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1、EAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY固废课程设计设计题目：东华理工大学垃圾清运系统系统设计学院：水资源与环境工程专业：环境工程指导老师：高柏目录1. 概述31.1垃圾清运31.2垃圾成分现状32. 垃圾收集服务人口及面积33. 垃圾产生量预测44. 垃圾清运工程规模45垃圾清运系统55.1清运操作55.2清运操作方法55.2.1拖拽容器操作方法55.2.2固定容器收集操作法65.3收集车辆75.3.1收集车辆类型75.3.2收集车数量配备75.4清运线路设计85.4.1实际收集线路的设计85.4.2区域路线的设计85.4.3设计收运路线的一般步骤95.4.4垃圾
2、收运系统的衡量标准106. 垃圾收集方式107. 废电池的收集108. 东华理工大学垃圾清运线路设计108.1拖拽容器系统和固定容器系统的比较11(1) 拖拽容器系统11(2) 固定容器系统11(3 )两种系统的比较128.2东华理工大学城垃圾清运线路设计12(1) 数据整理：12(2) 收集路线的特点：12(3) 计算121.概述11垃圾清运生活垃圾收运是垃圾处理系统中的一个重要环节，其费用占整个垃圾处理系统的 60%80%。生活垃圾收运的原则：在满足环境卫生要求的同时，收运费用最低， 并考虑后续处理阶段，使垃圾处理系统的总费用最低。因此，科学合理地制定收 运计划是非常关键的。生活垃圾的收运
3、并非单一阶段操作过程，通常需包括三个阶段。第一阶段是从垃圾发生源到垃圾桶的过程，即搬运与贮存（简称运贮）。第二阶 段是垃圾的清运（简称清运），通常是指垃圾的近距离运输。清运车辆沿一定路 线收集清除贮存设施（容器）中的垃圾，并运至垃圾转运站，有时也可以就近直 接送至垃圾处理处置场。第三阶段是转运，特指垃圾的远距离运输，即在转运站将垃圾转载至大容量运输 工具上，运往远处的处理处置场。本次课程设计主要是第二阶段的垃圾清运，针对现有的清运线路的调查结果结合 专业知识进行最优化处理，在清运环节减低成本。1.2垃圾成分现状对大学城内垃圾成分的调查分析，其垃圾成分有如下特点：垃圾成分主要为塑料 包装袋、饮料
4、瓶（塑料、金属）、纸张；只有食堂产生厨余；有一定量的废旧电 池产生；瓜皮果壳类产量少，衣物、鞋子、玻璃、金属产量少。按以上垃圾成分的特点，和城市垃圾进行比较，大学城内的垃圾的组分比例见下 表：分析项目塑料纸张纺织瓷、玻璃、金属木橡胶细混合粗混合重量 %18.2914.415.734.962.81.6317.734.48含水率%46.4456.2340.77-34.4-42.767.52垃圾收集服务人口及面积东华理工大学南昌校区占地面积970亩。目前南昌校区在校生约10000人，校园 规划容量12000人，南昌校区包含以下学院：软件学院、地球科学工程学院、测 绘工程学院、核工程技术学院、土木工程
5、学院、水资源与环境工程学院、信息工 程学院、机械与电子工程学院、化学生物与材料科学学院、外国语学院和数信学 院。东华理工大学3.垃圾产生量预测参照城市生活垃圾产生量的通用公式：Yn=ynPn X10-3X365 （1-1）式中，Yn为第n年城市生活垃圾生产量，t/a; yn为第n年城市生活垃圾的产率 或产出系数，kg/（人d）； Pn为第n年城市人口数，人。由（1-1）式得Yn=ynPnX10-3X265 （1-2）式中，Yn为第n年大学城生活垃圾生产量，t/a; yn为第n年大学城生活垃圾的 产率或产出系数，kg/（人 d）； Pn为第n年大学城人口数，人。265为学生在校的天 数从（1-2
