熵權(quán)TOPSIS法在垃圾滲濾液處理方案優(yōu)選中的應(yīng)用

李艷，張巧良，王正軍

（1.蘭州理工大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院，蘭州730050；2.河海大學(xué)商學(xué)院，南京211100）

熵權(quán)TOPSIS法在垃圾滲濾液處理方案優(yōu)選中的應(yīng)用

李艷1，2，張巧良1，王正軍1

（1.蘭州理工大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院，蘭州730050；2.河海大學(xué)商學(xué)院，南京211100）

在生活垃圾填埋場垃圾滲濾液處理方案優(yōu)選中存在指標間沒有可比性，矛盾性和權(quán)重不均衡性。文章采用熵權(quán)TOPSIS法，在決策中找到理想解和負理想解，然后在需選用方案中找到最靠近理想解，同時最遠離負理想解的方案作為理想方案。實現(xiàn)用MATLAB軟件編程來擬合決策過程，最終能夠從無害化，經(jīng)濟性和社會影響綜合實現(xiàn)理想解。

熵權(quán)TOPSIS法；垃圾滲濾液處理方案；MATLAB實現(xiàn)

0 引言

城市生活垃圾無害化處理能力逐年提高，但是無害化處理的空氣和水污染排放信息缺乏公布，數(shù)據(jù)僅有能夠評估末端處置環(huán)節(jié)的生活垃圾無害化處理率，即無害化處理能力。但是，無害化處理率本質(zhì)上是無害化處理能力，不代表實際運行污染物等指標是連續(xù)達標排放的，難以作為真正無害化處理的標準。滲濾液的排放在末端支出很低的城市，如果不達到排放標準就會仍然存在有害化處理問題。因此，本文研究的是滲濾液無害化處理的處理項目決策，且研究的生活垃圾處理存在如何避免二次污染的處理決策問題。本文設(shè)定生活垃圾管理的目標是實現(xiàn)“無害化、減量化和資源化”前提下考慮成本最低和社會秩序影響最小的目標，采用熵權(quán)TOPSIS法擬合得出待選項目理想解。

熵權(quán)TOPSIS法因其有客觀性和可行性等特點，可以運用到宏觀經(jīng)濟、區(qū)域經(jīng)濟、項目和人力資本評估等的決策中，本文擬采用熵權(quán)TOPSIS法對XX地區(qū)生活垃圾填埋場垃圾滲濾液的4種方案進行對比，依據(jù)《“十二五”主要污染物總量減排核算細則》、《生活垃圾填埋污染控制標準》(GB16889-2008)特別排放限值標準中規(guī)定的控制污染物，和XX省《水污染物排放限值》(DB4426-2001)第二時段一級標準的規(guī)定，以及依據(jù)項目技術(shù)經(jīng)濟指標和社會影響，來構(gòu)建3方面11個核心指標體系，在指標取值時對環(huán)境影響的3方面工藝難易、臭味影響、大氣影響，在介紹主要指標和詳細描述后，進行專家打分取得，對于污染物和經(jīng)濟指標均按照相關(guān)規(guī)定和實際數(shù)額獲取，這樣做到了主觀客觀相結(jié)合，對方案進行熵權(quán)值后得出向量綜合值，取得理想解，在項目方案評價決策中具有可比性。

1 熵權(quán)TOPSIS解決思路

熵權(quán)TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution)為接近理想點法(接近理想方案的排序方法)。熵權(quán)TOPSIS法用加權(quán)以后的歐幾里德距離(或歐氏距離)來體現(xiàn)貼近度中距離。熵權(quán)TOPSIS的具體步驟如下:

首先，根據(jù)評價指標，可以得到一個n×m的原始數(shù)據(jù)矩陣為：

其次，對指標進行同趨勢性變換，建立同向矩陣；如果矩陣中有越高越優(yōu)和越低越優(yōu)指標同時存在時，評價的時候需要趨同處理轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一的高優(yōu)指標或統(tǒng)一的低優(yōu)指標，轉(zhuǎn)化后的矩陣為：

將該矩陣進行歸一化處理，即取Y矩陣中列向量yij與該矩陣中所有元素之和的比值作為歸一化結(jié)果，其計算公式如下：

其中，zij為歸一化后矩陣中的元素；在確定評價指標的熵權(quán)值時，其運算公式如下：

評價指標的熵權(quán)值：

2 處理方案、處理準則與指標構(gòu)建

針對滲濾液處理的處理工藝方案論證與分析，項目提出以下4種組合式工藝方案比選。

（1）物化+高頻超聲吹脫+CMBR處理工藝：是對滲濾液進行原水—混凝沉淀—高頻超聲吹脫—氣浮—CMBR生物膜反應(yīng)器—尾水的物化處理與生化處理相結(jié)合的處理工藝。

（2）UASB+O-A-A-O+納濾處理工藝：是對滲濾液進行原水—混凝沉淀—UASB反應(yīng)器—O-A-A-O生物反應(yīng)池—納濾—尾水的物化處理、生化處理與納濾相結(jié)合處理工藝。

（3）UASB+SBR+CMF+RO處理工藝：是對滲濾液進行原水—PH調(diào)節(jié)—UASB—SBR—反滲透—尾水的生化處理與反滲透相結(jié)合處理工藝。

（4）MEFR+UASB+反硝化+MBR處理工藝：是對滲濾液進行原水—MEFR—UASB—二沉池—反硝化—MBR膜生物反應(yīng)器—尾水的物化處理與生化處理相結(jié)合處理工藝。從各方案的工藝特點應(yīng)綜合考慮各方案社會效應(yīng)、經(jīng)濟效益和無害化方面進行分析，經(jīng)過綜合比選優(yōu)選方案，如圖1所示。

