朱瑞祥，張 麗

(江漢大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北武漢430056)

1 引言

層次分析法(Analytic Hierarchy Process，簡稱AHP)是美國運(yùn)籌學(xué)家沙坦(T L Saaty)于20世紀(jì)70年代提出的，是一種定性與定量結(jié)合的多因素決策分析方法［1］。該方法將研究中的定性分析予以量化，邏輯關(guān)系簡單，易被人理解接受，并且有深刻的理論基礎(chǔ)，在結(jié)構(gòu)復(fù)雜且缺乏必要數(shù)據(jù)的情況下更為實(shí)用［2］。

餐廚垃圾是指除居民日常生活以外餐飲服務(wù)、單位食堂供餐、食品生產(chǎn)加工等活動中產(chǎn)生的食物殘余、食品加工廢料、廢棄食用油脂等。據(jù)武漢市城管局抽樣調(diào)查，目前武漢全市城區(qū)餐廚垃圾產(chǎn)量為1165 t/d。預(yù)測到2015年和2020年，這一數(shù)字將分別達(dá)到1369 t/d和1609 t/d，年均增長率為 3.3%［3］。餐廚垃圾的資源性決定了其處理工藝與其他垃圾處理廠有所不同，但不論何種處理工藝，還是會產(chǎn)生廢氣、噪聲等污染，造成對周邊居民生活質(zhì)量的影響［4］。因此，根據(jù)《餐廚垃圾處理技術(shù)規(guī)范》(CJJ184－2012)中廠址選址的要求，影響餐廚垃圾處理廠科學(xué)選址的因素多，且涉及到交通運(yùn)輸條件、氣候情況、環(huán)境地質(zhì)條件及水文地質(zhì)工程條件等方面，而其中有些指標(biāo)值不太容易獲取。本文應(yīng)用AHP法構(gòu)建餐廚垃圾處理廠適宜性評價(jià)模型，并對武漢市漢口西部餐廚垃圾集中處理廠(簡稱漢口西)和武漢天基生態(tài)能源科技有限公司餐廚垃圾綜合利用中心廠(簡稱武昌南)的選址進(jìn)行適宜性評價(jià)，以期為餐廚垃圾處理廠選址提供科學(xué)依據(jù)。

2 餐廚垃圾處理廠選址適宜性評價(jià)模型的建立

2.1 建立層次結(jié)構(gòu)

餐廚垃圾處理廠選址適宜性的影響因素較多，可概括為5個方面:規(guī)劃適宜、交通運(yùn)輸條件、環(huán)境保護(hù)條件、建場條件及社會經(jīng)濟(jì)效益，構(gòu)建了餐廚垃圾處理廠選址適宜性評價(jià)層次結(jié)構(gòu)模型(圖1)。

該模型包括3個層次:目標(biāo)層、條件層和參數(shù)層。頂層目標(biāo)層，即餐廚垃圾處理廠選址綜合適宜性;中間是條件層，包括規(guī)劃適宜、交通運(yùn)輸條件、環(huán)境保護(hù)條件、建場條件及社會經(jīng)濟(jì)效益;底層是參數(shù)層，是對中間層各個約束條件的具體化，通過直接收集得到或一定方式量化得到。規(guī)劃適宜參數(shù)包括是否符合城市總體規(guī)劃的土地性質(zhì)、環(huán)境衛(wèi)生規(guī)劃;交通運(yùn)輸條件參數(shù)包括:運(yùn)輸距離、距已有道路的距離;環(huán)境保護(hù)條件參數(shù)包括:相關(guān)配套處理設(shè)施、與居民地的距離;建場條件包括:預(yù)留發(fā)展空間、場地穩(wěn)定性、水電供應(yīng)情況;社會經(jīng)濟(jì)效益參數(shù)包括:收運(yùn)成本、服務(wù)區(qū)域人口、土地價(jià)格、附近居民支持率。

圖1 餐廚垃圾處理廠選址適宜性結(jié)構(gòu)模型

在《餐廚垃圾處理技術(shù)規(guī)范》(CJJ184－2012)廠址選址一章中，第一條明確指出餐廚垃圾處理廠的選址應(yīng)符合當(dāng)?shù)爻鞘锌傮w規(guī)劃、區(qū)域環(huán)境規(guī)劃、城市環(huán)境衛(wèi)生專業(yè)規(guī)劃及相關(guān)規(guī)劃的要求。因此，對于廠址適應(yīng)性評價(jià)，規(guī)劃的適宜性是至關(guān)重要的。

