城市建筑垃圾资源化调蓄处置场选址

罗丽颖

（武汉理工大学　交通学院，湖北　武汉　430063）

城市建筑垃圾资源化调蓄处置场选址

罗丽颖

（武汉理工大学交通学院，湖北武汉430063）

对城市建筑垃圾处理的现状和流程进行了分析，构建了城市建筑垃圾资源化调蓄处置场选址模型，并以武汉市为例，采用Lingo软件进行编程，求解出以费用最低为目标函数的模型结果，验证了模型的实用性，可为政府和企业提供一定的参考。

建筑垃圾；资源化调蓄处置场；选址

1　引言

随着城市建设步伐的加快，建筑垃圾的量逐渐增加。建筑垃圾对环境造成了严重破坏，带来了许多安全隐患。建筑垃圾的大量堆积会破坏土壤的结构，造成地表沉降；建筑垃圾由于发酵、雨水冲刷等，会对地表水造成污染；建筑垃圾中含有的有害重金属元素会对地下水造成污染，等等。环境问题日益得到政府和公众的重视，尤其近年来雾霾问题得到越来越多的关注。建筑垃圾扬尘是雾霾的主要成因之一，且建筑垃圾本身也是一种宝贵的资源，因此建筑垃圾的回收处理再利用具有非常重要的价值。

杜博从广义和狭义两个方面对建筑垃圾回收网络体系的构成进行了深入分析，建立了以收集点—转运调配场—分类处理站三级回收网点的回收网络模型，对建筑垃圾的资源化提出梯级利用的观点［1］。栗娜、李珍萍建立了使垃圾站对周围居民造成影响极小化的单目标选址模型和使垃圾站对居民的影响和垃圾站建设运营成本均极小化的双目标选址模型，利用Lingo软件编写了算法程序［2］。但其研究内容主要是针对生活垃圾。王健、陈海滨利用层次分析法，建立了以交通运输条件、建场条件、环境地质条件、环境及社会条件为一级指标的生活垃圾综合处理项目选址评价模型［3］。城市固体垃圾的研究已得到逐步重视，并取得了很多进展，但现有的研究大多集中在生活垃圾方面，对建筑垃圾的研究，尤其是定量方面的研究较少。

2　建筑垃圾处理现状

2.1国内外建筑垃圾处理现状概述

德国、丹麦、美国、日本等许多国家都十分重视在源头上对建筑垃圾的回收利用与监管，已经形成有效的监管机制，建筑垃圾的利用率普遍在60%以上。发达国家早已开始探索将垃圾变为资源的途径和技术，再生资源产业是具有广阔前景的新兴产业［4］。

我国的城市建筑垃圾管理从20世纪80年代开始发展，已制定了相关法律法规和一些地方性政策法规，在建筑垃圾循环利用技术方面，如再生的骨料和混凝土等，也取得了一些进展，技术水平与国外相当。然而，城市建筑垃圾回收利用管理还存在许多问题。如对建筑废物流向缺乏监管、再生产品推广应用难、再生产品的生产企业生存难、建筑垃圾分拣缺乏精细化等。我国的建筑垃圾利用率还较低，存在许多建筑垃圾随意堆放的现象。国内的建筑垃圾处理大多采用直接填埋的方法，缺乏对建筑垃圾进行加工再利用的企业。

2.2建筑垃圾处理流程分析

建筑垃圾的处理流程如图1所示。

图1　建筑垃圾的处理流程图

（1）建筑垃圾收集点。建筑垃圾具有产量大、排放集中等特点，如果像生活垃圾那样将建筑垃圾的收集点设在产生源以外的其他地方，就会延长建筑垃圾收集的物流过程，造成人工费用、运输费用等的浪费，在运输过程中还可能造成粉尘等环境污染。建筑垃圾的收集点主要进行建筑垃圾的分类、收集、运输等，如没有毒害的木材等可以直接再利用，一般不进行加工作业。

