城镇垃圾转运站模块化设计.pdf
J.长春科技大学学报,1999,4(29):3603645苏小康,曾光明.非平衡自组织理论模型应用于生活垃圾量预测 J.环境卫生工程,2002,2(10):54576杨伦全,刘锦全.城市垃圾管理工作中的季节性因素的影响J.环境卫生工程,1999,2(7):75787王志刚,陈新庚等.城市生活垃圾小型转运设施设置实例研究J.环境卫生工程,2000,2(8):47498赵铀,王维平.垃圾转运规划选址和临界费用研究 J,城市环境卫生,1998,3:789 Bruce G Wilson,Brain W Batez.Modeling municipal solidwaste collection systems using derived probability distributions.I:model development J.Journal of environmental engineering,2001,127(11):1031103810李东,何永全.城市生活垃圾清运车辆的技术经济比较 J.环境卫生工程,2002,4(8):15515611孙家珊,乔晓时等.垃圾转运站的地位及作用 J.环境卫生工程,1998,4(6):156159*华中科技大学,430074武汉收稿日期:2003-01-12城镇垃圾转运站模块化设计陈海滨*刘晶昊*王元刚*摘要提出了垃圾转运站模块化设计概念,分析研究了由模块群、模块组及多种专业模块构成的模块化设计框架结构,并结合实例进行了城镇垃圾转运站的规模能力及配套设施的设计。关键词垃圾转运站模块化设计专业模块模块组模块群MSW Transfer Station Modularization Design for Small Cities and Towns.Chen Haibin*,LiuJinghao*,Wang Yuangang*.Huazhong University of Science and Technology,430074WuhanAbstract The concept of modularization design on MSW transfer station was put for-ward.The modularization design framework which is composed of module groups,module unitsand several special modules was analysed and studied.The method has been applied to the practi-cal transfer station capacity design as well as the relative equipments and facilities design for smallcities and towns.Key wordsMSW(Municipal solid waste)Modularization designSpecial modulesModule unitsModular group垃圾综合处理系统由收集(含小车短距离运输)、运输(含转运)和处理 3 大环节组成,即由3 个子系统垃圾收集系统、垃圾转运系统、垃圾处理系统组成。垃圾收集系统:包括从不同产生源收集垃圾和将收集的垃圾送至垃圾转运站。该系统的全部运行管理可由专业环境技术服务公司承接;或者将前一项工作交由街道居委会或小区物业公司负责(便于与服务对象沟通),后一项工作涉及专用设备、容器及人力、物力的统一调度,应由专业环境技术服务公司承接。垃圾处理系统:由专项垃圾处理设施统一消纳、处置,如分选回收、焚烧发电、高温堆肥、卫生填埋等,以达到减量化、资源化、无害化的目的。