圖1 方案目標、原則與指標

3 四種方案的指標值選取與MATLAB編程實現(xiàn)

（1）垃圾處理第一原則是無害化原則，考量無害化原則本評價采用《生活垃圾填埋污染控制標準》（GB16889-2008）特別排放限值標準中規(guī)定的控制污染物，和XX省《水污染物排放限值》（DB4426-2001）第二時段一級標準的規(guī)定，均由污染物的嚴格規(guī)定做為無害化處理的指標。無害化包括兩層含義，一是生活垃圾處理設(shè)施應(yīng)具備無害化處理能力，二是設(shè)施實際運行過程能夠?qū)崿F(xiàn)水和空氣污染物連續(xù)達標排放，以及衛(wèi)生標準。隨著垃圾處置的標準嚴格和規(guī)范化，廢水和廢氣達標排放成本會繼續(xù)增加，同時若只進行簡單填埋，造成的環(huán)境污染損失將更大甚至不可逆。本文無害化原則主要針對第二層含義：無害化原則的指標分別取污染物指標，CODcr化學(xué)需氧量，BOD5五日生化需氧量，SS懸浮物，NH3-N氨氮指標，此類為水污染程度的度量指標，越小越好指標；

（2）垃圾處理屬于公益性項目，其盈利性往往不作為指標來核算，采用成本最低的原則。在安全處置的前提下，成本包括不以貨幣形式體現(xiàn)的影性成本，如土地成本，也包括為安全處置以貨幣形式體現(xiàn)的實際支出。因此，在經(jīng)濟性原則本文指標采用占地面積，工程總投，運行費用3項不同緯度指標，對于范圍指標采用均值來衡量，此類指標為越小越好指標；

（3）垃圾處理項目的社會效應(yīng)評估，因為垃圾處理會有比鄰效應(yīng)，在進行無害化處理的同時，需要考慮對社會正常秩序的影響，有學(xué)者采用社會成本來衡量并側(cè)度出生活垃圾填埋處置的社會成本中衛(wèi)生填埋占27.5%，收集環(huán)節(jié)成本59.1%遠遠超過末端處置成本，衛(wèi)生填埋社會成本被低估。本文用表征影響指標，采用工藝難易，臭味影響，大氣影響來衡量，因為指標會涉及到滿意度和定性的指標，采用表1的方式進行數(shù)值化處理，此類指標也是越小越好指標。

表1 定性指標的數(shù)值量化處理

表2 指標的數(shù)值

方案評價過程的主要步驟：

（1）指標數(shù)據(jù)標準化：因為經(jīng)過轉(zhuǎn)換，全部指標均為越小越好，對表2數(shù)據(jù)進行標準,MATLAB編程實現(xiàn)的主要編碼:

結(jié)果如下所示：

（2）將向量標準化后的指標數(shù)據(jù)代入公式（1），得到各指標的熵值，將熵值代入公式（2）得各指標的熵權(quán)值，MATLAB編程實現(xiàn)的主要編碼：

計算得熵權(quán)值向量為：[0.9672 0.9656 0.9811 0.9682 0.9816 0.9690 0.9732 0.9662 0.9657 0.9662]

（3）將熵權(quán)向量值代入公式（3）得，MATLAB編程實現(xiàn)的主要編碼：

方案向量綜合值：[0.3199 0.2764 0.2103 0.2166]，得出方案的優(yōu)劣順序為方案一＞方案二＞方案四＞方案三。

4 結(jié)論

XX地區(qū)生活垃圾填埋場滲濾液項目的處理方案，專家經(jīng)過工作組對各方案的認真工藝考評來得各參數(shù)和指標的測算數(shù)值，得出如下結(jié)論：方案一在性能上體現(xiàn)出，出水水質(zhì)穩(wěn)定，在（微濾或超濾）膜過濾下，（微濾或超濾）膜可攔除大部分細菌等微生物，分離效果遠優(yōu)于傳統(tǒng)沉淀池、污泥濃縮及砂濾、碳濾池等處理單元，且可以達到《生活垃圾填埋污染控制標準》（GB16889-2008）特別排放限值要求；自動化程度高，操作簡單，管理方便，可實現(xiàn)自動遠程控制；已有豐富的工程及運行經(jīng)驗，便于管理,維護方便。在經(jīng)濟性方面，該方案其運行成本較低，在經(jīng)濟指標上具有較大的優(yōu)越性，雖然投資額度相對較高，但是可根據(jù)現(xiàn)有工程的經(jīng)驗通過一定的措施降低造價，且出水穩(wěn)定性有保證，是無害化處理的理想方式。在社會影響上能夠?qū)崿F(xiàn)工藝較為容易把握，對周邊臭味影響和大氣影響均較小的特點。因此，從各方案的工藝特點、對水質(zhì)波動的適應(yīng)性、總投資以及單位運行成本等方面進行分析，并考慮各方案的環(huán)境效益、經(jīng)濟效益等綜合因素，經(jīng)過綜合比選后認為方案一為優(yōu)選推薦方案。與本模型評價結(jié)果方案一最優(yōu)完全一致。

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（責(zé)任編輯/亦民）

F224；X7

A

1002-6487（2017）10-0085-03

國家社科基金項目（14BJY065）；國家自然科學(xué)基金項目(41401653)；甘肅省教育廳高等學(xué)?？蒲许椖浚?015A-038）；蘭州社科基金項目(15YB069)；甘肅省科技廳（2016GS09614）

李艷（1979—），女，江蘇南京人，博士研究生，副教授，研究方向：技術(shù)經(jīng)濟、水環(huán)境治理。

張巧良（1968—），女，山西臨汾人，碩士，教授，研究方向：國際會計、碳會計。

王正軍（1970—），男，甘肅蘭州人，碩士，教授，研究方向：項目管理、公司財務(wù)。