垃圾分类处理与优化研究.doc

垃圾分类处理与优化设计的实现 摘要 基于Lingo语言求解物流配送中心选址模型王林 叶 一、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。所有垃圾将由收集汽车从小区的垃圾站运往附近的垃圾转运站，在垃圾转运站进行分类后，由拖车将有害垃圾和不可回收垃圾运往垃圾处理中心，将厨余垃圾运往厨余垃圾处理中心，可回收垃圾就在垃圾转运站进行分类再利用，显然，可回收垃圾和厨余垃圾能产生经济效益，而不可回收垃圾和有害垃圾不能产生经济效益。其中相关已知条件如下表所示： 厨余设备相关数据 类别 处理能力 投资额 运行成本 产物价格 大型厨余设备 200吨/日 4500万元 150元/吨 1000-1500元/吨 小型厨余设备 200-300公斤/日 28万元 200元/吨 1000-1500元/吨 四类垃圾比例 类别 厨余垃圾 可回收垃圾 有害垃圾 其他不可回收垃圾 比例 4 2 1 3 可回收垃圾的相关数据 类别 所占比类 回收价格 纸类 55% 1元/公斤 塑料 35% 2.5元/公斤 玻璃 6% 0.5元/公斤 金属 4% 2.5元/公斤 拖车： 只拖十吨的大型厢，只用于从转运站到垃圾中心，每次只拖一个大型厢，平均每公里耗油25L—30L柴油/每公里。柴油单价：6.39元/升。 收集车辆： 只负责从小区的垃圾站到转运站运输，60辆2.5吨汽车，每车耗油20L—35L 70#汽油/百公里。 司机月薪平均3500元。 针对以上提供的条件，我们需要求出： 1.假定现有垃圾转运站的规模与位置不变的条件下，即38个垃圾转运站位置确定接收垃圾能力一定。建立数学模型，确定大、小型厨余垃圾设备分布的最优情况。 2.为了达到最佳的经济效益和环保效果，在上面的布局下，给出厨余垃圾的清运方案。即车辆调度方案。 3. 假设垃圾转运站的规模与位置随机，再次建立数学模型，确定大、小型厨余垃圾设备分布的最优情况以及目前运输条件下的最优清运路线。 二、模型假设 （1）厨余垃圾中心的选址仅考虑经济效益。 （2）每天小区居民产生的垃圾总量缓慢变化基本保持稳定，也就是保持每个收集点的垃圾总量不变。 （3）小型垃圾收集车和拖车行驶的速度恒定，不考虑实际道路交通状况。 (4)废弃物只能先运到转运站，然后由转运站运送到处理站，不能直接运送到处理站; (5)拖车从转运站出发，到达处理站后路返回中转站。且有同种型号的运输车辆若干，且载重量一定。 (6)单位距离的废弃物的运费是已知的。这个费用主要包括垃圾车成本费用和人工费用。垃圾车成本费用包括最初投资成本的折旧加上其运行和维护成本。且此费用在一定时期内不变。 (7)考虑到进行本文所做研究时尚处于选址规划阶段，不考虑各设施(中转站和处理站)的容量约束限制，在进行计算的时候为了方便，处理站的容量取200万吨;中转站的处理容量取40吨/天; 三、问题分析 针对问题一，我们知道了垃圾转运站的位置和数量，我们要求出厨余垃圾的大小型设备分布。在满足把转运站的厨余垃圾清理完毕的情况下，我们希望建设的处理设备越少越好，即，的取值为0.2-0.3，初步判断出需要3台大型设备即满足需求。同时我们还要求垃圾转运站的垃圾到临近处理中心距离越小越好，这也是为了节约费用。为此，我们建立集合覆盖模型来尝试解决这一问题。 针对问题二，在明确了转运站和处理中心的位置以后，在两者之间进行车辆调度安排，这是一个物流问题。我们于是以物流优化的角度建模，目标函数为实现这一过程的最佳效益。 问题三中，垃圾转运站的位置和数量不确定，为了讨论垃圾清运路线的问题，我们首先将垃圾采集点和垃圾转运站作为一个系统首先确定出垃圾转运站的分布。这样问题就有了突破的思路。 四、模型的准备 4.1数据的分析 4.2 变量之间的关系 五、大、小型厨余垃圾设备分布的模型 5.1 模型的建立 5.1.1 集合覆盖模型 所谓集合覆盖模型，就是对于需求已知的一些需求点，设立相应的目标函数以及约束条件，确定一组物流设施来满足这些需求点的需求量。具体的说