模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)方法應(yīng)用于包頭混合型稀土精礦冶煉企業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系制訂

扈學(xué)文,孫福紅,邵朱強(qiáng),李艷萍,歐陽(yáng)朝斌,喬琦*,白衛(wèi)南

1.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院清潔生產(chǎn)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)研究中心，北京 100012 2.環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院，北京 100012 3.中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)，北京 100814

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模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)方法應(yīng)用于包頭混合型稀土精礦冶煉企業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系制訂

扈學(xué)文1,孫福紅2,邵朱強(qiáng)3,李艷萍1,歐陽(yáng)朝斌1,喬琦1*,白衛(wèi)南1

1.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院清潔生產(chǎn)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)研究中心，北京 100012 2.環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院，北京 100012 3.中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)，北京 100814

評(píng)價(jià)指標(biāo)的合理分級(jí)是行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建的難題，采用模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)方法對(duì)包頭混合型稀土精礦冶煉企業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系制定過(guò)程中的指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)。結(jié)果表明，該方法可以改變單一指標(biāo)之間的比較評(píng)估為整體性評(píng)估，使某一評(píng)價(jià)對(duì)象的生產(chǎn)工藝及裝備指標(biāo)、資源能源消耗指標(biāo)、資源綜合利用指標(biāo)、污染物產(chǎn)生指標(biāo)、產(chǎn)品特征指標(biāo)和清潔生產(chǎn)管理指標(biāo)等6類指標(biāo)經(jīng)過(guò)隸屬度計(jì)算得出一個(gè)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，經(jīng)計(jì)算得出多個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象的綜合排序，使分級(jí)結(jié)果更加科學(xué)、合理，更有可操作性，對(duì)于指導(dǎo)其他行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的制訂具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。

模糊數(shù)學(xué)；清潔生產(chǎn)；評(píng)價(jià)指標(biāo)；包頭混合型稀土精礦

自《清潔生產(chǎn)促進(jìn)法》頒布以來(lái)，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)及環(huán)境保護(hù)部先后發(fā)布了50多個(gè)行業(yè)的清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(簡(jiǎn)稱“指標(biāo)體系”)和清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，2010—2013年國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、環(huán)境保護(hù)部會(huì)同工業(yè)和信息化部等有關(guān)部門為落實(shí)中央機(jī)構(gòu)編制委員會(huì)辦公室〔2010〕108號(hào)文件要求, 對(duì)已經(jīng)發(fā)布的清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)、清潔生產(chǎn)技術(shù)水平評(píng)價(jià)體系進(jìn)行整合修編[1]。按照中央機(jī)構(gòu)編制委員會(huì)辦公室要求，為滿足各行業(yè)推行清潔生產(chǎn)的迫切需求，加快形成統(tǒng)一規(guī)范的清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系文件，指導(dǎo)重點(diǎn)行業(yè)開(kāi)展清潔生產(chǎn)，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、環(huán)境保護(hù)部會(huì)同工業(yè)和信息化部分別于2014年9月和2016年5月，先后發(fā)布了2批清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系制(修)訂計(jì)劃，共立項(xiàng)104項(xiàng)，包括大氣污染控制相關(guān)行業(yè)、高能耗及重金屬污染行業(yè)、環(huán)保公共設(shè)施等行業(yè)領(lǐng)域，其中有色金屬行業(yè)18項(xiàng)，占總數(shù)的17%，稀土冶煉行業(yè)是其中之一[2-3]。

整合后的清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系用于生產(chǎn)企業(yè)的清潔生產(chǎn)審核、清潔生產(chǎn)潛力與機(jī)會(huì)的判斷、清潔生產(chǎn)績(jī)效評(píng)定和清潔生產(chǎn)績(jī)效公告、環(huán)境影響評(píng)價(jià)，還可用于排污許可證、環(huán)保領(lǐng)跑者等管理制度。清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系為行業(yè)清潔生產(chǎn)審核的開(kāi)展提供了可量化的標(biāo)尺，有效地促進(jìn)了行業(yè)的技術(shù)升級(jí)和節(jié)能減排[4-5]。

