城市建筑垃圾資源化調(diào)蓄處置場選址

羅麗穎

（武漢理工大學(xué)　交通學(xué)院，湖北　武漢　430063）

城市建筑垃圾資源化調(diào)蓄處置場選址

羅麗穎

（武漢理工大學(xué)交通學(xué)院，湖北武漢430063）

對城市建筑垃圾處理的現(xiàn)狀和流程進行了分析，構(gòu)建了城市建筑垃圾資源化調(diào)蓄處置場選址模型，并以武漢市為例，采用Lingo軟件進行編程，求解出以費用最低為目標(biāo)函數(shù)的模型結(jié)果，驗證了模型的實用性，可為政府和企業(yè)提供一定的參考。

建筑垃圾；資源化調(diào)蓄處置場；選址

1　引言

隨著城市建設(shè)步伐的加快，建筑垃圾的量逐漸增加。建筑垃圾對環(huán)境造成了嚴重破壞，帶來了許多安全隱患。建筑垃圾的大量堆積會破壞土壤的結(jié)構(gòu)，造成地表沉降；建筑垃圾由于發(fā)酵、雨水沖刷等，會對地表水造成污染；建筑垃圾中含有的有害重金屬元素會對地下水造成污染，等等。環(huán)境問題日益得到政府和公眾的重視，尤其近年來霧霾問題得到越來越多的關(guān)注。建筑垃圾揚塵是霧霾的主要成因之一，且建筑垃圾本身也是一種寶貴的資源，因此建筑垃圾的回收處理再利用具有非常重要的價值。

杜博從廣義和狹義兩個方面對建筑垃圾回收網(wǎng)絡(luò)體系的構(gòu)成進行了深入分析，建立了以收集點—轉(zhuǎn)運調(diào)配場—分類處理站三級回收網(wǎng)點的回收網(wǎng)絡(luò)模型，對建筑垃圾的資源化提出梯級利用的觀點［1］。栗娜、李珍萍建立了使垃圾站對周圍居民造成影響極小化的單目標(biāo)選址模型和使垃圾站對居民的影響和垃圾站建設(shè)運營成本均極小化的雙目標(biāo)選址模型，利用Lingo軟件編寫了算法程序［2］。但其研究內(nèi)容主要是針對生活垃圾。王健、陳海濱利用層次分析法，建立了以交通運輸條件、建場條件、環(huán)境地質(zhì)條件、環(huán)境及社會條件為一級指標(biāo)的生活垃圾綜合處理項目選址評價模型［3］。城市固體垃圾的研究已得到逐步重視，并取得了很多進展，但現(xiàn)有的研究大多集中在生活垃圾方面，對建筑垃圾的研究，尤其是定量方面的研究較少。

2　建筑垃圾處理現(xiàn)狀

2.1國內(nèi)外建筑垃圾處理現(xiàn)狀概述

德國、丹麥、美國、日本等許多國家都十分重視在源頭上對建筑垃圾的回收利用與監(jiān)管，已經(jīng)形成有效的監(jiān)管機制，建筑垃圾的利用率普遍在60%以上。發(fā)達國家早已開始探索將垃圾變?yōu)橘Y源的途徑和技術(shù)，再生資源產(chǎn)業(yè)是具有廣闊前景的新興產(chǎn)業(yè)［4］。

我國的城市建筑垃圾管理從20世紀80年代開始發(fā)展，已制定了相關(guān)法律法規(guī)和一些地方性政策法規(guī)，在建筑垃圾循環(huán)利用技術(shù)方面，如再生的骨料和混凝土等，也取得了一些進展，技術(shù)水平與國外相當(dāng)。然而，城市建筑垃圾回收利用管理還存在許多問題。如對建筑廢物流向缺乏監(jiān)管、再生產(chǎn)品推廣應(yīng)用難、再生產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)生存難、建筑垃圾分揀缺乏精細化等。我國的建筑垃圾利用率還較低，存在許多建筑垃圾隨意堆放的現(xiàn)象。國內(nèi)的建筑垃圾處理大多采用直接填埋的方法，缺乏對建筑垃圾進行加工再利用的企業(yè)。