餐廚垃圾含水率可達(dá)80%以上，而且有機(jī)質(zhì)含量高，易腐敗，產(chǎn)生刺激的氣味，因此，對其收運(yùn)車輛有專門的要求，并與后期資源化設(shè)備配套，所以廠址距離已有道路的距離是必須考量的因素。同時，由于餐廚垃圾具有以上特征，因此要求收運(yùn)車輛密閉性好、操作簡便安全，這樣勢必會增加收運(yùn)成本，而運(yùn)輸距離長短也會影響收運(yùn)成本，但如果只考慮縮短運(yùn)輸距離而將處理廠設(shè)置在市區(qū)，一方面會對周圍環(huán)境造成較大影響，另一方面又會因?yàn)橥恋貎r(jià)格高而導(dǎo)致投資增加，因此，鑒于幾個因素相互影響，在交通運(yùn)輸條件中考慮運(yùn)輸距離，在社會經(jīng)濟(jì)效益中考慮收運(yùn)成本和土地價(jià)格。

餐廚垃圾處理過程中，不可避免地產(chǎn)生惡臭，主要產(chǎn)生于餐廚廢棄物卸料及破碎區(qū)域、預(yù)處理車間、集水池、均質(zhì)罐、沼渣污泥脫水車間、污水處理區(qū)等區(qū)域，惡臭主要成分有NH3、H2S。雖然這些氣體大部分經(jīng)過洗滌凈化后排放，對環(huán)境影響較小，但仍有部分未經(jīng)收集的臭氣以無組織的形式排放，因此就存在防護(hù)距離的問題，在環(huán)境保護(hù)條件中應(yīng)考慮到與居民區(qū)的距離這一因素。

2.2 條件層指標(biāo)權(quán)重的確定

構(gòu)造判斷矩陣是層次分析法解決問題的最關(guān)鍵一步，判斷矩陣表示的是針對上一層次中的某個因素而言，本層次與之有關(guān)的各個因素之間的相對重要性［5］。

判斷矩陣A－B的確定。構(gòu)造的判斷矩陣形式見表1。根據(jù)武漢市餐廚垃圾處理廠的基本資料，分析各因素在適宜性評價(jià)中及所占的相對權(quán)重，環(huán)境保護(hù)條件、規(guī)劃適宜、交通運(yùn)輸條件、建廠條件和社會經(jīng)濟(jì)效益，依其重要性排序?yàn)?規(guī)劃適宜B1＞環(huán)境保護(hù)條件B3＞建場條件B4＞社會經(jīng)濟(jì)效益B5＞交通運(yùn)輸條件B2。

表1 判斷矩陣A－B

表1中，bij是指相對于A，Bi對Bj的相對重要性的數(shù)值表示。人們定性區(qū)分事物的能力習(xí)慣用5個屬性來表示，即同樣重要、稍微重要、較強(qiáng)重要、強(qiáng)烈重要、絕對重要，當(dāng)需要較高精度時，可以取兩個相鄰屬性之間的值，這樣就得到9個數(shù)值，即9個標(biāo)度。規(guī)定用1、3、5、7、9分別表示Bi與Bj相比同樣重要、稍微重要、較強(qiáng)重要、強(qiáng)烈重要、絕對重要，而2、4、6、8表示上述兩判斷級之間的折衷值，倒數(shù)bji=1/Bij，表示Bj與Bi相比。

利用和積法求得判斷矩陣的最大特征值和特征向量，特征向量 W=［0.8652 0.0753 0.2708 0.39870.1156 ］T，最大特征值 λmax=5.1930，Saaty 提出的一致性檢驗(yàn)步驟［6］如下:①計(jì)算一致性指標(biāo):

②求平均隨機(jī)一致性指標(biāo)R.I，見表2。③計(jì)算一致性比例 C.R.:C.R.=C.I./R.I.當(dāng) C.R.＜0.1 時，認(rèn)為矩陣的一致性是可以接受的，否則，由于判斷矩陣偏離程度過大而要考慮對判斷進(jìn)行修訂。

表2 R.I.和維數(shù)的關(guān)系

2.3 參數(shù)層指標(biāo)權(quán)重的確定

判斷矩陣B－C的確定。用同樣的方法構(gòu)建參數(shù)層對條件層各因素的判斷矩陣，如下:

(1)判斷矩陣B1－C的確定:

W=［0.8944 0.4472］T，λmax=2，CI=0 ＜0.12，得到權(quán)重值 WI=［0.7738 0.3869］T即得到城市總體規(guī)劃的土地性質(zhì)和環(huán)境衛(wèi)生專項(xiàng)規(guī)劃的權(quán)重值分別為0.7738，0.3869。

(2)判斷矩陣B2－C的確定:

W=［0.3162 0.9487］T，λmax=2，CI=0 ＜ 0.1，得到權(quán)重值 W2=［0.0238 0.0714］T即得到運(yùn)輸距離和距已有道路的距離的權(quán)重值分別為0.0238，0.0714。