2013年6月發(fā)布的《清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系編制通則》(試行稿)可用于指導(dǎo)其他行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的編制工作[6]，但其僅規(guī)定了行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)體系制訂完成后，實(shí)施應(yīng)用階段采用限定性指標(biāo)評(píng)價(jià)和指標(biāo)分級(jí)加權(quán)評(píng)價(jià)相結(jié)合的評(píng)價(jià)方法，計(jì)算行業(yè)清潔生產(chǎn)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)對(duì)被評(píng)價(jià)企業(yè)給出合理的評(píng)價(jià)結(jié)果，對(duì)于行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系制訂過(guò)程中指標(biāo)如何分級(jí)并未提及。筆者以包頭混合型稀土精礦為原料冶煉工序清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系制訂過(guò)程為例，研究模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)方法[7-12]在包頭混合型稀土精礦冶煉企業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系制訂過(guò)程指標(biāo)分級(jí)的應(yīng)用。

1 行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系分級(jí)現(xiàn)狀

《清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系編制通則》規(guī)定，應(yīng)根據(jù)當(dāng)前行業(yè)清潔生產(chǎn)情況合理確定Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)和Ⅲ級(jí)基準(zhǔn)值：確定Ⅰ級(jí)基準(zhǔn)值時(shí)，應(yīng)參考國(guó)際清潔生產(chǎn)指標(biāo)先進(jìn)水平，以當(dāng)前國(guó)內(nèi)5%的企業(yè)達(dá)到該基準(zhǔn)值要求為取值原則；確定Ⅱ級(jí)基準(zhǔn)值時(shí)，應(yīng)以當(dāng)前國(guó)內(nèi)20%的企業(yè)達(dá)到該基準(zhǔn)值要求為取值原則；確定Ⅲ級(jí)基準(zhǔn)值時(shí)，以當(dāng)前國(guó)內(nèi)50%的企業(yè)達(dá)到該基準(zhǔn)值要求為取值原則。該通則僅規(guī)定了Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)和Ⅲ級(jí)的劃分比例原則，未指出采用何種方法或途徑確定各級(jí)的基準(zhǔn)值。在行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系制訂過(guò)程中，指標(biāo)分級(jí)以及發(fā)布前指標(biāo)的局部修改一直是困擾起草者的難題。

實(shí)際上清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的分級(jí)是極其復(fù)雜的過(guò)程，需考慮行業(yè)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)以及指標(biāo)內(nèi)部邏輯關(guān)系等多方面因素，涉及生產(chǎn)過(guò)程、工藝參數(shù)、污染物削減潛力、經(jīng)濟(jì)分析等多方面數(shù)據(jù)資料。其難點(diǎn)主要有2個(gè)方面：1)評(píng)價(jià)對(duì)象企業(yè)往往是多個(gè)工序、多個(gè)技術(shù)的集成，涉及工序長(zhǎng)、環(huán)節(jié)多。依據(jù)清潔生產(chǎn)技術(shù)定義，僅生產(chǎn)主工藝流程從原輔材料等進(jìn)入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)始，至最終產(chǎn)品運(yùn)送出廠的過(guò)程，一些輔助設(shè)備和工藝與綜合能耗、原材料消耗、污染物產(chǎn)生均有密切聯(lián)系，多技術(shù)疊加導(dǎo)致綜合的清潔生產(chǎn)績(jī)效難于判斷。2)如何在分級(jí)過(guò)程和幾次修改過(guò)程中保持不同指標(biāo)之間的整體邏輯性。如綜合能耗指標(biāo)與資源綜合利用指標(biāo)存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，資源綜合利用指標(biāo)中的原(輔)料回收往往需要增加回收工藝，提高原(輔)料回收率難免要引起綜合能耗，在指標(biāo)體系分級(jí)和修改過(guò)程中如何平衡具有負(fù)相關(guān)關(guān)系指標(biāo)缺乏評(píng)價(jià)方法。

