淺談垃圾焚燒廠對(duì)城市發(fā)展的影響

王珂珂 吳鑫瑩

（華北電力大學(xué)，北京 102206）

淺談垃圾焚燒廠對(duì)城市發(fā)展的影響

王珂珂 吳鑫瑩

（華北電力大學(xué)，北京 102206）

中國(guó)已成為世界上最大的城市固體垃圾產(chǎn)出國(guó)。作為中國(guó)的首善之區(qū)，特大城市北京每天產(chǎn)生生活垃圾1.84萬(wàn)噸，且每年以8%的速度增長(zhǎng)，必須引入先進(jìn)的廢物處理方法。本文主要研究垃圾焚燒廠對(duì)周邊環(huán)境的影響及城市發(fā)展對(duì)垃圾焚燒技術(shù)的依賴程度。城市正遭遇垃圾圍城之痛，居民仍抵觸垃圾焚燒。那么，先進(jìn)的垃圾處理技術(shù)對(duì)城市發(fā)展的貢獻(xiàn)如何？為此，研究城市發(fā)展對(duì)垃圾焚燒技術(shù)的依賴程度，將這一抽象概念量化為可度量的系數(shù)，即依賴系數(shù)。結(jié)合多項(xiàng)因素，利用AHP法確定各因素權(quán)重，確定總評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)垃圾焚燒技術(shù)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。引入效用損失百分比這一概念，對(duì)各個(gè)影響因子進(jìn)行無(wú)量綱化處理，計(jì)算出城市對(duì)垃圾焚燒廠的依賴系數(shù)。

高斯煙羽 層次分析法 依賴系數(shù)

1 基于高斯擴(kuò)散模型的垃圾焚燒廠排污氣體監(jiān)控

1.1 模型假設(shè)

（1）源強(qiáng)連續(xù)均勻穩(wěn)定，初始時(shí)刻云團(tuán)內(nèi)部的濃度、溫度呈均勻分布。（2）擴(kuò)散過(guò)程中不考慮云團(tuán)內(nèi)部溫度的變化。（3）泄漏氣體是理想氣體，遵守理想氣體狀態(tài)方程。（4）全部高度風(fēng)速均勻穩(wěn)定。

1.2 監(jiān)測(cè)模型建立

選擇高斯擴(kuò)散模型作為擴(kuò)散模型的基礎(chǔ)，針對(duì)垃圾焚燒廠周?chē)鷮?shí)際的大氣，地形等情況，對(duì)模型進(jìn)行修正，最終利用修正后的模型計(jì)算分析。

1.3 模型計(jì)算

查閱相關(guān)資料，得到750噸/天的焚燒爐排放數(shù)據(jù)，： SO2， NxO以及煙塵排放數(shù)據(jù)。考慮氣體排出時(shí)狀態(tài)參數(shù)及擴(kuò)散機(jī)理，在以下模型的計(jì)算與分析中，將其作為整體來(lái)完成模型的分析和求解。

1.3.1 垃圾焚燒廠排煙口源強(qiáng) Q的計(jì)算

魯家山垃圾焚燒廠日處理垃圾 3000t（四臺(tái)日處理能力 750t的焚燒爐，排煙口高度 80m， 24h運(yùn)轉(zhuǎn)）。如表1所示。

1.3.2 平均風(fēng)速的計(jì)算

查閱魯家山垃圾焚燒廠所在門(mén)頭溝區(qū)歷史氣象資料，以2014年全年數(shù)據(jù)為例，計(jì)算得：u=2.6m/s。

1.3.3 大氣穩(wěn)定度及擴(kuò)散參數(shù)σy、σz的計(jì)算

圖1 地面污染物濃度分布

對(duì)于垃圾焚燒廠周?chē)拇髿夥€(wěn)定度，實(shí)際計(jì)算需要大量當(dāng)?shù)貧庀笳镜膶?shí)際數(shù)據(jù)，以我國(guó)各區(qū)域各穩(wěn)定度年頻率百分比作為垃圾焚燒廠周?chē)拇髿夥€(wěn)定度數(shù)據(jù)。

圖2 地面污染物分布濃度等值線

圖3 軸線方向污染物濃度分布

表1 污染物排放狀況

表2 垃圾焚燒廠所在地區(qū)的大氣穩(wěn)定度

表3 大氣污染物無(wú)組織排放監(jiān)控的濃度限值標(biāo)準(zhǔn)

表4 居民接受度影響因素分析

為反映垃圾焚燒廠周?chē)廴疚飻U(kuò)散狀況，對(duì)于表2中年平均大氣穩(wěn)定度，根據(jù)其出現(xiàn)的頻率求當(dāng)?shù)卮髿夥€(wěn)定度的期望，作為模型求解中的大氣穩(wěn)定度。結(jié)合表1中M.E.Smith高架源擴(kuò)散參數(shù)，計(jì)算得擴(kuò)散參數(shù)分別為：

1.3.4 擴(kuò)散源有效高度的計(jì)算

排煙口幾何高度 He=80m，結(jié)合已知條件，計(jì)算得煙氣抬升高度ΔH =121.846m，擴(kuò)散源有效高度 H=He+ΔH=80+ 121.846=201.846m 。

