基于FAHP的生活垃圾污染治理效果評價研究

申云鳳

摘要：在對生活垃圾污染治理效果進行評價時，若不能及時對污染治理狀態數據展開歸一化處理，會直接降低后續評價效果。為有效提升生活垃圾污染治理評價效果，提出基于FAHP的生活垃圾污染治理效果評價研究。該方法基于傳感器獲取生活垃圾污染數據，對數據整合建立污染數據集，并進行歸一化處理；再根據數據處理結果，結合問卷結果提取生活垃圾治理效果評價指標，構建生活垃圾污染治理效果評價指標體系；結合FAHP方法獲取模型中各項評價指標的權值，完成生活垃圾污染治理效果評價。實驗結果表明，該方法評價精度和效率均得到提升。

關鍵詞：FAHP方法；生活垃圾；污染治理效果；評價研究

中圖分類號：X705 文獻標志碼：B

前言

生活垃圾如果沒有得到科學處理和管理，隨意堆放容易滋生大量污染物，導致附近土壤、空氣和地下水被嚴重污染，破壞生態系統平衡，危害人類健康。而垃圾填埋和焚燒也會帶來資源浪費和環境污染。生活垃圾污染得到了積極治理，但由于量化評價結果的缺失，環境治理措施難以進行改進和優化。因此開展有效的治理效果評價，成為當前環境治理部門亟待解決的問題之一。

文獻[3]方法確定待評價目標，并根據往年歷史數據提取相關評價指標，建立目標環境污染治理效果綜合評價模型，評價對象在污染治理過程中的實際治理效果，為后續深度治理提供有力依據。文獻[4]方法確定研究目標，獲取研究對象的污染評價指標，構建污染控制評價模型，并評價研究對象的治污效果。文獻[5]方法使用小時指數平均算法以及雙重差分模型對歷史數據展開計算分析，確定研究對象污染高頻分時數據，結合數值統計分析方法，獲取污染物主要分布規律，進而評定目標污染治理實際效果。

上述方法中由于未能在污染治理效果評價過程中，對獲取的污染數據實施歸一化處理，導致上述方法在污染治理效果評價時評價精度低。

針對上述方法在污染治理效果評價過程中存在的問題，提出基于FAHP的生活垃圾污染治理效果評價研究。

1 構建生活垃圾污染指標評價體系

開展生活垃圾污染治理效果評價前，需要對獲取的當前狀態下生活垃圾污染數據開展歸一化處理，獲取生活垃圾污染評價指標，構建生活垃圾污染指標評價體系。

1.1 獲取污染評價指標

使用傳感器技術對生活垃圾污染區域的有害污染物濃度進行監測。以此建立生活垃圾污染物監測數據集合，表述成Xi=（xi1，xi1，…，xim）形式，其中數據類型表述成i形式，數據總數量表述成m，集合中數據類型i中第m個數據記作xim形式。為有效消除評價指標獲取過程中數據量綱帶來的誤差影響，需要基于上述建立的污染數據集合，開展數據的歸一化處理，處理過程如式（1）所示：

式（1）中，歸一化后數據表述成x'im形式，污染數據集合中最大、最小值分別描述成ximmax、immin形式。

基于上述污染數據集合歸一化結果，對數據實施分類處理，結果表述成Gi=α*（1/x'im）形式，其中分類系數表述成α形式。采集第三方機構數據中心50名生活垃圾污染治理領域專家關于生活垃圾污染治理評價調查問卷結果數據。按照上述方法融合數據分類結果和專家問卷結果數據獲得校園垃圾污染評價指標劃分為餐飲垃圾污染治理指標、紙類垃圾污染治理指標以及電子設備垃圾污染治理指標。

1.2 構建污染治理評價指標體系

根據上述獲取的相關評價指標，將餐飲垃圾、紙類垃圾及電子設備垃圾三個環境污染指標進行細化，構建生活垃圾污染治理效果評價指標體系。

生活垃圾污染治理效果評價指標體系被劃分成目標層、準則層以及子準則層3個部分。其中最高層為總目標，二、三層為污染治理效果指標層，其中第二層為準則層、三層為子準則層。子準則層是由上節劃分的餐飲垃圾、紙類垃圾及電子設備垃圾三個環境污染指標細化而來，包括食物殘渣總量、垃圾分類率、有害物質含量、紙類垃圾總量、堆積腐敗有害物質含量、紙張再生利用率、電子垃圾總量、分類處理比例、有害物質含量以及廢棄元件回收率。由此完成生活垃圾污染指標評價體系構建。后續將根據污染指標評價體系，確定指標的權重，實現污染治理效果評價。