目前清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系制訂過(guò)程分級(jí)的普遍做法是通過(guò)廣泛的企業(yè)調(diào)研和專家咨詢，再根據(jù)意見(jiàn)匯總權(quán)衡各方意見(jiàn)后最終確定分級(jí)數(shù)據(jù)或部分指標(biāo)修改結(jié)果，該方法易受專家資源、學(xué)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)局限等影響，難以保證分級(jí)結(jié)果的科學(xué)合理性和客觀公正性，再加上清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系在征求意見(jiàn)、審議和報(bào)批階段的部分指標(biāo)值修改使清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的分級(jí)工作更加困難。

目前對(duì)于指標(biāo)體系分級(jí)在土地退化[13]、石油化工企業(yè)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)[14]方面有研究報(bào)道，但評(píng)價(jià)方法僅對(duì)部分指標(biāo)進(jìn)行單一性評(píng)價(jià)，對(duì)于行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系制訂過(guò)程中的多個(gè)指標(biāo)的綜合系統(tǒng)評(píng)價(jià)鮮有報(bào)道。

模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)屬于多屬性綜合評(píng)價(jià)方法，對(duì)于多屬性綜合評(píng)價(jià)方法的研究有很多報(bào)道[15-18]，多屬性評(píng)估可考慮多種因素，包括難以量化的定性指標(biāo)，有助于綜合考慮多個(gè)相互影響因素，為多項(xiàng)備選技術(shù)之間的比較提供了更全面的方法選擇，能得到滿意的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。

在行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系制訂過(guò)程引入模糊數(shù)學(xué)概念，把指標(biāo)分級(jí)中的一些模糊性問(wèn)題定量化，用數(shù)學(xué)的方法來(lái)反映指標(biāo)分級(jí)不確定性，能夠客觀地反映指標(biāo)之間的模糊與連續(xù)性，使指標(biāo)分級(jí)的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果具有明顯的合理性，有利于解決行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系制訂過(guò)程中分級(jí)難的問(wèn)題。

2 模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)法

模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)是一種不確定性的定量評(píng)價(jià)方法，該方法系統(tǒng)性強(qiáng)，能夠?qū)⒉灰琢炕?、邊界不清的因素量化，在量化過(guò)程中能較大程度地避免主觀影響，結(jié)果比較清晰、客觀，能較好地解決模糊的、難以量化的問(wèn)題[19]，適合行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系分級(jí)問(wèn)題的解決。本文選取多屬性評(píng)估方法中的模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)估方法進(jìn)行評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的分級(jí)計(jì)算，權(quán)重的確定采用德?tīng)栰撑c層次分析法相結(jié)合的方法。

模糊綜合評(píng)價(jià)方法是利用模糊變換原理和最大隸屬度原則，通過(guò)建立參與評(píng)價(jià)的因子集、評(píng)價(jià)集、隸屬函數(shù)和權(quán)重集，充分考慮與所評(píng)價(jià)指標(biāo)相關(guān)的各因素，對(duì)其做出綜合評(píng)價(jià)。具體分為6個(gè)步驟：1)根據(jù)制訂指標(biāo)體系的適用范圍劃分系統(tǒng)邊界。2)確定行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的指標(biāo)框架。可根據(jù)《清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系編制通則》規(guī)定結(jié)合行業(yè)清潔生產(chǎn)特點(diǎn)進(jìn)行篩選。3)建立評(píng)價(jià)集。4)確定隸屬度以及指標(biāo)權(quán)重。目前權(quán)重的確定方法較多，該內(nèi)容非本文的研究重點(diǎn)，故指標(biāo)權(quán)重確定過(guò)程略。5)進(jìn)行模糊運(yùn)算。6)分析評(píng)價(jià)結(jié)果。

3 應(yīng)用實(shí)例

以包頭混合型稀土精礦冶煉企業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系制訂過(guò)程為例，重點(diǎn)介紹評(píng)價(jià)方法在清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系制訂指標(biāo)分級(jí)過(guò)程的應(yīng)用。

3.1 確定包頭混合型稀土精礦冶煉企業(yè)系統(tǒng)邊界

以包頭混合型稀土精礦為原料的冶煉工藝為例，通過(guò)深入分析包頭混合型稀土精礦冶煉分離工藝清潔生產(chǎn)的現(xiàn)狀和問(wèn)題，確定從包頭混合型稀土精礦原料焙燒(酸法)工序開(kāi)始至單一或稀土富集物(氧化物)產(chǎn)品生產(chǎn)的界區(qū)。

