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1、南昌大学校园固废收集路线设计学院：环境与化学工程学院专业班级：环境工程学号：姓名： 指导老师： 日期： 1.前言目前，我国正处在城市化的进程之中，城市经济的迅速发展和城市人口的迅速增加，带来了一系列的城市问题。主要表现：1.产量迅速增加，统计结果表明，从1979年以来，我国的城市生活垃圾平均以每年的810的速度增长，到2000年，我国垃圾产量预测将达1.21.4亿吨；2.由于资金匮乏，管理体制不够完善，城市生活垃圾有效处置率仅为13，而城市垃圾无害化处理率仅有5左右；3.大量城市生活垃圾未经处理，任意堆置城郊，侵占大量土地，污染土壤，空气，水体，许多城市形成了“垃圾围城”的污染局面，污染事故发
2、生。本次设计是针对南昌大学整个校区校园垃圾进行及时收集及清运，通过校园垃圾的日产生量，合理布置垃圾分布点，及各个分布点垃圾桶数量，设计最省的垃圾清运路线，力求经济合理的收集每天校园垃圾，为生活创造美好的环境。2.材料收集2.1基本概念固体废物指在生产、生活和其它活动中产生的丧失原有利用价值或者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态、半固态和置于容器中的气态物品、物质以及法律、行政法规规定纳入固体废物管理的物品、物质。固体废物包括城市生活垃圾、农业废弃物和工业废渣。一般来说，城市每人每天的增圾量为12公斤，其多寡及成分与居民物质生活水平、习惯、废旧物资回收利用程度、市政建设情况等有关。如国内的垃
3、圾主要为厨房垃圾。有的城市，炉灰占70%，以厨房增圾为主的有机物约20%，其余为玻璃、塑料、废纸等。农业垃圾主要为粪便及植物秸杆类。工业废渣指工业生产过程排出的采矿废石，选矿尾矿、燃料废渣、冶炼及化工过程废渣等。固体废物是环境的污染源，除了直接污染外，还经常以水、大气和土壤为媒介污染环境。2.2学校概况南昌大学一所是“文理工渗透、理工医结合”的综合性大学，拥有文、史、哲、经、管、法、理、工、农、医、教育等学科的86个本科专业，学校现有博士学位授予点25个（其中一级学科博士学位授权点3个），硕士学位授予点174个（其中一级学科硕士学位授予点20个），博士后流动站2个（材料科学与工程、食品科学与工
4、程），国家重点学科2个（材料物理与化学、食品科学），教育部重点实验室2个（食品科学教育部重点实验室和鄱阳湖湖泊生态与生物资源利用实验室），教育部工程中心1个（发光材料与器件教育部工程研究中心），国家级临床药理基地1个，国家干细胞工程技术研究中心江西分中心1个，江西省重点学科37个、品牌专业36个，省级医学领先专业16个，各级各类附属医院10所。学校有专任教师2878人，其中正副教授1471人，占52%。具有博士学位的教师297人，具有硕士学位的教师1056人，具有硕士以上学位的占47%。各类在校生8.3万余人，其中校本部全日制本科生3.7万余人，各类研究生0.5万余人。2.3路线最优化设计理论
5、依据根据固体废物处理与资源化课程学习，现对南昌大学前湖校区的校园垃圾进行垃圾收集、运输与处理。其中垃圾收运是垃圾护理系统中一个重要的环节，其费用占整个垃圾处理系统的60%80%。生活垃圾收运的原则是：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非常关键。生活垃圾收运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，及搬运于贮存；第二阶段是垃圾的清除（简称清运），通常指垃圾的近距离运输；第三阶段为转运，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。2.4垃圾