2.2建筑垃圾處理流程分析

建筑垃圾的處理流程如圖1所示。

圖1　建筑垃圾的處理流程圖

（1）建筑垃圾收集點。建筑垃圾具有產(chǎn)量大、排放集中等特點，如果像生活垃圾那樣將建筑垃圾的收集點設(shè)在產(chǎn)生源以外的其他地方，就會延長建筑垃圾收集的物流過程，造成人工費用、運輸費用等的浪費，在運輸過程中還可能造成粉塵等環(huán)境污染。建筑垃圾的收集點主要進行建筑垃圾的分類、收集、運輸?shù)龋鐩]有毒害的木材等可以直接再利用，一般不進行加工作業(yè)。

（2）建筑垃圾消納場。為了避免建筑垃圾的棄置和隨意堆放，將暫時沒有確定運輸流向，并且具有回填利用或者資源化再生利用價值的建筑廢物運往建筑廢物消納場。按照分類要求，對初步分類的建筑垃圾進行分類存放，根據(jù)各建筑垃圾消納場的運作情況安排建筑垃圾的存儲、運輸和調(diào)度。建筑垃圾消納場的主要功能在于壓縮、分揀、大件固體廢棄物的破碎及打包、轉(zhuǎn)運。

（3）建筑垃圾資源化調(diào)蓄處置場。建筑垃圾資源化調(diào)蓄處置場處于建筑廢物逆向物流網(wǎng)絡(luò)的末端，是綜合處理廠，接收來自建筑垃圾消納場的固體廢棄物，通過進一步的分檢，然后按照不同類型固體廢棄物的屬性采取不同的處理方式，實現(xiàn)能源和資源的循環(huán)利用，促進經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

3　城市建筑垃圾資源化調(diào)蓄處置場選址模型構(gòu)建

3.1相關(guān)參數(shù)的確定

（1）基本假設(shè)

