響城市垃圾處理方案選擇的因素

（1）減量化程度：指通過該方案處理后減少的垃圾量，可用所減少的垃圾量占垃圾總量的百分?jǐn)?shù)來表示。減量化程度的高低直接反映著城市垃圾處理方案的好壞。（2）資源利用：指垃圾資源利用率，可用綜合利用垃圾量占垃圾總量的百分?jǐn)?shù)來表示。（3）處理費(fèi)用：包括所投入的機(jī)器維護(hù)、人工費(fèi)用等各種費(fèi)用。運(yùn)行費(fèi)用的高低是一個方案優(yōu)劣最重要的指標(biāo)。（4）操作管理：指政府對城市垃圾處理系統(tǒng)管理的方便程度。（5）環(huán)境污染：在垃圾運(yùn)輸，保管和處理過程當(dāng)中，對環(huán)境造成污染程度。（6）居民分類程度：居民對垃圾處理方面知識的匱乏，以及在生活中難以實(shí)現(xiàn)將垃圾分類。

5 國內(nèi)外幾種重要垃圾處理方法

（1）焚燒，是將垃圾直接或混入少量燃料送入垃圾焚燒爐中燃燒，放出熱量，轉(zhuǎn)化成可以利用的熱能和量少而性質(zhì)穩(wěn)定的固體殘渣。熱能可以利用，性質(zhì)穩(wěn)定的殘渣可直接進(jìn)行填埋。經(jīng)過焚燒，垃圾中的病毒，細(xì)菌等被消滅，有機(jī)質(zhì)廢氣等被高溫分解，垃圾的體積也可以減少80%-90%，焚燒工藝處理垃圾能以最快的速度實(shí)現(xiàn)減量化和無害化的最終目標(biāo)。（2）堆肥，即利用各種微生物，有控制地促使垃圾中可降解有機(jī)物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化。根據(jù)堆肥過程中微生物對氧氣不同的要求，又可分為好氧和厭氧兩類。好氧堆肥效率相對較高。目前國內(nèi)外普遍使用的是好氧高溫堆肥。（3）衛(wèi)生填埋，是將垃圾置于相對封閉的系統(tǒng)中，使之對周圍環(huán)境的影響降到最小程度，填埋不僅是目前最主要的垃圾處理方法，也是其他處理方法二次廢物的最終處置途徑，是必不可少的。

6 新鮮垃圾的分類

對居民生活垃圾進(jìn)行調(diào)查，把新鮮垃圾大致分為以下幾種成分：玻璃/陶瓷，紙，磁性物質(zhì)，塑料，食物殘渣，煤灰，石頭水泥塊，雜物，有機(jī)物/塵土/灰。

7 層次分析法確定最優(yōu)化方案模型

文章以塑料一種成分為例，建立模型得出其最優(yōu)化處理方案。

7.1 原理簡介

根據(jù)問題的性質(zhì)和要達(dá)到的總目標(biāo)，將問題分解為不同的組成因素，并按照因素間的相互關(guān)聯(lián)影響以及隸屬關(guān)系將因素按不同層次聚集組合，形成一個多層次的分析結(jié)構(gòu)模型，從而最終使問題歸結(jié)為最低層（供決策的方案，措施等）相對于最高層（總目標(biāo)）的相對重要權(quán)值的確定或相對優(yōu)劣次序的排定。

7.2 模型的建立與求解

目標(biāo)層為選擇出一個綜合最佳的方案。準(zhǔn)則層為選擇的評價指標(biāo)，包括：B1減量化程度，B2資源利用，B3處理費(fèi)用，B4操作管理，B5環(huán)境污染，B6居民分類程度。方案層為可選擇處理的方案，有：P1焚燒，P2堆肥，P3衛(wèi)生填埋。

綜上，塑料選用焚燒處理為其最佳方案。用以上方法可分別得出最優(yōu)方案，即：用于堆肥處理的垃圾成分為有機(jī)物，食物殘渣；用于焚燒處理的垃圾成分為塑料垃圾、非塑料垃圾；用于填埋的垃圾成分為玻璃/陶瓷，煤灰，石頭/水泥塊等。

8 結(jié)束語

我國的垃圾處理的相關(guān)法律和流程還在起步當(dāng)中，在生活垃圾處理問題日益突出的今天，我們急需找到生活垃圾的優(yōu)化科學(xué)分類處理方法。因此，我們在這一年時間中走訪了“朝陽循環(huán)經(jīng)濟(jì)園”、“昌平阿蘇衛(wèi)垃圾填埋場”等公司和社區(qū)并進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，在掌握大量數(shù)據(jù)后采用數(shù)學(xué)建模的方法得出不同成分垃圾的最優(yōu)處理方法，并最終給出合理建議.

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