垃圾焚烧厂C题

垃圾焚烧厂的经济补偿问题摘要垃圾焚烧厂在为整座城市提供垃圾处理服务的同时必然会对当地的环境质量造成一定影响,本文首先根据所给资料及生活垃圾焚烧污染控制标准建立了垃圾焚烧厂环境质量动态监控评估模型，然后根据模型所需参数设计了环境指标监测方法，实现对垃圾焚烧厂烟气排放及相关环境影响状况的动态监控，给出周围居民风险等级并制定出针对不同风险等级的居民给出不同的补偿方案。在垃圾焚烧厂环境质量动态监控评估模型的建立中，本文以垃圾焚烧厂周围环境质量综合指数作为目标层，污染物排放要素、气象要素和地理要素作为准则层，通过焚烧炉中各种污染物排放量、居住点离开垃圾焚烧厂的距离、风力和风向及降雨等气象条件、地形地貌以及建筑物的遮挡程度等作为指标层，利用层次分析法求出各指标所占权重并进行了一致性检验，然后建立模糊综合评判的方法，利用生活垃圾焚烧污染控制标准，建立各指标层的隶属度函数，给出垃圾焚烧厂周围环境质量的评价标准，将其对周围居民造成的风险划分为优、良、中、差、很差5个等级，分别对不同等级的居民制定不同的经济补偿。考虑到装置损坏或出现其他故障导致污染物的排放增加，致使相关各项指标将严重超标，本文修正了上述模型，并给出考虑故障发生概率的情况下的补偿方案。本文最后给出了垃圾焚烧厂对周围居民危害的补偿建议。关键词环境质量动态监控评估模型、层次分析法（AHP）、模糊综合评判方法、隶属度函数一、问题重述“垃圾围城”是世界性难题，在今天的中国显得尤为突出。2012年全国城市生活垃圾清运量达到171亿吨，比2010年增长了1300万吨。数据显示，目前全国三分之二以上的城市面临“垃圾围城”问题，垃圾堆放累计侵占土地75万亩。因此，垃圾焚烧正逐步成为中国垃圾处理的主要手段之一。城市垃圾经过分类处理，剔除可回收垃圾和有害垃圾后将剩余垃圾在焚烧炉中焚烧处理，既可避免垃圾填埋侵占大量的土地，又可利用垃圾焚烧产生的能量进行发电等获得可观的经济效益。然而，由于政府监管不力、投资者目光短浅等多方面的原因，致使前些年各地建设的垃圾焚烧电厂在运营中出现了环境污染问题，给垃圾焚烧技术在我国的推广造成了很大阻力，许多城市的新建垃圾焚烧厂选址都出现因居民反对而难以落地的局面。事实上垃圾焚烧厂对环境的污染风险与建设投资规模、运行监管力度有直接关系。小型垃圾焚烧厂由于没有规模效应，在污染治理方面的投入也会受到影响，致使其污染物排放比较严重，难以达到国家新的排放标准，对环境的危害较大。尤其是目前建厂选址尤为困难，所以国内各大城市目前均倾向于采用新型大型焚烧炉的焚烧厂取代分散的小型焚烧炉的举措。然而大型焚烧厂又存在需要考虑垃圾运输成本与道路建设成本等问题，因此对于不同城市来说，究竟该把大型焚烧厂的建设规模控制在什么水平，这是一个值得研究的课题。在垃圾焚烧厂运行监管方面，目前主要是在垃圾焚烧厂内进行测量监控，缺少从周边环境视角出发的外围动态监控，因而难以形成为民众所信服的全方位垃圾焚烧厂环境监控体系。深圳市某地点计划建立一个中型的垃圾焚烧厂，计划处理垃圾量1950吨/天（设置三台可处理垃圾650吨/天的焚烧炉，排烟口高度80米，每天24小时运转）。从构建环境动态监控体系、并根据潜在污染风险对周围居民进行合理经济补偿的需求出发，有关部门希望能综合考虑垃圾焚烧厂对周围带来环境污染以及其他危害的多种因素（例如，焚烧炉的污染物排放量、居住点离开垃圾焚烧厂的距离、风力和风向及降雨等气象条件、地形地貌以及建筑物的遮挡程度等等），在进行科学定量分析的基础上，确立一套可行的垃圾焚烧厂环境影响动态监控评估方法，并针对潜在环境风险制定出合理的经济补偿方案。请你在收集相关资料的基础上考虑以下问题1假定焚烧炉的排放符合国家新的污染物排放标准，根据垃圾焚烧厂周边环境设计一种环境指标监测方法，实现对垃圾焚烧厂烟气排放及相关环境影响状况的动态监控。以你设计的环境动态监控体系实际监控结果为依据，设计合理的周围居民风险承担经济补偿方案。2由于各种因素焚烧炉的除尘装置（如袋式除尘器）损坏或出现其他故障导致污染物的排放增加，致使相关各项指标将严重超标。请在考虑故障发生概率的情况下修正你设计的监测方法和补偿方案。二、问题分析随着城市化水平日益提高,土地资源日趋紧张,而居民的生活水平提高后,环保意识越来越强,很多垃圾焚烧项目在环评阶段进行公众调查时,周边不少居民持反对意见,新建垃圾焚烧厂的选址也越来越困难。