垃圾焚燒廠污染物擴(kuò)散模型如下：（1）下風(fēng)向地面污染物濃度：

（2）下風(fēng)向軸線方向污染物濃度：

圖1圖2圖3分析污染物濃度分布圖可得，沿風(fēng)速方向，隨著與垃圾焚燒廠距離的增加，污染物濃度先增大后減小，存在最大落地濃度點(diǎn)，最大濃度為 1.2× 10-3mg/m3，遠(yuǎn)低于國(guó)家對(duì)于無(wú)組織排放監(jiān)控的濃度限值標(biāo)準(zhǔn)（表3）。

2 “層次分析法”建模及城市發(fā)展對(duì)垃圾焚燒廠的依賴系數(shù)的計(jì)算

2.1 居民對(duì)垃圾焚燒廠接受度的調(diào)查與分析

居民接受度受學(xué)歷、年齡、性別、對(duì)專家信任度、可接受垃圾焚燒廠的距離等指標(biāo)的影響。選取及分類(lèi)規(guī)則：

首先，居民對(duì)垃圾焚燒廠接受度是綜合評(píng)測(cè)不同區(qū)域，不同人群對(duì)垃圾焚燒技術(shù)的接受程度，因此它必須具有解釋和評(píng)價(jià)功能，且錄用的指標(biāo)應(yīng)具科學(xué)性、可行性與可比性；其次，在選擇指標(biāo)類(lèi)型上使指標(biāo)的選擇具有統(tǒng)一性，使其最終結(jié)果具有可比性。

根據(jù)指標(biāo)內(nèi)問(wèn)題的取值情況分別賦值，對(duì)問(wèn)卷中的項(xiàng)目，分別賦值：分?jǐn)?shù)皆為1～5，其最大效用損失分?jǐn)?shù)為20。見(jiàn)表4所示。

2.2 影響因子無(wú)量綱化處理

垃圾焚燒廠的依賴度是主觀體驗(yàn)，它與其它指標(biāo)的結(jié)合分析無(wú)疑具有重要意義。垃圾焚燒廠的依賴系數(shù)測(cè)定結(jié)果表現(xiàn)為一定的分值，而構(gòu)成指標(biāo)各有不同的量綱。評(píng)價(jià)指標(biāo)由于度量不同，不能直接綜合在一起得到總的評(píng)價(jià)指標(biāo)，必須經(jīng)過(guò)無(wú)量綱化處理。

表5 垃圾產(chǎn)生量

在此，引入效用損失百分比這一概念，對(duì)影響因子進(jìn)行無(wú)量綱化處理。效用損失百分比計(jì)算方法如下：

某測(cè)量對(duì)象在某項(xiàng)指標(biāo)上功能損失的分?jǐn)?shù)總和為 T'，最大效用損失分?jǐn)?shù)為 T，則該對(duì)象在該指標(biāo)上的得分為：

計(jì)算影響因子的效用損失百分比：垃圾產(chǎn)生量：選取地理位置，發(fā)展程度不同的五個(gè)城市進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)表5：

計(jì)算得，效用損失百分比為0.7098。

（1）采用專家打分法得，填埋垃圾廠占地面積和人口密度效用損失百分比分別為0.2132、0.5379。（2）居民對(duì)垃圾焚燒廠接受度的最大效用損失百分比為S=（9.5/20）X100%=47.5%。（3）垃圾焚燒廠發(fā)電：垃圾焚燒廠年發(fā)電量為 4.2億kw· h，北京市居民年總用電量為1066759萬(wàn)kw· h。垃圾焚燒發(fā)電的效用損失百分比為：垃圾焚燒廠年發(fā)電量/居民年總用電量=0.0394。（4）填埋對(duì)環(huán)境的污染：環(huán)境污染分為四類(lèi)：空氣、水質(zhì)、噪聲、土壤污染。認(rèn)為四種污染對(duì)環(huán)境影響程度等級(jí)相同，賦予其相同的污染率。根據(jù)垃圾填埋對(duì)環(huán)境污染程度，污染系數(shù)如下：空氣污染25%*0.3；水質(zhì)污染25%*0.9；噪聲污染25%*0；土壤污染25%*0.8，計(jì)算得：效用損失百分比0.5。

2.3 指標(biāo)的合成處理

本文對(duì)無(wú)量綱化后的指標(biāo)采用加法合成，通過(guò)加法計(jì)算得到總的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

式中xi為第i個(gè)指標(biāo)，wi為第 i個(gè)指標(biāo)的權(quán)重， k為指標(biāo)數(shù)。根據(jù)效用損失百分?jǐn)?shù)，經(jīng)線性加權(quán)后代表依賴系數(shù)各構(gòu)成部分的得分，將平均得分分別乘各個(gè)分層的權(quán)重，得到總體依賴系數(shù)的值。依賴系數(shù)的得分在0與1之間，分值越高，依賴度越高。

依賴系數(shù)計(jì)算如下：

［1］GB/T 3840-1991. 制定地方大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)方法［S］. 1991.

［2］國(guó)家環(huán)保局.中國(guó)環(huán)境科學(xué)院.城市大氣污染總量控制方法手冊(cè)［M］.北京中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1991.

［3］HJ2.2—2008.環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則大氣環(huán)境［S］.

［4］HJ616-2011.建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響技術(shù)評(píng)估導(dǎo)則［S］.

［5］中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)［DB］.http：//www.escience.gov.cn/ metdata/page/index.html［DB］2015.3.10.