①建筑垃圾收集點為建筑垃圾產(chǎn)生源區(qū)域的中心，建筑垃圾消納場已建成，建筑垃圾資源化調(diào)蓄處置場新建；

②建筑垃圾的回收數(shù)量均按消費區(qū)域計，消費區(qū)域劃分已知；

③各建筑垃圾產(chǎn)生點產(chǎn)生的建筑垃圾量已知，并且在一定時期內(nèi)不變；

④建筑垃圾資源化調(diào)蓄處置場選址的備選地點已知，各備選點符合當(dāng)?shù)氐南嚓P(guān)政策和法規(guī)及環(huán)境要求；

⑤對建設(shè)成本、運輸成本、處理成本以外的各項成本不作計算；

⑥可回收的建筑垃圾量、各節(jié)點設(shè)施的能力、固定成本、處理成本，節(jié)點間的單位運輸成本等已知；

⑦建筑垃圾的運輸費用與運輸距離成線性正相關(guān)，不考慮運輸?shù)墓芾碣M用；

⑧單位廢棄物的單位距離運輸費用是已知的，主要包括運輸車輛的運營成本和工人的人工成本，且該費用在一定時期內(nèi)是不變的；

⑨建筑垃圾運輸車輛不考慮擁擠、堵塞和車輛本身故障的情況。

（2）參數(shù)設(shè)置

i：建筑垃圾消納場的下標(biāo)，i=1，2，…，I；

j：建筑垃圾資源化調(diào)蓄處置場的下標(biāo)，j=1，2，…，J；

pi：每天第i個建筑垃圾消納場運往第j個建筑垃圾資源化調(diào)蓄處置場的建筑垃圾量；

Fj:在備選地j建立建筑垃圾資源化調(diào)蓄處置場的固定投資；

Q:建筑垃圾資源化調(diào)蓄處置場的容量；

α：單位建筑垃圾單位距離的運輸成本；

D：建筑垃圾資源化調(diào)蓄處置場單位建筑垃圾的處理成本；

Lij：第i個建筑垃圾消納場到第j個建筑垃圾資源化調(diào)蓄處置場的運輸距離；

3.2混合型整數(shù)線性規(guī)劃模型

城市建筑垃圾資源化調(diào)蓄處置場選址模型目標(biāo)函數(shù)如下：

約束條件：

該模型是目標(biāo)函數(shù)（1）為總成本最小的整數(shù)線性規(guī)劃，在目標(biāo)函數(shù)中，第一項表示建設(shè)資源化調(diào)蓄處置場建設(shè)的固定投資成本，第二項表示建筑垃圾消納場運往建筑垃圾資源化調(diào)蓄處置場的建筑垃圾的運輸成本，第三項表示建筑垃圾在建筑垃圾資源化調(diào)蓄處置場的處理成本。

約束條件中，約束條件（2）表示一個建筑垃圾消納場的建筑垃圾只運往一個建筑垃圾資源化調(diào)蓄處置場。約束條件（3）表示只有建造了建筑垃圾資源化調(diào)蓄處置場的備選點才能接收建筑垃圾消納場的建筑垃圾。約束條件（4）表示運往建筑垃圾資源化調(diào)蓄處置場的建筑垃圾總量小于調(diào)蓄處置場的總?cè)萘俊＜s束條件（5）表示各個建筑垃圾消納場運往建筑垃圾資源化調(diào)蓄處置場的建筑垃圾量為正值。約束條件（6）表示在備選地建或者不建建筑垃圾資源化調(diào)蓄處置場的0-1整數(shù)約束。約束條件（7）表示建筑垃圾消納場的建筑垃圾運往或者不運往某個建筑垃圾資源化調(diào)蓄處置場的0-1整數(shù)約束。

4　實證分析

4.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

武漢市經(jīng)規(guī)劃部門審核投入使用的建筑垃圾消納場分別為江岸區(qū)岱山、漢陽區(qū)小洲新村、洪山區(qū)蔡吳灣、東西湖區(qū)三店農(nóng)場石家坡、黃陂橫店街百花村、前川街夏石村、蔡甸區(qū)姚家山開發(fā)區(qū)和廟山開發(fā)區(qū)花山吳村等8處。同時，漢陽紫霞觀、青山白洋橋、江夏長山口和新洲陳家沖等生活垃圾填埋場也作為第一批備用的建筑垃圾消納場，視建筑垃圾消納需求而酌情啟用。本文以這8處作為研究對象，將其分別編號為1-8號建筑垃圾消納場。其地理位置如圖2所示。

根據(jù)武漢市城管委基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)管理處初步估計，武漢市年均建筑垃圾總數(shù)已超過2 000萬t，尚無對各個分區(qū)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，國家統(tǒng)計局目前也暫未對建筑垃圾的產(chǎn)生量進行統(tǒng)計。因此本文結(jié)合武漢市統(tǒng)計年鑒中城區(qū)建設(shè)板塊各區(qū)施工面積的統(tǒng)計，將2 000萬t建筑廢物按施工面積比例分配到各區(qū)，再按照運輸費用最小原則運送至對應(yīng)的建筑垃圾消納場，得到各建筑垃圾消納場應(yīng)接收的建筑垃圾量，見表1。

表1　各建筑垃圾消納場的年建筑垃圾量

根據(jù)武漢市的相關(guān)規(guī)劃，至2020年武漢三鎮(zhèn)將分別建設(shè)一座建筑廢物資源化調(diào)蓄處置場。這3個場站將在現(xiàn)存的8個消納場中選取加以擴容和升級改造，考慮到長江、漢江等分隔因素，規(guī)劃在武昌、漢口、漢陽各建一座。按照武漢市2016年建筑垃圾利用率的規(guī)劃目標(biāo)、建筑垃圾構(gòu)成比例和相關(guān)參考文獻，建筑垃圾消納場進入資源化調(diào)蓄處置場的量取建筑垃圾產(chǎn)生量的20%（由于進入各個建筑垃圾消納場的量都根據(jù)其對應(yīng)的建筑垃圾產(chǎn)生量取此比例，因此對選址的結(jié)果不造成影響）。因此1-8號建筑垃圾消納場平均每天運往調(diào)蓄處置場的建筑垃圾分別為1 549t，5 425t，1 011t，1 648t，197t，176t，949t，1 410t。