稀土資源冶煉工藝：主要采用硫酸強(qiáng)化焙燒工藝(三代酸法)，將精礦和濃硫酸混合后焙燒分解，稀土轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩猁}，釷形成難溶的焦磷酸釷，多余硫酸和氟化物以氣體的形式回收或處理，焙燒礦經(jīng)水浸、中和除雜，轉(zhuǎn)型得到混合氯化稀土溶液[20]。

稀土分離工藝：稀土精礦冶煉后得到氯化稀土溶液，采用萃取分離、草酸沉淀或碳銨沉淀、煅燒制備單一稀土氧化物或富集物。其中萃取分離生產(chǎn)主要采用P507、P204等酸性萃取劑，為保證有機(jī)相負(fù)載量和分離能力，傳統(tǒng)上采用的氨皂化工藝，目前已經(jīng)被國(guó)家明令淘汰，國(guó)家鼓勵(lì)采用非皂化鈣鎂皂化[21]等無(wú)氨氮萃取分離技術(shù)源頭解決氨氮廢水問(wèn)題，聯(lián)動(dòng)萃取分離技術(shù)可降低酸堿消耗并降低鹽排放30%以上。

3.2 包頭混合型稀土精礦冶煉企業(yè)清潔生產(chǎn)指標(biāo)體系框架

根據(jù)清潔生產(chǎn)的原則要求和稀土工業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)，稀土行業(yè)清潔生產(chǎn)指標(biāo)體系主要由一級(jí)指標(biāo)和二級(jí)指標(biāo)組成(表1)。其中，一級(jí)指標(biāo)包括生產(chǎn)工藝及裝備指標(biāo)、資源能源消耗指標(biāo)、資源綜合利用指標(biāo)、污染物產(chǎn)生指標(biāo)、產(chǎn)品特征指標(biāo)和清潔生產(chǎn)管理指標(biāo)等6類，每類指標(biāo)又由若干二級(jí)指標(biāo)組成。其中，資源能源消耗指標(biāo)、資源綜合利用指標(biāo)以及污染物產(chǎn)生指標(biāo)屬于定量指標(biāo)；生產(chǎn)工藝與裝備指標(biāo)、產(chǎn)品綜合特征指標(biāo)以及清潔生產(chǎn)管理指標(biāo)屬于定性指標(biāo)。定量指標(biāo)體系是選取有代表性的，能反映節(jié)能、降耗、減污和增效等方面的數(shù)據(jù)指標(biāo)；定性指標(biāo)則是主要根據(jù)國(guó)家有利于推行清潔生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步政策、資源環(huán)境保護(hù)政策規(guī)定以及行業(yè)發(fā)展規(guī)劃，定性考核企業(yè)政策法規(guī)的符合性、清潔生產(chǎn)實(shí)施工作情況。

稀土冶煉行業(yè)依據(jù)《清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系編制通則》規(guī)定的行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系制訂要體現(xiàn)行業(yè)特征和指標(biāo)要有前瞻性、引領(lǐng)性的原則，針對(duì)稀土冶煉在采用鈉皂萃取工藝取代氨皂萃取工藝后出現(xiàn)的鹽排放問(wèn)題，本指標(biāo)體系分別設(shè)定鹽減排系統(tǒng)減排量、單位產(chǎn)品鹽產(chǎn)生量(折合為氯化鈉)2項(xiàng)指標(biāo)引領(lǐng)行業(yè)企業(yè)提高資源使用效率，減少污染物產(chǎn)生。

表1 稀土冶煉行業(yè)清潔生產(chǎn)指標(biāo)體系分類

*為限定性指標(biāo)，指對(duì)節(jié)能減排有重大影響的指標(biāo)，或者法律法規(guī)明確規(guī)定嚴(yán)格執(zhí)行的指標(biāo)。