6、）式不难看出影响大学城生活垃圾产生量的主要因数是大学城垃圾产率 和大学城人口数。其中，大学城垃圾产率受多种因数的影响，而大学城人口数则 保持相对稳定的状态。经课程设计小组的调查研究，得出20010、2011、2012三年内大学城的垃圾产 率分别为 1.020 kg/（人 d）、1.022 kg/（人 d）、1.030 kg/（人 d）。考虑到学校的特殊性:大学城人口数则保持相对稳定，生活垃圾的成分相对稳定, 产率也基本稳定。取 yn=1.030 kg/（人 d）; Pn=10000 人，得：大学城生活垃圾年生产量：Yn =1.030 X10000 X 265=2729.5 t/a大学城垃圾日产
7、量为：10.3t/d4垃圾清运工程规模大学城现用地970亩，人口数为10000人。本工程按10000人的规模进行课程设计，垃圾的日产量为10.3吨，年产量为2729.5吨。5垃圾清运系统5.1清运操作垃圾清运阶段的操作，不仅是指对各种产生源贮存的垃圾集中和集装，还包括清 理车辆至终点的往返运输和在终点的卸料等全过程。清运效率和费用高低主要取 决于下列运输： 清运操作方式 收集清运车辆的数量；装卸量及机械化装卸程度清运次数、时间及劳动定 员清运线路52清运操作方法清运操作方法可分为拖拽式和固定式两种。521拖拽容器操作方法拖拽容器操作方法是指将某集装点装满的垃圾连容器一起运往转运站或处理处 置场
8、，卸空后在将空容器放回原处或下一集装点，其中前者称为一般操作法，后 者称为修改工作法。其收集过程见图2和图3。1号垃圾集装点2号垃圾集装点3号垃圾集装点4号垃圾集装点O空容收集成本的高低主要取决于收集时间的长短，因此对收集操作过程的不同单元时 间进行分析，可以建立设计数据和关系式，求出某区域垃圾收集耗资的人力和物 力，从而计算收集成本。可以将收集操作过程分为四个基本用时，即集装时间、 运输时间、卸车时间和非收集时间（其他用时）。集装时间对常规每次行程集装时间包括容器点之间的行使时间、满容器装车时 间、卸空容器放回原处时间三部分。用公式表示为Phcs=tpc+tuc+tdbc式中Phcs -某次
9、行程集装时间，h/次；tpc-满容器装车时间，h/次；tuc-空容器放回原处时间，h/次tdbc-容器行使时间，h/次运输时间指收集车从集装点行使至终点所需时间，加上离开终点驶回原处或下 一个集装点的时间，不包括停在终点的时间。h=a+bx式中h-运输时间，h/次；a-经验常数，h/次；b-经验常数，h/km；x-往返运输时间，km/次。卸车时间专指垃圾收集车在终点（转运站或处理处置场）逗留时间，包括卸车 与等待卸车时间。每一行程卸车时间用符号S（h/次）表示。5.2.2固定容器收集操作法固定容器收集操作法是指用垃圾车到各容器集装点装载垃圾，容器倒空后固定在原地不动，车装满后运往转运站或处理处
10、置场。固定容器收集法的一次运程中装 车时间是关键因素，分机械操作和人工操作。固定容器收集过程如下收卑路线满裁收烷丁 驶向处国场1-垃圾集装点；2-将容器内的垃圾装入收集车；3-驶向下一个集装点；4-中转站、 加工站或处置场；5-卸空的收集车进行新的行程或回库；6-车库来的空车行程开 始5.3收集车辆5.3.1收集车辆类型不同地域各城市可根据当地的经济、交通、垃圾组成特点、垃圾收运系统的构成 等实际情况，开发使用与其相适应的垃圾收集车。安装车形式大致可分为前装式、侧装式、后装式、顶装式、集装箱直接上车等形 式。车身大小按载重量分，额定量约1030t，装载有效容积为625m3（有效载重量约为415