根據(jù)武漢市渣土整治工作會的要求，武漢所有工地出土業(yè)務(wù)運輸企業(yè)投標(biāo)價不得低于基礎(chǔ)價，初步估算為2.87元。因此建筑垃圾的每噸公里運輸價格α取3元。

根據(jù)武漢市的規(guī)劃，調(diào)蓄處置場是在現(xiàn)有消納場中選取，所以備選點與消納場所在點一致，它們之間的距離Lij見表2。

表2　各備選點之間距離Lij

4.2運算結(jié)果

由于在不同備選地建造建筑垃圾資源化調(diào)蓄處置場建設(shè)成本，使用設(shè)備、規(guī)模等是一樣的，且需經(jīng)調(diào)蓄處置場再循環(huán)利用的建筑垃圾的量是在調(diào)蓄處置場的容量范圍內(nèi)的，因此第一項固定成本Z1和第三項處理成本Z3按相同來處理，求目標(biāo)函數(shù)的最小值在此處即求目標(biāo)函數(shù)中第二項運輸成本Z2的最小值。

將以上數(shù)據(jù)代入模型中，采用Lingo軟件編寫程序進行計算。運行結(jié)果如下：

Z2=135 246元/天，即按照費用最小原則，選址的結(jié)果為平均每天運輸費用135 246元。

5　結(jié)論

本文構(gòu)建了城市建筑垃圾資源化調(diào)蓄處置場選址模型，并以武漢市為例，以實際成本費用為基礎(chǔ)進行了數(shù)值分析，采用Lingo軟件求解得到選址的結(jié)果、建筑垃圾量在不同站點的分配和最小費用，可以為政府、企業(yè)等的決策提供一定的參考。我國在建筑垃圾再利用方面還處于建設(shè)階段，相關(guān)數(shù)據(jù)比較缺乏，今后在獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)以及結(jié)合建筑垃圾量的動態(tài)變化方面還需要進一步的研究。

［1］杜博.建筑垃圾回收網(wǎng)絡(luò)體系及模型構(gòu)建［D］.南京:南京工業(yè)大學(xué)，2012.

［2］栗娜，李珍萍.垃圾站選址問題的數(shù)學(xué)模型及應(yīng)用［J］.物流技術(shù)，2011，（12）:135-137.

［3］王健，陳海濱.層次分析法在生活垃圾綜合處理項目選址中的應(yīng)用［J］.環(huán)境衛(wèi)生工程，2011，（2）:7-10.

［4］李南，李湘洲.發(fā)達國家建筑垃圾再生利用經(jīng)驗及借鑒［J］.再生資源與循環(huán)經(jīng)濟，2009，（6）:41-44.

Location Allocation of Recycling，Storage and Disposal Sites for Urban Construction Wastes

Luo Liying
（School of Transportation，Wuhan University of Technology，Wuhan 430063，China）

In this paper，we analyzed the current status and process of the disposal of urban construction wastes，then built the location model for the recycling，storage and disposal site for the urban construction wastes，and then in the case of Wuhan，used the Lingo program to solve the model which aimed at cost minimization which verified the practicality of the model.

construction waste；recycling，storage and disposal site；location allocation

X705；F224

A

1005-152X（2016）06-0115-04

10.3969/j.issn.1005-152X.2016.06.027

2016-04-20

羅麗穎（1993-），女，江西南昌人，碩士研究生，研究方向：物流管理、交通運輸。