文档介绍：垃圾分类处理与清化方案设计
摘要
垃圾若不处理清运,将会产生很多负面影响。一、对我们的生活环境造成污染,严重影响居民身体健康;二、占据我们的生活空间,垃圾可能取代人类成为世界主宰;三、阻碍我国的经济发展与城市化进程;四、不利于资源的回收利用,不利于可持续发展……因此,垃圾的分类处理与清运受到了国家相关部门和环保热心人士的关注。
本文就基于垃圾分类处理与清运问题,以深圳市南山区垃圾分类化为例,运用数学建模提出了垃圾分类处理与清运的方案设计。
对于问题一,该题要求我们在南山区垃圾转运站规模与位置已知的情况下,给出大小型设备(厨余垃圾)的分布设计,也就是确定大小型设备的规模和位置,同时设计清运路线的具体方案,即带有十吨容量大型厢的拖车将厨余垃圾从转运站送到厨余垃圾处理中心的具体运输方法。我们对问题一的解答分为两个步骤。第一步,利用整数规划模型求出所需大小型设备的各自规模,得出问题的最优解是设立三个大型设备,不用小型设备;第二步,在知道大、小厨余垃圾处理厂数量的基础上建立非线性规划模型,求出各个厨余垃圾处理厂的具体位置和垃圾清运路线,得到三个大型厨余垃圾处理厂的位置坐标:
厨余垃圾处理厂A(,),
厨余垃圾处理厂B (,),
厨余垃圾处理厂C (,);
和垃圾清运路线。由于结果较多,这只给出部分结果(完整结果见附录):
表1各垃圾转运站运到各厨余垃圾处理站的垃圾总量
垃圾处理站
垃圾转运站
A
B
C
A
0
0
B
0
0
C
0
0
…
…
…
…
对于问题二,该题要求我们在南山区垃圾转运站规模与位置未知的情况下,为南山区设计垃圾站的规模与位置,然后,在自己的设计方案下,给出大小型设备(厨余垃圾)的分布方案。先通过对各小区人口及地理位置等因素的综合分析,先进行了人为条件限制的分区处理,简化了计算过程,确定垃圾转运站数量、转运量和选址。接下来处理厨余垃圾处理厂的建立与选址问题,其解法和模型同第一问一样。
本文的后半部分对模型进行了必要的讨论与分析。
关键词:垃圾分类处理与清运、整数规划、非线性规划、matlab画图
一问题的重述
垃圾分类化收集与处理是有利于减少垃圾的产生,有益于环境保护,同时也有利于资源回收与再利用的城市绿色工程。
垃圾可分为四类:厨余垃圾、可回收垃圾、有害垃圾和其他不可回收垃圾,这种分类顾名思义不难理解。
在垃圾分类收集与处理中,不同类的垃圾有不同的处理方式,简述如下:
(1) 橱余垃圾,可以使用脱水干燥处理装置,处理后的干物质运送饲料加工厂做原料。
(2) 可回收垃圾,将收集后分类再利用。
(3) 有害垃圾,运送到固废处理中心集中处理。
(4)其他不可回收垃圾,将运送到填埋场或焚烧场处理。
我们需要研究两个问题:
(1)假定现有垃圾转运站规模与位置不变条件下,即在南山区垃圾转运站规模与位置已知的情况下,给出大、小型设备(厨余垃圾)的分布设计,同时在目前的运输装备条件下给出清运路线的具体方案。以期达到最佳经济效益和环保效果。
(2)在南山区垃圾转运站规模与位置未知的情况下,考虑转运站的分布设计,再给出大、小型设备(厨余垃圾)的分布设计,同时在目前的运输装备条件下给出清运路线的具体方案。
二符号定义
目标函数(是投资成本最小);
大型厨余垃圾处理设备数;
小型厨余垃圾处理设备数;
目标函数
第i转运站运到第j个大型厨余垃圾处理厂的垃圾重量
第j个大型厨余垃圾处理厂的横坐标值
第j个大型厨余垃圾处理厂的纵坐标值
第i个转运站的横坐标
第i个转运站的纵坐标
第i个转运站的垃圾转运量
第j个大型厨余垃圾处理厂的最大处理量
三模型假设
居民每天产生的生活垃圾都被清运走;
(2)中转站中的垃圾每天都能被运往处理中心;
(3)全区居民每天产生的生活垃圾总量不变,且各个小区的人均垃圾产量一样;
(4)每个转运站与各个小区之间,各个转运站与处理中心(焚烧厂、填埋场、大小设备处理厂)之间均有公路直线相通;
(5)不考虑居民对垃圾中转站得选址的异议。
问题一:此问题是选址问题,针对需求,如何确定一组服务设施来满足这些需求点的需求。具体的说,就是确定处理中心的最小数量和合适的位置,并且在确定垃圾处理中心基础上求解垃圾清运路线问题。最合适的位置就是最符合经济效益,既总成本最小,其中总成本=处理厂建设成本+垃圾处理费用+垃圾运输成本;最符合环保效益应该为:把所有能够利用回收的垃圾都回收。根据所给出的垃圾中转站处理垃圾数据以及垃圾的比例,有害垃圾和其他不可回