11、t）。还有数量甚多的人力推车、人力三轮车和小型机动 车作为清运工具。5.3.2收集车数量配备收集车数量配备是否得当关系到费用及收集效率。某收集服务区需配备各类收集 车数量的多少可参照下列公式计算。简易自卸车数=收集垃圾日平均产量车额定吨位X日单班收集次数定额X完好率式中垃圾日平均产量一一按大学城多年的平均值计算；日单班收集次数定额按环卫定额计算；完好率按85%计算。收集垃圾日平均产量车厢额定容量x箱容积利用率x日单班收集次数定额X完好率式中 箱容利用率按50%70%计；完好率按80%计。5.4清运线路设计一般，收集线路的设计需要进行反复试算过程，没有能应用于所有情况的固定规 律。一条完整的收集
12、清运路线大致由“实际路线”和“区域路线”组成。前者指 垃圾收集车在指定的收集区内所行驶的实际收集路线，又可称为微观路线；后者 指装忙垃圾后，收集车为运往转运站（或处理处置场）需走过的地区或街区。5.4.1实际收集线路的设计收运路线设计的主要问题是卡车如何通过一系列的单行线或双行线街道行驶，以 使得整个行驶距离最小。消除空载行程的设计问题，经过多年的研究工作及多名数学家的归纳总结，提出 了一整套用于确定实际路线的法则，其中有些是普通的见解，有些则是确定整个 网络策略的指南： 行驶路线不应重叠，应紧凑和不零散；起点应尽可能靠近汽车库； 交通量大的街道应避开高峰时间； 在一条线上不能横穿的单行街道应
13、在街道的上端连成回路；一头不同的街 道在街道的右侧时应予以收集；小山上废物应在下坡收集，便于卡车下滑； 环绕街区尽采用顺时针方向； 长而笔直的路应在行程顺时针回路之前确定行驶路线； 决不要用一条双行街道作为结点唯一的进出通路，这样可避免180的大转 弯。根据上述这些法则，在研究探索较合理的路线时，需要考虑以下几点： 每个作业日每条路线限制在一个地区，尽可能紧凑，没有断续或重复的路线；平 衡工作量，使每个作业、每条路线的收集和运输时间都合理的大致相等；收集路 线的出发点从车库开始，需考虑交通繁忙和单行街道的因素。5.4.2区域路线的设计对于一个独立的大学城，确定区域路线的问题就是去寻找一条从路线
14、的终端到处 置地点之间最直接的线路。而对于区域较大的地区，通常可以使用分配模型来拟 制区域路线，从而获得最佳的处置和运输方案。所谓的分配模型，其基本概念是 在一定的约束条件下，使目标函数达到最小。在区域路线设计工作中，使用该模 型可以将其优点极大的发挥出来。该技术中使用最多的是线性规划。最简单的分配问题是对于有多个处置地点的固体废物的分配最优化。显然最常用 的方法是将最近处的废物源首先分配，然后是下一个最靠近的，依次类推。而对 于较复杂的系统，有必要应用最优化技术。运输规划系统是最适宜的最优化方案， 他是一种线性规划。假定有一个简单的系统，如图5所示。处置地点1图5废物分配方案在四个废物源地区
15、产生的垃圾（用收集区的矩心表示）分配到两个处置场所，目 标是达到成本最低。同时，必须满足以下几项要求（最优化模型中的约束条件）。每个处置场所（例 如填埋场）的能力是有限的。处置废物的数量必须等于废物的产生量。收集路线矩心不能充当处置地点，从每个收集区运来的废物总数量必须$0, 一般采用下述符号：Xik-单位时间内从废物源i运到处置地点k的废物量；Cik-单位数量废物从废物源i运到处置地点k的费用；Fk-在处置地点k按单位数量废物计算的处置费用（包括投资和工作费用）； Bk-处置地点k的处置能力，用单位时间内处置的废物量表示；Wi-在废物源i 处，单位时间内产生的废物总数量；N-废物源i的数量； k-废物处置场所的数量。此问题归结起来是使以下目标函数