6、收运设计内容与步骤2.4.1收运系统模式设计内容 收运系统模式设计内容包括：（1）确定采用有中转收运模式或无中转模式；（2）确定生活垃圾收集方式，即流动车辆收集或收集站收集；（3）配置系统硬件（包括车辆、中转站布点及设备等）；（4）配置作业规程。2.4.2收运系统模式设计的一般步骤 设计收运系统模式的一般步骤为：（1）进行城市生活垃圾产量、成分、分布的统计及预测；（2）按照可持续发展要求，制定城市生活垃圾处理规划，包括处理工艺的确定，处理场布点及处理能力确定；（3）按照整洁、卫生、经济、方便、协调原则确定生活垃圾收集方式；（4）按照经济、协调原则确定是否采用中转；（5）按照经济、协调原则及城市
7、基本情况配置系统硬件；（6）根据经济、协调及城市基本情况配置系统硬件，根据经济、协调及系统硬件的特征制定作业规程。 收运系统模式设计一般需要有一个反复的过程，通过各种因素的比较和权衡，最后获得最佳的生活垃圾收运模式。2.4.3收集路线设计一般步骤 设计收集路线的步骤为：（1）准备适当比例的地域地形图，图上标明垃圾清运区域边界、道口、车库和通往各个垃圾集装点的位置、容器数、收集次数等，如果使用固定容器收集法，应标注各集装点垃圾量；（2）资料分析，将资料数据概要列为表格；（3）初步收集路线设计；（4）为初步收集路线进行比较，通过反复进一步均衡收集路线，使每周各个工作日收集的垃圾量、行驶路程、收集时
8、间大致相等，最后将确定的收集路线画在收集区域图上。2.5设计衡量标准衡量一个垃圾收运系统的优劣应从以下几个方面进行：（1）系统前后环节的配合；（2）对环境的影响；（3）劳动条件的改善；（4）经济性。结果与讨论3结果与讨论3.1中转站信息、校园平面及垃圾桶分布图一号中转站：1.由于管理中转站的阿姨对车的总数不是很清楚，所以下列数据是根据部分数据再加上推测得出：已知1923栋寝室每栋楼下一辆板车，共5辆；2830栋寝室共2辆板车；推测2426栋寝室为3辆板车；已知环材楼为1辆本车，假设每栋教学楼都为一辆，则理生楼、基础实验大楼、信工楼等皆各为一辆；2.中转站人数12人。二号中转站：1.中转站总共有
9、19辆板车，其中14栋寝室每栋一辆，共4辆；518栋共3辆；商业街2辆；一二食堂3辆；三四食堂和六七食堂共3辆；主教楼2辆；艺术楼、外经楼共1辆；法学楼1辆。2.中转站总共14人，相关尺寸：项目长（m）宽（m）高（m）备注中转站内集装箱2.921.2板车（铁制）1.50.70.6板车（木制）1.60.60.5三轮车改装的板车1.20.70.5仅一辆三轮车0.80.60.2仅一辆，最大载重量200kg。3.2调查结果分析南昌大学前湖校区于2002年12月29日奠基，位于南昌市赣江西岸的红谷滩新区，占地面积约4462亩，学生人数达6万人之多。根据校园垃圾的特点，可把垃圾分成三类。可回收垃圾分为：纸
10、类、金属(易拉罐、罐头盒、牙膏皮等)、塑料(各种饮料瓶等)，废旧作业本、报纸等；不可回收垃圾主要是指瓜果皮核、杂草、烟蒂、尘土、纸巾等；有害垃圾分为：废电池、废日光灯、实验室废水等,这些垃圾需要特殊地安全处理。对南昌大学前湖校区垃圾调查数据见表1。表1 全校垃圾产量及相关数据调查结果项目区域层数/人数垃圾桶数及规格清理次数/天垃圾产量L/d总垃圾体积L/d主教楼515D10.580E1035外经楼542D11E1800艺术楼696D11E1800文法楼584D11E1800环材楼624D21E1800理生楼926D22E3600信工楼636D2(1-2)E3600机电楼636D2(1-2)E3
11、600建工楼840D2(2-3)E5400图书馆2023D13F1816.8安保楼38D1F605.6基础实验大楼上课期间400周末很少116D+8A2（2-3）E5400金工实习中心424D124D1566昌海楼345C+3D0.50.5F302.8研究生院522D1(34)F2422.4国际交流学院19/200人10D21.67F1261.7前湖大厦-2-一食堂12 D10.464E1044二食堂泔脚280斤，塑料10斤13D195.75三食堂7000-8000泔脚(3-4)D，塑料3D，剩菜叶5D1(11-12)D783六食堂泔脚4D，塑料50斤，剩菜叶12D116D1044七食堂泔脚3