（2）建筑垃圾消纳场。为了避免建筑垃圾的弃置和随意堆放，将暂时没有确定运输流向，并且具有回填利用或者资源化再生利用价值的建筑废物运往建筑废物消纳场。按照分类要求，对初步分类的建筑垃圾进行分类存放，根据各建筑垃圾消纳场的运作情况安排建筑垃圾的存储、运输和调度。建筑垃圾消纳场的主要功能在于压缩、分拣、大件固体废弃物的破碎及打包、转运。

（3）建筑垃圾资源化调蓄处置场。建筑垃圾资源化调蓄处置场处于建筑废物逆向物流网络的末端，是综合处理厂，接收来自建筑垃圾消纳场的固体废弃物，通过进一步的分检，然后按照不同类型固体废弃物的属性采取不同的处理方式，实现能源和资源的循环利用，促进经济的可持续发展。

3　城市建筑垃圾资源化调蓄处置场选址模型构建

3.1相关参数的确定

（1）基本假设

①建筑垃圾收集点为建筑垃圾产生源区域的中心，建筑垃圾消纳场已建成，建筑垃圾资源化调蓄处置场新建；

②建筑垃圾的回收数量均按消费区域计，消费区域划分已知；

③各建筑垃圾产生点产生的建筑垃圾量已知，并且在一定时期内不变；

④建筑垃圾资源化调蓄处置场选址的备选地点已知，各备选点符合当地的相关政策和法规及环境要求；

⑤对建设成本、运输成本、处理成本以外的各项成本不作计算；

⑥可回收的建筑垃圾量、各节点设施的能力、固定成本、处理成本，节点间的单位运输成本等已知；

⑦建筑垃圾的运输费用与运输距离成线性正相关，不考虑运输的管理费用；

⑧单位废弃物的单位距离运输费用是已知的，主要包括运输车辆的运营成本和工人的人工成本，且该费用在一定时期内是不变的；

⑨建筑垃圾运输车辆不考虑拥挤、堵塞和车辆本身故障的情况。

（2）参数设置

i：建筑垃圾消纳场的下标，i=1，2，…，I；

j：建筑垃圾资源化调蓄处置场的下标，j=1，2，…，J；

pi：每天第i个建筑垃圾消纳场运往第j个建筑垃圾资源化调蓄处置场的建筑垃圾量；

Fj:在备选地j建立建筑垃圾资源化调蓄处置场的固定投资；

Q:建筑垃圾资源化调蓄处置场的容量；

α：单位建筑垃圾单位距离的运输成本；

D：建筑垃圾资源化调蓄处置场单位建筑垃圾的处理成本；

Lij：第i个建筑垃圾消纳场到第j个建筑垃圾资源化调蓄处置场的运输距离；

3.2混合型整数线性规划模型

城市建筑垃圾资源化调蓄处置场选址模型目标函数如下：

约束条件：

该模型是目标函数（1）为总成本最小的整数线性规划，在目标函数中，第一项表示建设资源化调蓄处置场建设的固定投资成本，第二项表示建筑垃圾消纳场运往建筑垃圾资源化调蓄处置场的建筑垃圾的运输成本，第三项表示建筑垃圾在建筑垃圾资源化调蓄处置场的处理成本。

约束条件中，约束条件（2）表示一个建筑垃圾消纳场的建筑垃圾只运往一个建筑垃圾资源化调蓄处置场。约束条件（3）表示只有建造了建筑垃圾资源化调蓄处置场的备选点才能接收建筑垃圾消纳场的建筑垃圾。约束条件（4）表示运往建筑垃圾资源化调蓄处置场的建筑垃圾总量小于调蓄处置场的总容量。约束条件（5）表示各个建筑垃圾消纳场运往建筑垃圾资源化调蓄处置场的建筑垃圾量为正值。约束条件（6）表示在备选地建或者不建建筑垃圾资源化调蓄处置场的0-1整数约束。约束条件（7）表示建筑垃圾消纳场的建筑垃圾运往或者不运往某个建筑垃圾资源化调蓄处置场的0-1整数约束。