3.3 建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系評(píng)價(jià)集

在構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，建立評(píng)估因素集。根據(jù)表1稀土冶煉行業(yè)清潔生產(chǎn)指標(biāo)體系分類的一級(jí)指標(biāo)，將U按不同屬性劃分為k個(gè)互不相交的因素子集：U={U1，U2，…，Uk}，則U1、U2、U3、U4、U5、U6分別代表生產(chǎn)工藝及裝備指標(biāo)、資源能源消耗指標(biāo)、資源能源綜合利用指標(biāo)、污染物產(chǎn)生指標(biāo)、產(chǎn)品特征指標(biāo)以及清潔生產(chǎn)管理指標(biāo)6方面的評(píng)估因素。根據(jù)上述評(píng)價(jià)指標(biāo)體系確定的因素集如下：

U={U1，U2，U3，U4，U5，U6}={生產(chǎn)工藝及裝備指標(biāo)，資源能源消耗指標(biāo)，資源能源綜合利用指標(biāo)，污染物產(chǎn)生指標(biāo)，產(chǎn)品特征指標(biāo)，清潔生產(chǎn)管理指標(biāo)}

U1={U11，U12，U13，U14，U15，U16，U17，U18，U19，U110，U111，U112，U113，U114}={硫酸化焙燒工藝及裝備，轉(zhuǎn)型工藝，萃取分離工藝，沉淀工藝，生產(chǎn)過(guò)程控制水平，硫酸焙燒尾氣處理系統(tǒng)，鹽酸霧處理設(shè)施，放射性防護(hù)，萃取廢氣處理系統(tǒng)，自動(dòng)監(jiān)控設(shè)備，噪聲防治措施，固體廢物控制，鹽減排系統(tǒng)，水污染防治措施}

U2={U21，U22，U23，U24}={單位產(chǎn)品新鮮水消耗，單位產(chǎn)品綜合能耗，單位產(chǎn)品濃硫酸(92%)消耗量，單位產(chǎn)品鹽酸(30%)消耗量}

U3={U31，U32，U33}={工業(yè)用水重復(fù)利用率，從稀土精礦到混合稀土總收率，從混合稀土到單一或富集稀土化合物稀土總收率}

U4={U41，U42，U43，U44，U45，U46，U47，U48}={單位產(chǎn)品COD產(chǎn)生量，單位產(chǎn)品廢水產(chǎn)生總量，單位產(chǎn)品氨氮產(chǎn)生量，單位產(chǎn)品二氧化硫產(chǎn)生量，單位產(chǎn)品鹽產(chǎn)生量(折合為氯化鈉)，單位產(chǎn)品氟化物產(chǎn)生量，單位產(chǎn)品一般工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量(以干基計(jì))，單位產(chǎn)品危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生量(以干基計(jì))}

U5={U51，U52}={產(chǎn)品合格率，產(chǎn)品種類}

U6={U61，U62，U63，U64，U65，U66，U67}=

{達(dá)標(biāo)排放與總量控制，建立健全環(huán)境管理體系，危險(xiǎn)廢物安全處置，清潔生產(chǎn)組織機(jī)構(gòu)及管理制度，清潔生產(chǎn)審核活動(dòng)，能源管理機(jī)構(gòu)、管理制度、能源管控中心，開(kāi)展節(jié)能活動(dòng)}。

3.4 建立評(píng)加指標(biāo)體系隸屬度及權(quán)重

通過(guò)歷史數(shù)據(jù)查閱及專家咨詢，獲取清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)值，選擇5家企業(yè)進(jìn)行試算。實(shí)際制訂過(guò)程中在保證統(tǒng)一界區(qū)范圍內(nèi)獲取指標(biāo)值，但要對(duì)企業(yè)數(shù)據(jù)的真實(shí)性進(jìn)行甄別的前提下，調(diào)研企業(yè)的數(shù)量原則上應(yīng)至少滿足以下條件之一：1)產(chǎn)品產(chǎn)量占全國(guó)總產(chǎn)量的50%以上；2)企業(yè)數(shù)量占全國(guó)企業(yè)總數(shù)量的20%以上[22]等。本文選擇的5家企業(yè)僅為輔助方法說(shuō)明進(jìn)行試算使用，實(shí)際操作中按照行業(yè)的不同確定企業(yè)樣本數(shù)，本文數(shù)據(jù)與行業(yè)企業(yè)無(wú)任何聯(lián)系，同時(shí)為防止企業(yè)信息泄漏，包頭混合型稀土精礦清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)值表省略，包頭混合型精礦清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)隸屬函數(shù)及權(quán)重見(jiàn)表2。

