数学建模论文-垃圾分类处理与清运方案设计

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1、垃圾分类处理与清运方案设计摘要：本论文主要针对深圳市南山区垃圾分类处理与清运方案设计问题进行了研究与讨论。近年来，城市垃圾的处理逐渐走入了人们的视线。如何有效方便的处理城垃圾成为人们关注的热点话题。城市垃圾的处理涉及到垃圾的分类，中转站的选址，以及垃圾处理站的选址。如何有效地协调好各个方面的因素，在考虑到经济利益的同时，减少对城市的环境污染，在经济效益与环境保护方面寻找平衡点，成为当前的热点。本文研究了深圳市南山区垃圾中转站和处理厂分布设计的最优解问题，同时在目前的运输装备条件下给出清运路线的具体方案。我们根据从深圳市规划和国土资源委员会官

2、网得到的数据，针对南山区的垃圾总量，垃圾站，转运站以及处理厂的数目，运输的费用进行了定量的分析，给出了具有较高参考价值的圾中转站和处理厂分布设计。第一，现有垃圾转运站规模与位置不变条件下，针对城市生活垃圾厨余垃圾处理厂选址这一项复杂的系统工程，运用层次分析法即AHP法使复杂问题简单化，从环境因素、经济因素2个方面分别进行分析，取权重的定量化方式进行研究，比较各决策因素的重要程度，得出给出大、小型设备（橱余垃圾）的选址应该以垃圾处理资源化为首要的目标进行选择的结论。然后根据权重利用GIS对南山区的地理位置进行评估，主要是对具体候选厂址进行全面

3、的多目标决策分析，计算出各厂址的相对综合适应性评价数值，并加以比较，获得最佳选址。对于运输车的调度方案，我们建立单目标规划的非线性模型使得运输费用最小，在目前的运输装备条件下给出清运路线的具体方案。第二，在转运站允许重新设计的条件下，为寻求一种南山区垃圾中转站优化选址方法,根据城市垃圾收运系统的特点,引入逆向物流系统选址规划的理念,选用集合覆盖模型对中转站的位置进行初步优化,确定了垃圾中转站的待选点。在此基础上,运用整数规划构建整个城市垃圾收运系统费用现值最小模型,对城市垃圾中转站的初步规划进行二次优化,从待选点中选出垃圾中转站的最优组合。

4、同时完成对问题一的重新设计。关键词：AHP法，环境因素，经济因素，GIS，权重，逆向物流系统选址规划，集合覆盖模型，整数规划，二次优化。1问题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。在发达国家普遍实现了垃圾分类化，随着国民经济发展与城市化进程加快，我国大城市的垃圾分类化已经提到日程上来。2010年5月国家发改委、住房和城乡建设部、环境保护部、农业部联合印发了《关于组织开展城市餐厨废弃物资源化利用和无害化处理试点工作的通知》，并且在北京、上海、重庆和深圳都取得一定成果，但是许

5、多问题仍然是垃圾分类化进程中需要深入研究的。在深圳，垃圾分为四类：橱余垃圾、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。其中对于居民垃圾，基本的分类处理流程如下：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。不同处理规模的设备成本和运行成本（分大型和小型）见附录1说明。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。所有垃圾将从小区运送到附近的转运站，再

6、运送到少数几个垃圾处理中心。显然，1）和2）两项中，经过处理，回收和利用，产生经济效益，而3）和4）只有消耗处理费用，不产生经济效益。本项研究课题旨在为深圳市的垃圾分类化进程作出贡献。为此请你们运用数学建模方法对深圳市南山区的分类化垃圾的实现做一些研究，具体的研究目标是：1）假定现有垃圾转运站规模与位置不变条件下，给出大、小型设备（橱余垃圾）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）假设转运站允许重新设计，请为问题1）的目标重新设计。仅仅为了查询方便，在题目附录2所指出的网页中，给出了

7、深圳市南山区所有小区的相关资料，同时给出了现有垃圾处理的数据和转运站的位置。其他所需数据资料自行解决。附录11）大型厨余垃圾处理设备（如南山餐厨垃圾综合利用项目，处理能力为200吨/日，投资额约为4500万元，运行成本为150元/吨。小型餐厨垃圾处理机，处理能力为200-300公斤/日，投资额约为28万元，运行成本为200元/吨。橱余垃圾处理后产物价格在1000-1500元/吨。2）四类垃圾的平均比例橱余垃圾：可回收垃圾：有害垃圾：其他不可回收垃圾比例约为4：2：1：3。可回收垃圾划分为纸类、塑料、玻璃、金属四大类，大概比例分别是：55%、

8、35%、6%、4%。纸类、塑料、玻璃、金属四类的废品回收价格是每公斤：1元、2.5元、0.5元、2.5元。3）南山区的垃圾清运设备情况（主要是车辆数目和载重）。拖头（拖车）：只拖