(3)判斷矩陣B3－C的確定:

W=［0.9701 0.2425］T，λmax=2，CI=0 ＜0.1 得到權(quán)重值 W3=［0.02627 0.06567］T即得到相關(guān)配套處理設(shè)施和與居民地的距離的權(quán)重值分別為0.02627，0.06567。

(4)判斷矩陣B4－C的確定:

W=［0.2215 0.9214 0.3194］T，λmax=3.1078，CI=0.092＜0.1，得到權(quán)重值 W4=［0.0883 0.3673 0.1273 ］T即得到預(yù)留發(fā)展空間、場地穩(wěn)定性和水電供應(yīng)情況的權(quán)重值分別為0.0883，0.3673，0.1273。

(5)判斷矩陣B5－C的確定:

W=［0.1176 0.1647 0.4168 0.8862］T，λmax=4.1367;CI=0.047＜0.1得到權(quán)重值W5=［0.0136 0.0190 0.0482 0.1024］T即得收運(yùn)成本、服務(wù)區(qū)域和人口、土地價(jià)格、附近居民支持率的權(quán)重值分別為0.0136、0.019、0.0482、0.1024。

根據(jù)上述計(jì)算，得到餐廚垃圾處理廠適宜性評價(jià)模型各層評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重見表3。結(jié)果顯示，在條件層，權(quán)重值最大的是規(guī)劃適宜權(quán)重值為0.8652，第二大的是建場條件權(quán)重值為0.3987，第三的是環(huán)境保護(hù)條件的權(quán)重值為0.2708，最小的是交通運(yùn)輸條件權(quán)重值為0.0753。在參數(shù)層權(quán)重最大的是城市總體規(guī)劃的土地性質(zhì)的權(quán)重值為0.7738，第二大的是環(huán)境衛(wèi)生專項(xiàng)規(guī)劃的權(quán)重值為0.3869，第三大的是場地穩(wěn)定性的權(quán)重值為0.3673，權(quán)重值最小的是收運(yùn)成本的權(quán)重值為0.0136。反映了在餐廚垃圾處理廠適宜性評價(jià)中，符合城市總體規(guī)劃的要求是最重要的考量因素，其權(quán)重值也最大。

表3 各制約因素的權(quán)重計(jì)算結(jié)果

2.4 參數(shù)層指標(biāo)賦值

為了將選址不同的餐廚垃圾處理廠進(jìn)行適宜性評價(jià)，將不同量綱的參數(shù)層指標(biāo)根據(jù)數(shù)值的相對大小而賦值。參考前人在建立評價(jià)模型的研究成果，將評價(jià)模型分為最優(yōu)、適宜和不宜三個等級，分別賦值100，80和50，見表4。賦值時，定量參數(shù)用差值法計(jì)算相應(yīng)的分值，定性參數(shù)選取區(qū)間中值為相應(yīng)的分值。

表4 參數(shù)層指標(biāo)量化賦值標(biāo)準(zhǔn)

2.5 餐廚垃圾處理廠選址適宜性評價(jià)模型確定

依據(jù)各制約因素逐個確定餐廚垃圾處理廠的實(shí)際權(quán)重，各影響因素的評分值分別進(jìn)行計(jì)算，將各影響因素(即制約評價(jià)結(jié)果的子因素)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，對其適宜性進(jìn)行評價(jià)。該目標(biāo)函數(shù)可表述為:

式中:Z為某餐廚垃圾處理廠選址適宜性總分;Ai為參數(shù)層指標(biāo)的賦分值;Wi為是參數(shù)層指標(biāo)對應(yīng)的權(quán)重值。

用層次分析法求得各因素的權(quán)重，建立適合的評價(jià)模型后，就可以對餐廚垃圾處理廠適宜性進(jìn)行綜合評價(jià)。得到最佳場地為大于262，適宜場地介于220與262之間，不適宜場地小于113。適宜性等級標(biāo)準(zhǔn)見表5。

表5 適宜性等級標(biāo)準(zhǔn)

3 餐廚垃圾處理廠適宜性評價(jià)

對漢口西和武昌南兩個餐廚垃圾處理廠的相關(guān)數(shù)據(jù)資料主要是通過了兩個項(xiàng)目的環(huán)評報(bào)告書簡本所提供的信息和衛(wèi)星云圖、網(wǎng)絡(luò)資料等方法進(jìn)行收集的。