12、D，剩菜叶(8-10)D1(11-13)D848.25天健园5000左右10D+2C2（8-10）E21600服务大楼150010D2（3-4）E108001栋613 D10.503E11312栋614 D10.537E12183栋614 D10.537E12184栋95024-32D22088-27845栋60024-30 D22088-26106栋4 D23487栋145242-50 D23654-43508栋99627-30 D22349-26109/10/11/12栋4848104-144 D2(2262-3132)*413栋121230-36 D22610-313214、15栋168
13、050-56 D24350-487216、17栋99830-35 D22610-304518栋171440-45 D23480-391519栋110025D2(23)E540020栋110025D2(23)E540021栋110025D2(23)E540022栋108025D2(23)E540023栋110025D2(23)E540024/25/26栋13/110025 D24F2422.427栋13/140037 D26F3633.628栋12/1300/9-10D2（1.5-1.67）F1135.5-1261.729栋12/1080/16-17D2（2.67-2.83）F2018.7-21
14、44.830栋12/1700-18008-9D2（1.33-1.5）F1009.3-1135.5备注：表中的楼层数并不一定准确。因为好多楼栋都是有几种层数，高低不一。表中的数字加字母的意义:数字代表垃圾桶的数量，字母代表垃圾桶的规格。各桶的规格前面已有详解。“-”表示缺乏数据或不需此数据，以上相同。垃圾车和垃圾桶的规格都用以下的符号表示，f为容器的填充系数垃圾桶容量及规格表示如下： A-道路圆筒状 V=53L d=30cm h=75cm f=0.3 B-道路扁圆状 V=53L d=30cm h=75cm f=0.3 C-楼栋金属桶 V=16.7L d=20cm h=53cm f=0.75 D-
15、楼栋塑料桶 V=87L d=43cm h=60cm f=0.75垃圾车容量及规格表示如下： E-手推大板车 V=2250L L=2.5m W=0.9m H=1.0m f=0.8 F-垃圾车 V=757L L=1.46m W=0.72m H=0.72m f=0.8 G-集装箱 V=8291L L=3.35m W=1.65m H=1.50m f=0.8由表1可知，若依据垃圾日产量，可将学校建筑物分四个等级，一级以服务大楼、天健园为代表的垃圾集中型建筑，垃圾产量在1万L/d以上，其中天健园垃圾日产量达到2.16万L；二级以19、20、21栋寝室楼为主的垃圾较集中型建筑，垃圾产量在5000L/d左右；
16、垃圾产量在1000-5000L/d之间为三级，其建筑物称垃圾较分散型建筑，部分寝室楼和食堂属于这类；垃圾产量小于1000L/d为四级，对应建筑物称垃圾分散型建筑，如安保楼、三食堂、七食堂及二栋、六栋。显然，垃圾日产量与该建筑的有效人流量（对该建筑垃圾产量有一定的贡献的的人的总和称有效人流量）成正比。3.3垃圾箱布置设计根据表1的垃圾日产量及道路人流量（这里用人流量代替有效人流量）设置垃圾箱的个数及其分布位置，分布情况见图1。3.4垃圾收集路线设计 收集区域共有52个集装点，其中收集次数每周3次的有1个，每周行程共收集3次，时间安排在星期一、三、五；收集次数每周7次的有14个，每周行程共收集98
17、次，时间安排每天都要进行；收集次数每周14次的有37个，每周行程共收集518次，时间安排在每天2次。合理的安排是使每周各个工作日集装的容器数大致相等以及每天的行驶距离相当。三种收集次数的集装点每周共需行程633次，因此平均安排每天收集51及53次，具体分配见表2。表2 容器收集安排收集次数/周集装点数行程数/周每日倒空容器数星期一星期二星期三星期四星期五星期六星期七3131117149814141414141414143751837373737373737共计5263352515251525151在满足表2规定的次数要求的条件下，首先将全校所有建筑物进行编号，见表3。为使每天的行程大致相等，每