专项垃圾处理设施应由专业环境技术服务公司营运。中转运输系统:在特定条件下,垃圾收集与垃圾处理两个环节可以直接衔接配套。但是随着运输距离、运输量的增加,运输工具的改进,更多的时候则利用转运技术及转运设施来提高系统工作效能和效率。从系统管理理论的角度看,转运系统是城镇垃圾处理系统中的一环一个具有特定功能的子系统;从边界控制理论的角度看,转运设施对于城镇垃圾处理系统中的相关系统(环节)是一个关键的控制边界一个由建筑物、构筑物及配套机械设备组成、具有特定工艺技术参数的实体。因此,如何科学地规划、设计垃圾转运系统及设施,并合理配置机械设备是城镇垃圾处理过程中的一个重97环境卫生工程 2003 年 3 月第 12 卷第 2 期要课题。1模块化设计概念与设计原则1.1模块化设计概念从系统管理和综合效益的角度考虑(不限于追求局部或单一环节的最优),按照规范化和通用性的基本原则,在项目设计中采用成熟、成套的技术及同规格(参数)设备,组合构建项目主体设施及辅助设施,以求项目建设的高速、高效和运行管理过程的方便、经济。1.2模块化设计原则与思路系统的规模设定兼顾实用性、科学性和前瞻性,既要确保中近期的需求,又要考虑远期扩容;主要技术经济指标参数的取舍应以提高系统效能和综合效益为目标;设施设计与设备选型应注重规范化和实用性,便于建造和运行管理;配套设备及备件具备较强的通用性和互换性,且货源充足可靠;将模块化设计理念贯穿于项目的系统设计和实体设计等各环节,用不同功能特性的专业模块(special modules)组合专项设施模块组(module u-nits);再依据设施规模等要求,由若干模块组构建多层次、多单元的模块群(modular group)或模块系统(modular system)。2垃圾转运站模块化设计要点2.1模块组结构设计作为城镇垃圾收集、运输系统的主要基础设施,垃圾转运站在工艺性方面应满足以下基本要求:转运设施与设备能与前、后的垃圾收运、处理系统衔接、配合;保持较高的作业机械化水平,尽可能避免现场人员直接接触垃圾;注重转运站的密闭性能,采取必要措施控制二次污染。从专业特征和模块化设计原则两方面综合考虑,垃圾转运站的模块化基本结构如图 1 所示。每个垃圾转运站都是一个规模确定的模块群;每个模块群由若干模块组构成,其组数视转运站规模确定;每个模块组又由若干专业模块构成,专业模块可以是单一模块(如形成垃圾转运主体结构的建筑模块),也可以是一个子模块组(如组成垃圾转运工艺模块的进站卸料模块、填装进料模块和启运模块)。时间/年份图 1垃圾转运站模块化框架结构图垃圾转运站的模块组由 3 个专业模块构成,即建筑模块+工艺模块+环保模块其中,工艺模块是系统模块的主体,它又包括:进站卸料模块+填装垃圾模块+启运模块此外,还可由控制、管理、后勤等内容构成辅助模块。2.2专业模块功能设计2.2.1建筑模块:形成工艺建筑物,为机械设备(垃圾填装机、垃圾载运容器及举升装置、通风除臭装置)提供安装基础和运行平台;为生产作业及其管理提供活动空间,如收集小车卸料间、转运容器受料间。2.2.2工艺模块:由主要工艺设备、工艺构筑物及其调控装置形成主工艺流程及其技术路线,按设定的技术经济参数实现设施功能。如:小车卸料垃圾填装机进站卸料模块受料箱体(液力举升)填装垃圾模块装车启运启运模块2.2.3环保模块:按国家现行标准的要求,结合工艺特征与外部环境条件,为生产过程提供必要的环境保护措施,如喷雾降尘、洒药灭菌、通风除臭等。2.3垃圾转运站规模设计与配套设备的规格、型号确定2.3.1转运站设计规模 Q设即为模块设计规模Q群;模块群由若干相同的模块组Q组构成:Q群=nQ组(1)n=Q设Q组(2)其中 n 为模块群中的模块组数量,为高斯98环境卫生工程 2003 年 3 月第 12卷第 2 期取整函数符号。2.3.2每个模块内的各专业模块的处理能力工艺参数相同。