3.1 漢口西餐廚垃圾處理廠

漢口西部餐廚垃圾集中處理廠的處理規(guī)模為200 t/d，可處理的地域總面積為485.58 km2，主要處理的是東西湖區(qū)的餐廚垃圾，并可就近處理漢口的硚口區(qū)等地區(qū)內(nèi)的餐廚垃圾。該廠處理工藝包括濕式厭氧發(fā)酵處理、生物質(zhì)氣體能源利用和殘?jiān)品?，屬于資源化綜合處理。

根據(jù)表4的指標(biāo)量化賦值標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合漢口西部餐廚垃圾處理廠的實(shí)際數(shù)據(jù)，對該廠的參數(shù)層(Ai)進(jìn)行了評估，并根據(jù)相關(guān)公式逐層計(jì)算，得到了漢口西部餐廚垃圾處理廠適宜性評分計(jì)算結(jié)果(表6)。

表6 漢口西餐廚垃圾處理廠適宜性評分計(jì)算結(jié)果

根據(jù)上述結(jié)果，可知漢口西部餐廚垃圾集中處理廠適宜性評價(jià)得分為232.953分，根據(jù)表5可知，漢口西部餐廚垃圾處理廠選址滿足適宜場地選擇。

3.2 武昌南餐廚垃圾處理廠

武昌南部的餐廚垃圾處理廠位于江夏區(qū)金竹路鄭店黃金工業(yè)園，還利用厭氧消化技術(shù)，項(xiàng)目建設(shè)包括預(yù)處理，厭氧發(fā)酵，沼氣渣堆肥廠，油水分離車間，鍋爐房等，占地面積24469.46 m2，日處理餐廚垃圾可達(dá)250 t，預(yù)留發(fā)展空間約100畝。

表7 武昌南餐廚垃圾綜合利用中心廠適宜性評分計(jì)算結(jié)果

根據(jù)表4的指標(biāo)量化賦值標(biāo)準(zhǔn)可結(jié)合武昌南餐廚垃圾廠的實(shí)際數(shù)據(jù)，對該廠的參數(shù)層(Ai)也進(jìn)行了相應(yīng)的評估，并根據(jù)相關(guān)公式逐層計(jì)算，得到了武昌南餐廚垃圾綜合利用中心廠適宜性評分計(jì)算結(jié)果，見表7。

根據(jù)上述結(jié)果，可知武昌南餐廚垃圾綜合利用中心廠適宜性性評價(jià)得分為211.824分，可知，武昌南餐廚垃圾廠選址為適宜場地。

4 結(jié)語

(1)建立了餐廚垃圾處理廠適宜性評價(jià)模型。包括3個層次:目標(biāo)層，條件層和參數(shù)層。目標(biāo)層為餐廚垃圾處理廠選址適宜性，條件層由規(guī)劃適宜、交通運(yùn)輸條件、環(huán)境保護(hù)條件、建場條件、社會經(jīng)濟(jì)效益等5個因素組成，參數(shù)層則由城市總體規(guī)劃的土地性質(zhì)、環(huán)境衛(wèi)生專項(xiàng)規(guī)劃、運(yùn)輸距離、據(jù)已有道路的距離、相關(guān)配套處理設(shè)施、與居民地的距離、預(yù)留發(fā)展空間、場地穩(wěn)定性、水電供應(yīng)情況、收運(yùn)成本、服務(wù)區(qū)域和人口、土地價(jià)格、附近居民支持率等共計(jì)13個因素組成。

(2)通過層次分析法計(jì)算各層評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。在條件層，規(guī)劃適宜、建場條件、環(huán)境保護(hù)條件等因素是評價(jià)餐廚垃圾處理廠適應(yīng)性的重要因素;在參數(shù)層，城市總體規(guī)劃的土地性質(zhì)環(huán)境衛(wèi)生專項(xiàng)規(guī)劃場地穩(wěn)定性等因素是評價(jià)餐廚垃圾處理廠適應(yīng)性的關(guān)鍵參數(shù)。

(3)對漢口西和武昌南兩個餐廚垃圾處理廠進(jìn)行了適宜性評價(jià)。根據(jù)適宜性評價(jià)的計(jì)算我們可以看出，兩餐廚垃圾處理廠的選址都適宜場地。該法構(gòu)建的模型可在其他餐廚垃圾處理廠選址的適宜性評價(jià)中進(jìn)行應(yīng)用。

［1］郜洪強(qiáng)，樊延恩.層次分析法在垃圾填埋場適宜性評價(jià)中的應(yīng)用［J］.中國地質(zhì)，2009，36(6):1433 ～1441.

［2］龐艷靜.基于層次分析法的某紅外導(dǎo)彈的抗干擾性能評估［J］.紅 外 技 術(shù)，2014，36(3):234～237.

［3］拱巖顏.《武漢市餐廚垃圾管理辦法》即將出臺［N］.武漢晚報(bào)，2011－8－11(8).

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