表2 清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬函數(shù)及權(quán)重

*為限定性指標(biāo)，指對(duì)節(jié)能減排有重大影響的指標(biāo)，或者法律法規(guī)明確規(guī)定嚴(yán)格執(zhí)行的指標(biāo)。

根據(jù)調(diào)研企業(yè)指標(biāo)值，確定隸屬度函數(shù)并計(jì)算得出包頭混合型稀土精礦清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)隸屬函數(shù)。

當(dāng)定量的評(píng)價(jià)指標(biāo)越小越好時(shí)(如資源能源消耗指標(biāo)、污染物產(chǎn)生指標(biāo))，采用降半梯形分布的隸屬函數(shù)。以單位產(chǎn)品新鮮水消耗為例(其他資源能源消耗指標(biāo)、污染物產(chǎn)生指標(biāo)略)，選擇隸屬度函數(shù)為：

(1)

式中：A為樣本中本指標(biāo)的最小值；B為樣本中本指標(biāo)最大值；x為樣本中本指標(biāo)的其他值。

當(dāng)定量的評(píng)價(jià)指標(biāo)越大越好時(shí)(如資源綜合利用指標(biāo)、產(chǎn)品合格率指標(biāo))，采用升半梯形分布的隸屬函數(shù)。以工業(yè)用水重復(fù)利用率為例(其他資源綜合利用指標(biāo)、產(chǎn)品合格率指標(biāo)略)，選擇隸屬度函數(shù)為：

(2)

式中：C為樣本中本指標(biāo)的最小值；D為樣本中本指標(biāo)最大值。

生產(chǎn)工藝及裝備指標(biāo)、清潔生產(chǎn)管理指標(biāo)屬于定性指標(biāo)，均采用定性指標(biāo)隸屬度的確定程度從①到⑤依次遞增，以硫酸化焙燒工藝及裝備指標(biāo)為例(生產(chǎn)工藝及裝備要求、清潔生產(chǎn)管理指標(biāo)屬于定性指標(biāo)，略)，隸屬度函數(shù)表達(dá)式：

3.5 綜合評(píng)價(jià)

(1)生產(chǎn)工藝及裝備指標(biāo)評(píng)價(jià)

建立權(quán)數(shù)向量

A1=[0.07 0.10 0.08 0.07 0.09 0.06 0.06 0.08 0.05 0.06 0.02 0.07 0.09 0.10]

建立隸屬度矩陣

B1=A1·R1=[0.630.781.281.011.15]

(2)資源能源消耗指標(biāo)評(píng)價(jià)

建立權(quán)數(shù)向量

A2=[0.250.250.250.25]

建立隸屬度矩陣

B2=A2·R2=[0.960.640.430.480.37]

(3) 資源能源綜合利用指標(biāo)評(píng)價(jià)

建立權(quán)數(shù)向量

A3=[0.240.380.38]

建立隸屬度矩陣

B3=A3·R3=[0.51 0.66 0.38 0.68 0.52]

(4)污染物產(chǎn)生指標(biāo)評(píng)價(jià)

建立權(quán)數(shù)向量

A4=[0.16 0.16 0.20 0.10 0.11 0.11 0.06 0.10]

建立隸屬度矩陣

B4=A4·R4=[0.99 0.79 0.33 0.57 0.31]

(5)產(chǎn)品特征指標(biāo)

建立權(quán)數(shù)向量

A5=[0.50 0.50]

建立隸屬度矩陣

B5=A5·R5=[0.60 0.33 0.53 0.58 0.30]

(6)環(huán)境管理指標(biāo)評(píng)價(jià)

建立權(quán)數(shù)向量

A6=[0.35 0.08 0.12 0.06 0.3 0.06 0.03]

建立隸屬度矩陣

B6=A6·R6=[0.36 0.54 0.69 0.64 0.62]

(7)綜合評(píng)價(jià)

建立一級(jí)指標(biāo)權(quán)數(shù)向量

A0=[0.35 0.08 0.06 0.30 0.03 0.18]

