基于FAHP的生活垃圾污染治理效果评价研究

申云凤

摘要：在对生活垃圾污染治理效果进行评价时，若不能及时对污染治理状态数据展开归一化处理，会直接降低后续评价效果。为有效提升生活垃圾污染治理评价效果，提出基于FAHP的生活垃圾污染治理效果评价研究。该方法基于传感器获取生活垃圾污染数据，对数据整合建立污染数据集，并进行归一化处理；再根据数据处理结果，结合问卷结果提取生活垃圾治理效果评价指标，构建生活垃圾污染治理效果评价指标体系；结合FAHP方法获取模型中各项评价指标的权值，完成生活垃圾污染治理效果评价。实验结果表明，该方法评价精度和效率均得到提升。

关键词：FAHP方法；生活垃圾；污染治理效果；评价研究

中图分类号：X705 文献标志码：B

前言

生活垃圾如果没有得到科学处理和管理，随意堆放容易滋生大量污染物，导致附近土壤、空气和地下水被严重污染，破坏生态系统平衡，危害人类健康。而垃圾填埋和焚烧也会带来资源浪费和环境污染。生活垃圾污染得到了积极治理，但由于量化评价结果的缺失，环境治理措施难以进行改进和优化。因此开展有效的治理效果评价，成为当前环境治理部门亟待解决的问题之一。

文献[3]方法确定待评价目标，并根据往年历史数据提取相关评价指标，建立目标环境污染治理效果综合评价模型，评价对象在污染治理过程中的实际治理效果，为后续深度治理提供有力依据。文献[4]方法确定研究目标，获取研究对象的污染评价指标，构建污染控制评价模型，并评价研究对象的治污效果。文献[5]方法使用小时指数平均算法以及双重差分模型对历史数据展开计算分析，确定研究对象污染高频分时数据，结合数值统计分析方法，获取污染物主要分布规律，进而评定目标污染治理实际效果。

上述方法中由于未能在污染治理效果评价过程中，对获取的污染数据实施归一化处理，导致上述方法在污染治理效果评价时评价精度低。

针对上述方法在污染治理效果评价过程中存在的问题，提出基于FAHP的生活垃圾污染治理效果评价研究。

1 构建生活垃圾污染指标评价体系

开展生活垃圾污染治理效果评价前，需要对获取的当前状态下生活垃圾污染数据开展归一化处理，获取生活垃圾污染评价指标，构建生活垃圾污染指标评价体系。

1.1 获取污染评价指标

使用传感器技术对生活垃圾污染区域的有害污染物浓度进行监测。以此建立生活垃圾污染物监测数据集合，表述成Xi=（xi1，xi1，…，xim）形式，其中数据类型表述成i形式，数据总数量表述成m，集合中数据类型i中第m个数据记作xim形式。为有效消除评价指标获取过程中数据量纲带来的误差影响，需要基于上述建立的污染数据集合，开展数据的归一化处理，处理过程如式（1）所示：

式（1）中，归一化后数据表述成x'im形式，污染数据集合中最大、最小值分别描述成ximmax、immin形式。

基于上述污染数据集合归一化结果，对数据实施分类处理，结果表述成Gi=α*（1/x'im）形式，其中分类系数表述成α形式。采集第三方机构数据中心50名生活垃圾污染治理领域专家关于生活垃圾污染治理评价调查问卷结果数据。按照上述方法融合数据分类结果和专家问卷结果数据获得校园垃圾污染评价指标划分为餐饮垃圾污染治理指标、纸类垃圾污染治理指标以及电子设备垃圾污染治理指标。

1.2 构建污染治理评价指标体系

根据上述获取的相关评价指标，将餐饮垃圾、纸类垃圾及电子设备垃圾三个环境污染指标进行细化，构建生活垃圾污染治理效果评价指标体系。

生活垃圾污染治理效果评价指标体系被划分成目标层、准则层以及子准则层3个部分。其中最高层为总目标，二、三层为污染治理效果指标层，其中第二层为准则层、三层为子准则层。子准则层是由上节划分的餐饮垃圾、纸类垃圾及电子设备垃圾三个环境污染指标细化而来，包括食物残渣总量、垃圾分类率、有害物质含量、纸类垃圾总量、堆积腐败有害物质含量、纸张再生利用率、电子垃圾总量、分类处理比例、有害物质含量以及废弃元件回收率。由此完成生活垃圾污染指标评价体系构建。后续将根据污染指标评价体系，确定指标的权重，实现污染治理效果评价。

