引言
改革开放以来,随着我国经济迅速发展和工业化进程,资源大幅的开发利用,导致固体废弃物数量与日俱增,危险废物的产生量也逐年增加。根据2018年中国环境统计年鉴数据显示,近十年来我国危险废弃物产生量持续快速增长,2017年全国危险废物产生量达到6936.9万吨,较上一年增长了29.73%。相较一般固体废物危险废物具有腐蚀性、毒性、易燃性、反应性和感染性等危险特性,随意倾倒或利用处置不当会严重危害人体健康,甚至对生态环境造成难以恢复的损害。为此,党的十八大以来生态环境主管部门加大了危险废物管理力度,进一步明确或提高了从危险废物产生到处置利用全过程的规范化管理要求。
由于危险废物安全贮存、处置回收等过程环节的要求较高,加之各地区危险废物回收利用经营企业数量一般较少且布局分散,对于跨地域生产经营且产生危险废物的大型企业而言,需兼顾危险废物管理的规范性和经济性,因此这类大型企业就必须要科学规划危险废物处置管理体系,在保证科学化、规范化处置危险废物的前提下同步实现危险废物的绿色化、经济化处置。
电网企业是关系国民经济命脉和国家能源安全的大型国有企业,在国家现代能源供应体系中扮演重要作用。电网企业一般是以省级行政区域为自然分割,设立省级电网企业并在各地市设立分公司进行属地化管理,因此省级电网企业是典型的跨地域生产经营单位。同时电网企业也是危险废物产生单位,其主要产生的危险废物包括废变压器油、废铅蓄电池等。目前多数省份的电网企业采取的危险废物处置管理模式总体可以概括为“属地拆旧与收集贮存、集中拍卖与分散回收”,即由各省公司直管单位或市/县公司资产使用和管理部门进行拆旧后,移交给属地物资部门临时贮存,经省级物资部门集中拍卖、确定回收商后,由回收商分散回收利用。电网企业采取这一处置管理模式以来,显著提升了危险废物处置的规模效应,提高了拍卖处置的经济收益,避免了国有资产的流失。
电网企业现行的危险废物处置管理模式也存在着一些棘手的问题。首先,由于危险废物贮存场所环保标准要求较高,很多基层单位的贮存场所标准不能完全达标,加之一些基层单位在危险废物管理方面人员力量较为薄弱,造成潜在的环境风险;其次,虽然省级物资部门分批次集中拍卖处置的危险废物总量相对可观,但危险废物由各市/县公司产生和贮存,实际布局非常分散,中标的危险废物回收商需要到各市/县公司零散的回收,这一方面导致有资质的回收企业不愿意参与竞拍,从而让危险废物处置竞拍的竞争性不大,处置效益还有进一步提升的空间,处置拍卖流标现象经常发生,另一方面导致很多中标回收商在了解到实际情况后不愿意如期履约、甚至毁约,造成危险废物得不到及时处置回收。
对此,本文提出省级电网企业可采取“属地拆旧、分级贮存、集中拍卖、批量回收”的新型危险废物处置管理模式,即在全省范围内建立市/县临时收集网点、区域集中贮存中心两级危险废物贮存管理体系,其中收集网点由属地物资部门管理,区域集中贮存中心由省公司统一管理,属地危险废物拆旧后先移交至收集网点临时贮存,达到一定规模后运输至指定的区域集中贮存中心集中贮存,分批次集中拍卖,最后由回收商通过集中贮存中心批量回收。
这一模式的优势在于,一是按照生态环境部、交通运输部联合发布的《关于印发<铅蓄电池生产企业集中收集和跨区域转运制度试点工作方案>的通知》(环办固体〔2019〕5号),以及各省发布的试点工作具体方案,废铅蓄电池的临时收集网点在贮存场所的环保标准上显著放宽,现有的市/县公司危险废物贮存场所即可满足,而在集中贮存中心建立完全符合环保标准的贮存场所,从而可大大减少环境合规风险;二是回收商通过集中贮存中心批量回收将大幅减少回收商的运输成本,既可提高回收商参加竞拍的意愿,从而提升危险废物处置的竞争性和处置价格,又可减少流标的可能性,从而避免因危险废物得不到及时处置而造成的环境风险。
针对这一新型危险废物处置管理模式,电网企业则需要科学、合理规划区域集中贮存中心的位置布局,并明确收集网点到集中贮存中心的运输路径,从而最大程度减少建设和运营成本。为此本文提出了面向这一危险废物分级管理的集中贮存中心选址模型,以期为电网企业优化危险废物处置管理体系提供参考。
1 文献回顾