建立隸屬度矩陣

那么，B0=A0·R0=

[0.7077 0.7079 0.3943 0.7363 0.6769]

根據(jù)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，企業(yè)清潔生產(chǎn)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果排序?yàn)槠髽I(yè)4>企業(yè)2>企業(yè)1>企業(yè)5>企業(yè)3。

3.6 結(jié)果分析

根據(jù)企業(yè)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果排序，僅以行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中較難確定的主要生產(chǎn)工藝及裝備指標(biāo)為例，以綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)結(jié)果較好的企業(yè)為研究對(duì)象，從技術(shù)使用的原輔料、能源的投入多少，原輔料的毒性程度高低，工藝設(shè)備效率高低，污染物的產(chǎn)生量大小，產(chǎn)生的污染物是否在廠內(nèi)循環(huán)利用，是否符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)、技術(shù)政策等方面再進(jìn)行二次篩選，得出以包頭稀土混合礦為原料的稀土冶煉分離工序清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系生產(chǎn)工藝及裝備指標(biāo)的分級(jí)結(jié)果，見(jiàn)表3。

硫酸化焙燒工藝及裝備：采用連續(xù)回轉(zhuǎn)窯，技術(shù)的工藝或設(shè)備效率較高，可有效降低其停車造成的能源消耗，為后端尾氣綜合回收提供相對(duì)穩(wěn)定原料。

表3 生產(chǎn)工藝及裝備清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系分級(jí)結(jié)果

轉(zhuǎn)型工藝：非皂化萃取轉(zhuǎn)型技術(shù)，硫酸焙燒礦硫酸稀土水浸液不進(jìn)行碳沉生產(chǎn)碳酸稀土，而是直接將硫酸稀土溶液進(jìn)行萃取轉(zhuǎn)型得到混合氯化稀土溶液，再經(jīng)過(guò)P507或P204進(jìn)行萃取分離。該工藝的最大特點(diǎn)是不產(chǎn)生低濃度氨氮廢水，廢水中主要含低濃度硫酸鹽，容易經(jīng)中和處理等手段實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。從經(jīng)濟(jì)性考慮，該方法較碳銨沉淀法投資增加，但運(yùn)行成本降低，且稀土收率提高，特別適用于大規(guī)模生產(chǎn)，對(duì)提高行業(yè)集中度意義重大，目前該技術(shù)已廣泛應(yīng)用到冶煉分離企業(yè)中。

萃取分離工藝：非皂化萃取分離技術(shù)，傳統(tǒng)的稀土萃取分離生產(chǎn)中普遍采用氨水進(jìn)行有機(jī)皂化，會(huì)產(chǎn)生大量含氨氮廢水，對(duì)這部分廢水目前采用回收濃縮氯化銨的辦法進(jìn)行治理，既增加了生產(chǎn)成本，又消耗了大量的能源；部分企業(yè)采用液堿皂化有機(jī)相，不僅增加生產(chǎn)成本，部分產(chǎn)品指標(biāo)無(wú)法滿足用戶要求，同時(shí)也帶來(lái)了高鹽度廢水污染。為解決銨或鈉皂化萃取分離造成氨氮廢水污染及成本過(guò)高的問(wèn)題，我國(guó)稀土工作者針對(duì)不同稀土資源和萃取體系，開(kāi)發(fā)了多項(xiàng)非皂化或鎂(鈣)皂化萃取分離技術(shù)，其核心是革除傳統(tǒng)的皂化工藝，以氧化鎂或氧化鈣替代氨水皂化萃取劑，從根本上消除了萃取分離皂化段氨氮廢水的產(chǎn)生，避免了末端治理的難度和資源消耗，該工藝對(duì)帶動(dòng)我國(guó)稀土產(chǎn)業(yè)持續(xù)、快速、健康發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