对于垃圾转运站而言,建筑模块、工艺模块和环保模块的工艺能力 Q建、Q工艺和 Q环应相互匹配。Q建=Q工艺=Q环(3)2.3.3专业模块中的子模块组,也同样遵循工艺能力匹配原则。对于垃圾转运工艺模块,其进站卸料模块、填装垃圾模块、启运模块的工艺能力Q卸、Q装和 Q运也应相互匹配。Q卸=Q装=Q运(4)任何一座垃圾转运站其主体构筑物和主要工艺设备,以及环保设备、控制设备都是同型号、同规格的,因其模块组数量的不同构成不同的模块群,进而实现不同规模的要求。在设计、建设、运营维护的各个阶段带来很大的方便,提高工作效率和整体效益。当然,模块化设计也存在不合理的地方。突出的一点是,若干相同工艺能力的模块组构成的模块群的规模能力大于或等于转运工艺必要的规模能力,存在一定的浪费。但与模块化设计的优点及其带来的整体效益相比,这种不足及损失是微不足道的。3垃圾转运站模块化设计实践3.1范例简况中山市中心城区面积 172 km2;2002 年 10 月人口总数 54.53万人,其中常住人口 32.47 万人;日排放生活垃圾约 400 t。预测 2010 年,辖区服务人口达60万人,因为考虑部分普通工业垃圾与生活垃圾一并处理,所以垃圾收集、转运系统应具备日消纳 800 t 垃圾的能力。中心城区转运站由城区周边的 5 个中等规模的垃圾转运站和两个中小型水陆两用垃圾转运站构成。该转运模式的基本技术路线是:各居民区(收集点)人工收集垃圾用收集车(人力车、脚踏三轮车、小型垃圾车)运往转运站,再由中型垃圾运输车辆运往中心组团垃圾综合处理基地。各转运站必备转运能力如表 1。3.2转运站转运模式设计中心城区的垃圾转运站的平均距离在 15 km左右,不存在经济运输距离优势(适合长距离运输)。因此,不考虑采用超大型集装箱(大吨位)运输工具的二次转运模式。经过调查研究及综合分析,决定采用工艺较成熟、操作可靠、维修简便、成本较低的固定式直接填装式转运模式。该方案将压缩装置、箱体、车底盘三者分离,尤其是一车多箱的配置,既有操作的灵活性,缩短了车辆等待装填的时间,又减少了车辆的数量和周转次数,节省了转运站的投资和运营成本。为了有效的控制中转运输过程中的污染,车辆全部封闭运输,转运站与外界以绿化作隔离,垃圾污水和臭气通过专用处理设施解决。从转运工艺设计到运行,适合中山市中心城区转运模式。3.3转运站模块化设计3.3.1模块组及专业模块功能设计按照规范化和通用性的基本原则,以模块化设计理念及技术措施为基础构建垃圾转运站框架:每一个垃圾转运站按其规模不同,设计若干模块组构成主体设施(模块群),并补充必要的辅助措施;每个模块组由建筑模块、转运功能模块和环保模块组成;每个模块组的功能指标参数为设计转运垃圾能力(Q组)60 t/d。建筑模块:含空间尺寸 6 m4.5 m5.5 m的垃圾受料间(一个车位);转运功能模块:含 1 台填装机,可分离箱体(容积15 m3,有效载荷 8 t),1 套箱体举升装置,以及相应的控制设备;环保模块:含 1 套通风除臭装置及配套控制设备。3.3.2转运站(模块群)规模与模块组数量设计1 号转运站:理论设计规模Q1设=K调Q0=1.2220=264(t/d)于是,模块组数量n=Q1设Q组=26460=4.4=5所以,模块群规模Q1群=nQ组=560=300(t/d)用同样的方法,分别计算 26 号转运站(模块群)规模和模块组数量,如表 1 所示。3.4效益评析垃圾转运系统能有效地接收、转运辖区产生的生活垃圾,并且避免了可能产生的二次污染,保护区域生态环境,改善投资环境和居住条件。社会环境效益不言而喻。