本文研究的危险废物集中贮存中心选址模型本质上是选址和路径规划选择问题,目前国内外学者针对危险废物的选址和路径选择问题已开展了一些研究。Sibel Alumur等提出的路径选址优化模型,以总成本和运输风险最小为目标解决了贮存中心的选址、技术配备以及运输等问题[1]。Omid Boyer等构建了最小化总成本和运输风险的多目标优化模型,帮助决策者同时确定处理、回收和处置中心的位置[2]。何波、杨超和任鸣鸣在研究城市固体废物选址时考虑了总成本和对附近居民影响总效应最小,建立了一个双目标规划模型,通过混合多目标算法求出Pareto最优解,但未将对自然环境的负效应纳入范畴[3]。黄本生等以成本参数和经济参数为目标,技术参数为约束条件对危险废物管理系统进行系统规划[4]。
赵佳虹、丁宏飞和胡鹏提出了基于环境风险控制的危险废物选址与路径选择问题,构建了环境风险与成本LRP双目标模型,考虑了危险废物的相容性及贮存等约束条件,并设计了多阶段聚类遗传算法[5]。申勇、王子兰和吴友发综合考虑设施使用时间年限、废物回收率以及建设加工固定费用,建立以总费用最小为目标的危险废物处理设施混合整数规划选址模型[6]。王海燕、张岐山考虑了废物产生点与处理点的距离,侧重解决城市内中转站的选址问题,建立负效应和成本的双目标混合整数规划模型设计[7]。黄丽霞、赵军以运输和选址过程中的总费用和总风险最小为目标,引入废物设施能力与路段风险承载能力约束,构建了可同时优化设施选址、废物分配和废物运输决策的多目标混合整数线性规划模型[8]。
2 模型提出
2.1 模型假设
电网企业建立危险废物集中贮存中心的选址与路径规划问题,一般需要对三个方面做决策,以期最小化成本和运输风险:集中贮存中心的选址;收集网点转运计划,即哪些收集网点运往哪个集中贮存中心;集中贮存中心点的面积规划。
建立模型之前给出如下假设:不同地区建设集中贮存中心的单位面积建设成本不同,但运营成本固定,而收集网点则可使用现存的仓库,无需考虑建设成本和运营成本;备选点已经过基于重要指标的论述和评价,符合环评标准;一个集中贮存中心可接收多个收集网点的危险废物,但一个收集网点只能向一个集中贮存中心转运危险废物;电网企业产生废铅蓄电池和废变压器油2种危险废物,不同类型危险废物不能用一辆车运输;危险废物的运输风险与运输距离成线性关系;由于集中贮存中心接收的危险废物可交由危险废物回收商回收,因此理论上电网企业跟回收商确定好回收周期后,回收商会将集中贮存中心的危险废物周期性的清空回收。
2.2 参数和决策变量定义
模型参数如下:i∈I={1,2,…,X},表示收集网点,即电网企业共有多少市(市辖区)、县公司;j∈K={1,2,…,X},表示在j个市、县公司作为集中贮存中心的备选点n∈N={1,2};表示第n类危险废物;Lij表示i、j之间的地理距离;Cj表示在第j个市、县公司建设集中贮存中心的单位建设面积成本/年;Pj表示在第j个市、县公司建设集中贮存中心的运营成本/年,是一个固定值;γij表示i、j之间单位运输距离的运输成本;Vn表示运输第n类危险废物车辆的容量;yn表示单位面积能存放第n类危险废物的容量;min表示第i个收集网点在第n类危险废物年产生量,根据历史情况估算,这一项决定了单个收集网点某类危险废物总的运输次数;λ是贮存中心建设面积保留的一定冗余乘数,对所有贮存中心一样;N为贮存中心建设的最大个数;T是电力企业与回收商约定的回收周期,以月为单位。
决策变量定义如下:sj,其值为1表示在备选点即j市建立集中贮存中心,否则为0;xij,其值为1,表示由第j个贮存中心接收第i个收集网点的危险废物,否则为0;qj为第j个集中贮存中心的建设面积。
2.3 模型构建
成本目标:(1),运输风险目标:(2),约束条件:(3),(4),(5),(6),(7)。
式(1)和式(2)目标函数。式(1)为总成本最小化,包括各集中贮存中心的建设和运营成本,以及各收集网点向集中贮存中心运输危险废物的运输成本;式(2)为运输风险最小化,因为运输距离越长则潜在的环境风险越大,因此用运输距离最小作为目标。式(3)～式(6)为约束条件。式(3)表示集中贮存中心的建设面积约束;式(4)表示一个集中贮存中心可以接收多个收集网点的危险废物,但一个收集网点只能向一个集中贮存中心转运危险废物;式(5)限定了电网企业集中贮存中心建设的总个数;式(6)确保了不建设集中贮存中心的地方,sj=0时集中贮存中心的面积qj=0,而建设集中贮存中心的地方式(3)和式(6)可同时成立。
3 结语
在实际工作中,考虑到一些地市已建成了符合环保标准的危险废物贮存场所,那么还需针对本文提出的选址模型进行进一步优化,可以将这些地市作为既定集中贮存中心点,减少建设成本,对于此类集中贮存中心只要确定哪些收集网点向这些集中贮存中心运输危险废物即可。