2 基于FAHP的污染治理效果评价方法

2.1 制定评价标准

将上节构建的生活垃圾污染治理效果评价指标体系中准则层的餐饮垃圾、纸类垃圾及电子设备垃圾三个环境污染治理评价指标集合设定成A={B1，B2，B3}形式，而子准则层指标集合设定成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标评价标准，具体见表1。

2.2 治理效果评价

根据上述制定的评价标准，使用模糊层次分析法（FAHP）通过不同生活垃圾污染治理指标之间的两两比较建立模糊一致辨识矩阵，并由此确定不同评价指标的权重，完成治理效果评价。

基于模糊层次分析法治理效果评价过程如下：

（1）建立指标对比辨识矩阵：比较子准则层指标对上一层某准则的影响程度，确定该层级中各个指标对于固定准则的所占比重，根据影响程度对指标展开排序处理。

在比较过程中，通常是两两指标之间的比较，因此需要制定指标对比尺度，具体为：

尺度1：表示两个指标对比时，二者具有相同的重要性。

尺度3：表示两个指标对比时，其中一个比另一个更重要。

尺度5：表示两个指标对比时，其中一个指标非常重要。

尺度7：表示两个指标对比时，其中一个指标是非常非常重要的。

尺度9：表示两个指标对比时，其中一个指标是极端重要的。

尺度2，4，6，8：用于进行相邻指标辨识的中间值。

基于上述尺度，对准则层内部指标以及子准则层指标实施重要程度辨识，获取指标权重辨识矩阵，矩阵表述形式如式（2）所示：

式（2）中，污染治理指标Gi的辨识权重矩阵表述成R形式。

（2）评价模型一致性检验：完成矩阵建立后，设定污染指标矩阵的污染风险危害度权重最大特征根为Φmax，以此获取矩阵特征值的污染风险权重为W，以此获取矩阵的一致性检测指标值，结果如式（3）所示：

式（3）中，比较的指标因子数量表述成n形式，一致性检测指标描述成C，形式，随机一致性系数表述成PI形式。最后综合单层级的检验结果，完成评价指标的一致性检测。

（3）确定权重：根据餐饮垃圾、纸类垃圾及电子设备垃圾等生活垃圾污染物的排放标准，设定式（3）中的污染效果评价模型一致性检验参数和权重计算结果见表2。

（4）最后，根据式（3）确定的污染风险权值构成矩阵Wi以及评价矩阵Ri，并依据最大隶属度原则，获取待评价污染治理指标的模糊综合评价结论ζ：

ζ=Wi×Ri 式（4）

结合表1建立的评价标准，对污染治理评价结果分数展开设定，其中好为5分（一级）、较好为4分（二级）、一般为3分（三级）、较差为2分（四级）、差为1分（五级），基于上述计算结果得出此次综合评价得分3.97分，以此完成生活垃圾污染治理效果评价。

3 实验

为了验证上述污染治理评价方法的整体有效性，需要对此方法测试。将开展环境治理工作的某高校作为测试对象，该校在2022年6-7月份开展了环境工程专业研学活动，通过垃圾分类、净化处理、循环再利用等方式对校内生活垃圾污染进行治理。使用ModelHGM3510监测并采集生活垃圾污染区域的有害气体浓度，通过XCD-RTD/ADC将传感器采集到的数据传输到计算机或嵌入式系统中。通过腾讯问卷收集专家调查问卷结果数据。安装并运行Python，对实验数据进行预处理、归一化处理和数据分析。使用Expert Choice构建生活垃圾污染治理效果评价指标体系。在Expert Choice中，应用模糊层次分析法（FAHP），确定各项指标的相对权重，并结合专家意见进行分析。

分别采用基于FAHP的生活垃圾污染治理效果评价研究（所提方法）、煤矿塌陷区环境污染治理效果综合评价研究——以兖州矿业东滩矿区为例（文献[3]方法）、采用小时指数平均法和双重差分模型探究环境污染治理效果（文献[5]方法）开展污染治理效果评价研究，以此验证上述方法的实际评价效果。