18、天收集路线设计的次数要求结果见表4。表3 学校垃圾集装点编号列表编 号楼 栋编 号楼 栋编 号楼 栋编 号楼 栋11栋1414栋2727栋J图书馆22栋1515栋2828栋K安保楼33栋1616栋2929栋L基础实验大楼44栋1717栋3030栋M金工实习中心55栋1818栋A主教楼N昌海楼66栋1919栋B外经楼O研究生院77栋2020栋C艺术楼P国际交流学院88栋2121栋D文法楼Q前湖大厦99栋2222栋E环材楼R一二食堂1010栋2323栋F理生楼 S三四食堂1111栋2424栋G信工楼T六七食堂1212栋2525栋H机电楼U天健园1313栋2626栋I建工楼V服务大楼表4 每天收集路
19、线设计与距离计算结果路线1路线2收集顺序收集路线距离/km收集顺序收集路线距离/km1230.0803 119200.06112360.1903220210.061136130.1819321V0.021413150.10294V220.0927515180.1417522U0.0113618170.09986U230.0661717160.0182723240.0573816120.0589824250.0162912110.0424925270.06111011100.03811027260.0162111090.04351126280.226912950.1421228290.05981
20、35S0.051329300.059814ST0.11430P0.072615T80.1115PQ0.070916870.0716QN0.167617740.0317NO0.2625184B0.418OM0.129219BC0.2619MJ0.142520CD0.3520JK0.166721DA0.2421KL0.063122AK0.1922LF0.064523K10.0623FE0.0994241V0.0859 24EH0.197125V20.1412 25H190.4582共计3.2271 2.7049 4.建议 考虑校园垃圾运输过程中对周围环境影响，通过建立目标函数设计城市生活垃圾收集路
21、线，对减少城市生活垃圾收集运输过程中的环境污染和保障城市环境管理具有重要意义。 （1) 我们在计算生活垃圾最佳收集运输路线时，因为研究点至垃圾填埋场所经路线仅有两条，所以计算时用了穷举法。如果所经路线比较多时，可利用动态规划结合建立的目标函数设计城市生活垃圾最佳收集运输路线。此外，在收集运输城市生活垃圾时，可以利用反馈系统，实现收集运输车辆和收集路线的动态分配，减少车辆资源的浪费，这对于将来校园垃圾的收季运输是非常重要的。 （2）但也存在一些不足，其一，主要是人力设备使用利用率较低，在人力和设备出现故障时会影响收集工作的正常运行，而且当线路垃圾产生量发生变化时，不能及时调整收集路线。其二，就是
22、随着城市的发展，该校园内的垃圾有可能会发生变化（当然每天不会有太大的波动），那么相应的这些垃圾的分布、种类、数量等等也会随着时间发生变化，所以，垃圾收运的路线也应当不断完善，以满足垃圾收运工作的实际需要和变化。 （3）收集系统模式设计一般需要有一个反复的过程，通过各种因素的比较和权衡，最后获得最佳的生活垃圾收运模式。各个环节的合理配置、协调配合可获得最大的环境、社会和经济利益，相反则会造成环境的污染，劳动条件的恶化和费用支出的增加。 （4）最后还应注意到了这样一些问题:必须按照校区的基本情况和经济协调以及系统硬件的特性来定制作业规程。在这里我们理应考虑到校区的人口密度、街道空间等因素是否利于车辆进出。车辆流动收集方式的优点是其灵活性大，垃圾的收集点可以随意变更，但由于车辆必须到收集点进行作业，对收集点周围环境造成影响，如噪声，粉尘等。