4　实证分析

4.1基础数据

武汉市经规划部门审核投入使用的建筑垃圾消纳场分别为江岸区岱山、汉阳区小洲新村、洪山区蔡吴湾、东西湖区三店农场石家坡、黄陂横店街百花村、前川街夏石村、蔡甸区姚家山开发区和庙山开发区花山吴村等8处。同时，汉阳紫霞观、青山白洋桥、江夏长山口和新洲陈家冲等生活垃圾填埋场也作为第一批备用的建筑垃圾消纳场，视建筑垃圾消纳需求而酌情启用。本文以这8处作为研究对象，将其分别编号为1-8号建筑垃圾消纳场。其地理位置如图2所示。

根据武汉市城管委基础设施建设管理处初步估计，武汉市年均建筑垃圾总数已超过2 000万t，尚无对各个分区的统计数据，国家统计局目前也暂未对建筑垃圾的产生量进行统计。因此本文结合武汉市统计年鉴中城区建设板块各区施工面积的统计，将2 000万t建筑废物按施工面积比例分配到各区，再按照运输费用最小原则运送至对应的建筑垃圾消纳场，得到各建筑垃圾消纳场应接收的建筑垃圾量，见表1。

表1　各建筑垃圾消纳场的年建筑垃圾量

根据武汉市的相关规划，至2020年武汉三镇将分别建设一座建筑废物资源化调蓄处置场。这3个场站将在现存的8个消纳场中选取加以扩容和升级改造，考虑到长江、汉江等分隔因素，规划在武昌、汉口、汉阳各建一座。按照武汉市2016年建筑垃圾利用率的规划目标、建筑垃圾构成比例和相关参考文献，建筑垃圾消纳场进入资源化调蓄处置场的量取建筑垃圾产生量的20%（由于进入各个建筑垃圾消纳场的量都根据其对应的建筑垃圾产生量取此比例，因此对选址的结果不造成影响）。因此1-8号建筑垃圾消纳场平均每天运往调蓄处置场的建筑垃圾分别为1 549t，5 425t，1 011t，1 648t，197t，176t，949t，1 410t。

根据武汉市渣土整治工作会的要求，武汉所有工地出土业务运输企业投标价不得低于基础价，初步估算为2.87元。因此建筑垃圾的每吨公里运输价格α取3元。

根据武汉市的规划，调蓄处置场是在现有消纳场中选取，所以备选点与消纳场所在点一致，它们之间的距离Lij见表2。

表2　各备选点之间距离Lij

4.2运算结果

由于在不同备选地建造建筑垃圾资源化调蓄处置场建设成本，使用设备、规模等是一样的，且需经调蓄处置场再循环利用的建筑垃圾的量是在调蓄处置场的容量范围内的，因此第一项固定成本Z1和第三项处理成本Z3按相同来处理，求目标函数的最小值在此处即求目标函数中第二项运输成本Z2的最小值。

将以上数据代入模型中，采用Lingo软件编写程序进行计算。运行结果如下：

Z2=135 246元/天，即按照费用最小原则，选址的结果为平均每天运输费用135 246元。

5　结论

本文构建了城市建筑垃圾资源化调蓄处置场选址模型，并以武汉市为例，以实际成本费用为基础进行了数值分析，采用Lingo软件求解得到选址的结果、建筑垃圾量在不同站点的分配和最小费用，可以为政府、企业等的决策提供一定的参考。我国在建筑垃圾再利用方面还处于建设阶段，相关数据比较缺乏，今后在获取准确的数据以及结合建筑垃圾量的动态变化方面还需要进一步的研究。

［1］杜博.建筑垃圾回收网络体系及模型构建［D］.南京:南京工业大学，2012.

［2］栗娜，李珍萍.垃圾站选址问题的数学模型及应用［J］.物流技术，2011，（12）:135-137.

［3］王健，陈海滨.层次分析法在生活垃圾综合处理项目选址中的应用［J］.环境卫生工程，2011，（2）:7-10.

［4］李南，李湘洲.发达国家建筑垃圾再生利用经验及借鉴［J］.再生资源与循环经济，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

罗丽颖（1993-），女，江西南昌人，硕士研究生，研究方向：物流管理、交通运输。