4 結(jié)論

通過(guò)制訂稀土行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系結(jié)合層次分析法確定一、二級(jí)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重，并且采用模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)方法將其與6類指標(biāo)作為整體進(jìn)行評(píng)價(jià)比較，形成不同企業(yè)的綜合評(píng)價(jià)值對(duì)企業(yè)采取的清潔生產(chǎn)綜合效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，具有高度的客觀性和可操作性，該方法可以直接應(yīng)用到其他行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)體系制訂過(guò)程中，可為其他行業(yè)指標(biāo)修改提供更為綜合的依據(jù)，另外對(duì)于行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系制訂者來(lái)說(shuō)采用數(shù)學(xué)分析的方法可以更合理、準(zhǔn)確地定位清潔生產(chǎn)企業(yè)，為清潔生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)一步篩選提供便利條件。

[1] 中央機(jī)構(gòu)編制委員會(huì)辦公室.關(guān)于進(jìn)一步落實(shí)清潔生產(chǎn)促進(jìn)工作職責(zé)分工的意見(jiàn)[AOL].(2010-12-14)[2016-07-11].http:www.scopsr.gov.cnbbywqwfb201306t20130619_226691. html.

[2] 國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì),環(huán)境保護(hù)部,工業(yè)和信息化部.清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系制(修)訂計(jì)劃(第一批)[AOL].(2014-09-17)[2016-07-11].http:www.sdpc.gov.cngzdt201409t20140925_626690.html

[3] 國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì),環(huán)境保護(hù)部,工業(yè)和信息化部.清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系制(修)訂計(jì)劃(第二批)[AOL].(2016-04-08)[2016-07-11].http:www.ndrc.gov.cnzcfbzcfbgg201604t20160419_798508.html.

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[6] 國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì),環(huán)境保護(hù)部,工業(yè)和信息化部.清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系編制通則(試行稿)[AOL].(2013-06-05)[2016-07-11].http:www.sdpc.gov.cnzcfbzcfbgg201306t20130613_545325.html.

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Application of Fuzzy Mathematics Method on Establishment of Clean Production Evaluation Index System in Baotou Mixed Rare Earths Concentrate Enterprises

HU Xuewen1, SUN Fuhong2, SHAO Zhuqiang3, LI Yanping1, OUYANG Zhaobin1, QIAO Qi1, BAI Weinan1

1.Cleaner Production and Circular Economy Research Center, Chinese Research Academy of Environmental Sciences,Beijing 100012, China 2.State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment, Chinese Research Academy of Environmental Sciences,Beijing 100012, China 3.China Nonferrous Metals Industry Association, Beijing 100814, China

The reasonable classification of evaluation indexes is a problem for the establishment of the index system of cleaner production. The fuzzy mathematics assessment method was used for indicator classification in the establishment of clean production evaluation index system of Baotou mixed rare earths concentrate industry. The results show that, instead of comparison among single indicators, the holistic assessment combines indicators of production process and equipment, resource and energy consumption, pollutants generation, product characteristics and cleaner production management, presents an integrated result by the fuzzy subordination, and obtains synthetic ordering of multiple evaluation objects. This kind of method makes the grading result more scientific, rational and objective, which is practical for the establishment of clean production evaluation index systems in other industries.

fuzzy mathematics method; clean production; evaluation index; Baotou mixed rare earths concentrate

2016-07-05

國(guó)家環(huán)境保護(hù)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201209012)

扈學(xué)文(1979—)，男，碩士，研究方向?yàn)楣I(yè)生態(tài)學(xué)、清潔生產(chǎn)政策與標(biāo)準(zhǔn)研究，huxuewen_2004@163.com

*責(zé)任作者：?jiǎn)嚏?1963—)，女，研究員，長(zhǎng)期從事工業(yè)生態(tài)學(xué)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)規(guī)劃及清潔生產(chǎn)政策與標(biāo)準(zhǔn)研究，qiaoqi@craes.org.cn

X38

1674-991X(2016)06-0613-08

10.3969j.issn.1674-991X.2016.06.088

扈學(xué)文,孫福紅,邵朱強(qiáng),等.模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)方法應(yīng)用于包頭混合型稀土精礦冶煉企業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系制訂[J].環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報(bào),2016,6(6):613-620.

HU X W,SUN F H,SHAO Z Q, et al.Application of fuzzy mathematics method on establishment of clean production evaluation index system in Baotou mixed rare earths concentrate enterprises[J].Journal of Environmental Engineering Technology,2016,6(6):613-620.