实验结果分析，开展生活垃圾污染治理效果评价研究时，选取某城市A校区为测试目标，使用所提方法、文献[3]方法以及文献[5]方法开展生活垃圾污染治理效果综合评价。以此检测不同方法的实际评价效果。

（1）多环芳烃污染浓度监测测试：根据第三方检测机构对该校污染情况的监测报告，该校餐饮垃圾、纸类垃圾及电子设备垃圾等生活垃圾产生的主要有害污染物为多环芳烃。且多环芳烃污染物释放后首先进入大气中，然后以溶解态或带有悬浮颗粒物的形式沉降到地表或水体中，因此多环芳烃污染物可以同时体现土地、水资源以及空气三个环境污染治理效率，所以此次试验将该校环境污染的主要治理目标多环芳烃污染浓度含量作为测试对象。使用上述3种方法采用PAH500 sc PAH（多环芳烃）检测仪传感器对目标学校生活垃圾场渗漏液中的多环芳烃浓度（含量）进行监测。

三种方法的测试结果见图1。

分析图1可知，文献[3]方法和文献[5]方法检测出的多环芳烃浓度与实际垃圾场多环芳烃浓度之间存在较大误差，而所提方法在开展多环芳烃污染浓度检测时，检测结果与实际结果一致，这是因为文章方法对污染监测数据实施了归一化处理，所以该方法在污染治理效果评价时，能够准确地检测出完成污染治理后的污染物的污染浓度。随着气温升高，垃圾堆积物产生腐败发酵，多环芳烃污染物的产生速度提高，污染浓度逐渐升高。但在6-7月份后，污染浓度明显下降，这与该校6-7月份开展生活垃圾污染治理的情况一致。

（2）评价时间测试：采用所提方法、文献[3]方法以及文献[5]方法开展生活垃圾污染治理效果综合评价过程中，对不同方法的实际执行时间展开测试，测试结果见表3。

分析表3可知，开展生活垃圾污染治理效果评价时，随着待评价污染数据量的不断增加，3种方法的评价时间都呈现不同程度的上升趋势。其中，文献[3]方法在建立目标环境污染治理效果综合评价模型过程中，由于模型建立过程过于复杂，所以该方法在污染治理效果评价时，评价时间略高于所提方法测试结果；文献[5]方法在使用小时指数平均算法以及双重差分模型对历史数据展开计算分析，确定研究对象污染高频分时数据过程中由于存在较大误差，导致该方法在资料效果评价时，评价时间不理想；而所提方法由于在获取污染指标前，及时对污染数据实施了预处理，提升了指标的提取精度，所以该方法在评价过程中评价时间短。

（3）实际评价效果测试：根据表1的垃圾污染治理指标评价标准将污染治理效果划分成五个等级，使用所提方法、文献[3]方法以及文献[5]方法开展生活垃圾污染治理效果综合评价，以此检测不同方法在污染治理效果评价时的实际效果，结果见图2。

分析图2可知，开展生活垃圾污染治理效果评价过程中，所提方法能够精准评价实际生活垃圾污染治理程度，而文献[3]方法以及文献[5]方法测试出垃圾治理程度评价结果与实际治理结果之间存在较大误差。由此可知，开展生活垃圾污染治理效果评价时，所提方法评价效果好、精度高。由数据可知，经过治理后，该校的生活垃圾污染治理效果达到了二级以上，污染治理水平明显提升。

4 结束语

随着中国经济发展的不断提升，人们日常生活也得到了很大的改善，但每天也会产生大量的生活垃圾，从而造成大规模的环境污染，因此对生活垃圾实施治理势在必行。为有效获取生活垃圾污染治理效果，提出了一种基于FAHP的生活垃圾污染治理效果评价研究方法。该方法对目标位置垃圾污染数据实施整合，通过数据归一化结果，确定垃圾污染治理效果评价指标，建立污染治理效果评价模型；根据FAHP方法完成生活垃圾污染治理效果的精准评价。经实验得出结论，该方法能够精确评价实际生活垃圾污染治理情况；通过对多环芳烃污染浓度进行监测，检测结果与实际数据一致，显示了较高的准确性；在评价效率方面具备优势，评价时间较短。