99环境卫生工程 2003 年 3 月第 12 卷第 2 期表 1转运站的设施规模及车辆设备配置表转运站保证能力 Q0(t/d)理论设计能力 Q1设(t/d)模块群规模 Q群(t/d)模块组数(组)车辆数(辆)箱体数(个)1 号2202643005592 号2202643005593 号1101651803354 号1101651803355 号1101651803356 号8012012032(5)4总计8501 1431 2602226(21+5)37注 1:6 号站共有备用车 5 台注 2:因垃圾排放量受季节性因素等的影响,转运站设计调整系数k调为 1.21.5,其中 36 号转运站取上限。垃圾转运站按其规模不同,由若干建筑模块、转运功能模块和环保模块构成主体设施,具有必要的辅助措施。标准化的建筑模块规范简化了设计与建设环节,能减少建设投资。转运功能模块中选用单车有效载荷为 8 t 的可分离式中型运输车,虽然运输量不如大型或超大型车(16 t),但其在机动性,与转运设施、处理设施以及道路等设施的衔接、配套方面更具有适用性;选用与车体分离的固定填装机能减轻运输车箱体自重,提高有效载运量 10%以上;6 个垃圾转运站的 22 个转运工位全部采用同一型号、规格的填装、举升、载运机械设备及其控制设备,虽然在个别工位出现能力过剩的情况,但从总体上看,不仅能简化转运站的设计、建设过程,方便日常运行管理及设备维修、更换,而且具有通用性、互换性、互补性。环保模块由规范化设计的抽风除臭系统构成,风机、风罩、管道及除臭装置的型号、规格相同,具有建造、安装及维护管理便利的特点。总之,依据科学、规范的设计原则以及模块化的设计理念和技术措施,制定垃圾转运站建设及设备配置方案,有利于控制和减少建设投资,提高工作效率,便于运行管理。参考文献1中山市中心城区环境卫生专业规划(19992020)Z.1999,122中山市中心城区垃圾转运系统(转运站)调整、扩建可行性研究 Z.2002,123陈海滨,刘晶昊,熊小玲.沿海地区小城镇环卫设施布局规划研究.第一届国际固体废物处理技术与设备研讨会论文集C.2002,64陈海滨,刘晶昊,黎军等.小城镇环境卫生专业规划中若干问题的研究 J.环境卫生工程,2002,3小知识常用消毒方法1空气:房屋经密闭后,每立方米用 15%过氧乙酸溶液 7mL(1g/m3),放置瓷或玻璃器皿中加热蒸发,熏蒸 2h,即可开门窗通风。2衣服、被褥、书报、纸张:耐热、耐湿的纺织品可煮沸消毒 30min,或用流通蒸汽消毒30min,或用有效氯为 250500mg/L的含氯消毒剂浸泡 30min;不耐热的毛衣、毛毯、被褥、化纤尼龙制品和书报、纸张等,可采取过氧乙酸薰蒸消毒。熏蒸消毒时,将欲消毒衣物悬挂室内(勿堆集一处),密闭门窗,糊好缝隙,每 1m3用 15%过氧乙酸 7mL(1g/m3),放置瓷或玻璃容器中,加热熏蒸 12h。或将被消毒物品置环氧乙烷消毒柜中,在温度为 54,相对湿度为 80%条件下,用环氧乙烷气体(800 mg/L)消毒 46h;或用高压灭菌蒸汽进行消毒。3家用物品、家具:可用 0.2%0.5%过氧乙酸溶液或有效氯为 1 0002 000 mg/L 的含氯消毒剂进行浸泡、喷洒或擦洗消毒。4手与皮肤:用 0.5%碘伏溶液(含有效碘 5 000mg/L)或 0.5%氯己定醇溶液涂擦,作用 13min。也可用 75%乙醇或 0.1%苯扎溴铵溶液浸泡 13 min。必要时,用0.2%过氧乙酸溶液浸泡,或用 0.2%过氧乙酸棉球、纱布块擦拭。5运输工具:车、船内外表面和空间,可用 0.5%过氧乙酸溶液或有效氯为 10 000 mg/L 的含氯消毒剂溶液喷洒至表面湿润,作用 60 min。密封空间,可用过氧乙酸溶液熏蒸消毒。对细菌繁殖体的污染,每立方米用 15%过氧乙酸7 mL(1 g/m3),对密闭空间还可用 2%过氧乙酸进行气溶胶喷雾,用量为 8 mL/m3,作用 60 min。6垃圾:可燃物质尽量焚烧,也可喷洒 10 000 mg/L 含氯消毒剂溶液,作用 60min以上。消毒后深埋。100环境卫生工程 2003 年 3 月第 12卷第 2 期