2 基于FAHP的污染治理效果評價方法

2.1 制定評價標準

將上節構建的生活垃圾污染治理效果評價指標體系中準則層的餐飲垃圾、紙類垃圾及電子設備垃圾三個環境污染治理評價指標集合設定成A={B1，B2，B3}形式，而子準則層指標集合設定成B1={G1，G2，G3}、B2={G4，G5，G6}、B3={G7，G8，G9，G10}、形式，以此制定垃圾污染治理指標評價標準，具體見表1。

2.2 治理效果評價

根據上述制定的評價標準，使用模糊層次分析法（FAHP）通過不同生活垃圾污染治理指標之間的兩兩比較建立模糊一致辨識矩陣，并由此確定不同評價指標的權重，完成治理效果評價。

基于模糊層次分析法治理效果評價過程如下：

（1）建立指標對比辨識矩陣：比較子準則層指標對上一層某準則的影響程度，確定該層級中各個指標對于固定準則的所占比重，根據影響程度對指標展開排序處理。

在比較過程中，通常是兩兩指標之間的比較，因此需要制定指標對比尺度，具體為：

尺度1：表示兩個指標對比時，二者具有相同的重要性。

尺度3：表示兩個指標對比時，其中一個比另一個更重要。

尺度5：表示兩個指標對比時，其中一個指標非常重要。

尺度7：表示兩個指標對比時，其中一個指標是非常非常重要的。

尺度9：表示兩個指標對比時，其中一個指標是極端重要的。

尺度2，4，6，8：用于進行相鄰指標辨識的中間值。

基于上述尺度，對準則層內部指標以及子準則層指標實施重要程度辨識，獲取指標權重辨識矩陣，矩陣表述形式如式（2）所示：

式（2）中，污染治理指標Gi的辨識權重矩陣表述成R形式。

（2）評價模型一致性檢驗：完成矩陣建立后，設定污染指標矩陣的污染風險危害度權重最大特征根為Φmax，以此獲取矩陣特征值的污染風險權重為W，以此獲取矩陣的一致性檢測指標值，結果如式（3）所示：

式（3）中，比較的指標因子數量表述成n形式，一致性檢測指標描述成C，形式，隨機一致性系數表述成PI形式。最后綜合單層級的檢驗結果，完成評價指標的一致性檢測。

（3）確定權重：根據餐飲垃圾、紙類垃圾及電子設備垃圾等生活垃圾污染物的排放標準，設定式（3）中的污染效果評價模型一致性檢驗參數和權重計算結果見表2。

（4）最后，根據式（3）確定的污染風險權值構成矩陣Wi以及評價矩陣Ri，并依據最大隸屬度原則，獲取待評價污染治理指標的模糊綜合評價結論ζ：

ζ=Wi×Ri 式（4）

結合表1建立的評價標準，對污染治理評價結果分數展開設定，其中好為5分（一級）、較好為4分（二級）、一般為3分（三級）、較差為2分（四級）、差為1分（五級），基于上述計算結果得出此次綜合評價得分3.97分，以此完成生活垃圾污染治理效果評價。

3 實驗

為了驗證上述污染治理評價方法的整體有效性，需要對此方法測試。將開展環境治理工作的某高校作為測試對象，該校在2022年6-7月份開展了環境工程專業研學活動，通過垃圾分類、凈化處理、循環再利用等方式對校內生活垃圾污染進行治理。使用ModelHGM3510監測并采集生活垃圾污染區域的有害氣體濃度，通過XCD-RTD/ADC將傳感器采集到的數據傳輸到計算機或嵌入式系統中。通過騰訊問卷收集專家調查問卷結果數據。安裝并運行Python，對實驗數據進行預處理、歸一化處理和數據分析。使用Expert Choice構建生活垃圾污染治理效果評價指標體系。在Expert Choice中，應用模糊層次分析法（FAHP），確定各項指標的相對權重，并結合專家意見進行分析。

分別采用基于FAHP的生活垃圾污染治理效果評價研究（所提方法）、煤礦塌陷區環境污染治理效果綜合評價研究——以兗州礦業東灘礦區為例（文獻[3]方法）、采用小時指數平均法和雙重差分模型探究環境污染治理效果（文獻[5]方法）開展污染治理效果評價研究，以此驗證上述方法的實際評價效果。

實驗結果分析，開展生活垃圾污染治理效果評價研究時，選取某城市A校區為測試目標，使用所提方法、文獻[3]方法以及文獻[5]方法開展生活垃圾污染治理效果綜合評價。以此檢測不同方法的實際評價效果。

（1）多環芳烴污染濃度監測測試：根據第三方檢測機構對該校污染情況的監測報告，該校餐飲垃圾、紙類垃圾及電子設備垃圾等生活垃圾產生的主要有害污染物為多環芳烴。且多環芳烴污染物釋放后首先進入大氣中，然后以溶解態或帶有懸浮顆粒物的形式沉降到地表或水體中，因此多環芳烴污染物可以同時體現土地、水資源以及空氣三個環境污染治理效率，所以此次試驗將該校環境污染的主要治理目標多環芳烴污染濃度含量作為測試對象。使用上述3種方法采用PAH500 sc PAH（多環芳烴）檢測儀傳感器對目標學校生活垃圾場滲漏液中的多環芳烴濃度（含量）進行監測。

三種方法的測試結果見圖1。

分析圖1可知，文獻[3]方法和文獻[5]方法檢測出的多環芳烴濃度與實際垃圾場多環芳烴濃度之間存在較大誤差，而所提方法在開展多環芳烴污染濃度檢測時，檢測結果與實際結果一致，這是因為文章方法對污染監測數據實施了歸一化處理，所以該方法在污染治理效果評價時，能夠準確地檢測出完成污染治理后的污染物的污染濃度。隨著氣溫升高，垃圾堆積物產生腐敗發酵，多環芳烴污染物的產生速度提高，污染濃度逐漸升高。但在6-7月份后，污染濃度明顯下降，這與該校6-7月份開展生活垃圾污染治理的情況一致。

（2）評價時間測試：采用所提方法、文獻[3]方法以及文獻[5]方法開展生活垃圾污染治理效果綜合評價過程中，對不同方法的實際執行時間展開測試，測試結果見表3。

分析表3可知，開展生活垃圾污染治理效果評價時，隨著待評價污染數據量的不斷增加，3種方法的評價時間都呈現不同程度的上升趨勢。其中，文獻[3]方法在建立目標環境污染治理效果綜合評價模型過程中，由于模型建立過程過于復雜，所以該方法在污染治理效果評價時，評價時間略高于所提方法測試結果；文獻[5]方法在使用小時指數平均算法以及雙重差分模型對歷史數據展開計算分析，確定研究對象污染高頻分時數據過程中由于存在較大誤差，導致該方法在資料效果評價時，評價時間不理想；而所提方法由于在獲取污染指標前，及時對污染數據實施了預處理，提升了指標的提取精度，所以該方法在評價過程中評價時間短。

（3）實際評價效果測試：根據表1的垃圾污染治理指標評價標準將污染治理效果劃分成五個等級，使用所提方法、文獻[3]方法以及文獻[5]方法開展生活垃圾污染治理效果綜合評價，以此檢測不同方法在污染治理效果評價時的實際效果，結果見圖2。

分析圖2可知，開展生活垃圾污染治理效果評價過程中，所提方法能夠精準評價實際生活垃圾污染治理程度，而文獻[3]方法以及文獻[5]方法測試出垃圾治理程度評價結果與實際治理結果之間存在較大誤差。由此可知，開展生活垃圾污染治理效果評價時，所提方法評價效果好、精度高。由數據可知，經過治理后，該校的生活垃圾污染治理效果達到了二級以上，污染治理水平明顯提升。

4 結束語

隨著中國經濟發展的不斷提升，人們日常生活也得到了很大的改善，但每天也會產生大量的生活垃圾，從而造成大規模的環境污染，因此對生活垃圾實施治理勢在必行。為有效獲取生活垃圾污染治理效果，提出了一種基于FAHP的生活垃圾污染治理效果評價研究方法。該方法對目標位置垃圾污染數據實施整合，通過數據歸一化結果，確定垃圾污染治理效果評價指標，建立污染治理效果評價模型；根據FAHP方法完成生活垃圾污染治理效果的精準評價。經實驗得出結論，該方法能夠精確評價實際生活垃圾污染治理情況；通過對多環芳烴污染濃度進行監測，檢測結果與實際數據一致，顯示了較高的準確性；在評價效率方面具備優勢，評價時間較短。