而部分已建成的垃圾焚烧厂在城市区域规划前有足够的环境防护距离,但是周围的居民和工厂逐渐向垃圾焚烧厂趋近,造成部分已建成的焚烧厂对周边环境产生了一定影响,使得厂周边居民对其投诉屡屡发生。这种现象严重损害了垃圾焚烧行业的形象,甚至掩盖了其对垃圾减量化、资源化和无害化的环境效益。从垃圾焚烧厂运行监管方面，目前主要是在垃圾焚烧厂内进行测量监控，缺少从周边环境视角出发的外围动态监控，因而难以形成为民众所信服的全方位垃圾焚烧厂环境监控体系，导致许多城市的新建垃圾焚烧厂选址都出现因居民反对而难以落地的局面。经济补偿是社会公平的一种重要体现。城市垃圾处理设施所在地在为整座城市提供垃圾处理服务的同时必然会对当地的环境质量造成一定影响,其实质是城市发展过程中的受损地区；而其他地区将垃圾运出本地,保护了自身环境质量的同时将土地用于经济发展获取收益,其实质是城市发展过程中的受益地区。建立经济补偿机制,可在一定程度上提高社会公平度,既弥补了居民因环卫设施建在当地而造成的心理损伤,又补偿了居民因土地用于环卫设施建设而减少的经济收入,居民对环卫设施建设的反对程度自然也将降低,因此建立环境补偿机制是非常有必要的。经济补偿是指对环境产生不良影响或破坏的生产者、开发者、经营者应对环境污染、生态破坏进行补偿,对环境资源由于现在的使用而放弃未来价值进行补偿。为了减少污染物对周边居民及环境的危害,垃圾焚烧项目一般在立项选址、环评、设计、建设和运营过程中按照国家相关法规和标准,加强对环境污染因子的监测分析和防治控制,虽然通过各种处理措施后,垃圾焚烧项目的各项污染物指标均符合或优于规定的标准,还是会增加周边的环境负荷,综合考虑焚烧发电的负面影响,弥补和抚慰影响区域的居民,建立和谐社会,须建立环境补偿机制。对于补偿机制的建立，本文考虑只有给出合理的垃圾焚烧厂环境质量监控体系，才能正确评估不同居民所承受的不同风险，进而给出不同的经济补偿方案。在建立垃圾焚烧厂环境质量动态监控评估模型时我们准备利用层次分析法以垃圾焚烧厂周围环境质量综合指数作为目标层，污染物排放要素、气象要素和地理要素作为准则层，通过焚烧炉中各种污染物排放量、居住点离开垃圾焚烧厂的距离、风力和风向及降雨等气象条件、地形地貌以及建筑物的遮挡程度等作为指标层，收集深圳市一年内的雨量、地形等数据，在进行科学定量分析的基础上求出各指标所占权重，然后考虑建立模糊综合评判的方法，利用生活垃圾焚烧污染控制标准，给出垃圾焚烧厂周围环境质量的评价标准，分别对不同等级的居民制定不同的经济补偿。最后以一台可处理垃圾350吨/天的焚烧炉正常运作时的在线排放监测记录数据为例考虑故障发生概率的情况下修正你设计的监测方法和补偿方案。三、模型假设1、本文在建模过程中假设只考虑所列因素对于周围居民的影响，对其他微量有害因素认为其影响为0；2、假设本文所给风力、风向资料为与深圳市该垃圾焚烧厂周围一致的数据，并且数据真实有效；3、建模过程中用到的深圳市降雨量的等级划分，本文假设该地降雨量月平均值、最大值、最小值即为各等级分界值；四、模型建立与求解垃圾焚烧厂环境质量动态监控评估模型垃圾焚烧厂环境质量动态监控评估是通过全面反映垃圾焚烧厂周围环境质量的多项指标，按照一定的评价标准，采用适当的评价方法和评价模型，综合评估垃圾焚烧厂周围环境质量的优劣状况，寻求改善垃圾焚烧厂周围环境质量的途径。垃圾焚烧厂周围环境质量综合评价是一项复杂的地理空间统计活动过程，同时也是一个定量的思维认知过程。完整的垃圾焚烧厂周围环境质量综合评价可以分为以下几个过程定综合评价目标。本文确定的综合评价目标是垃圾焚烧厂周围环境质量。1构建评价指标体系。具体包括指标体系的初步确定、检验、结构优化、定性指标的量化以及指标体系数据搜集、推算等。建立评价标准。具体包括选取适合评价垃圾焚烧厂周围环境的国际、国家和行业等标准，阈值确定、等级划分与赋值等步骤。确定评价方法及模型。主要包括指标权重构建方法及模型、评价指标标准化方法及模型、综合评判方法及模型等。综合评判计算。主要是评价模型求解。评价结果分析。6上述评价过程可用图1所示的垃圾焚烧厂周围环境质量综合评价流程图来表述。确定综合评价目标构建评价指标体系建立评价标准确定评价方法及模型综合评判计算综合评判分析图1垃圾焚烧厂周围环境质量综合评价流程图41权重确定方法与模型（层次分析法）权重是表示某一评价因子对评价对象相对重要性所赋予的一个数值，它反映了诸评价因子在综合评价过程中所起作用的大小，将直接影响评价结果合理与否，因此在综合评价过程中权重的确定是非常关键的一步，只有运用加权调整后的指标体系进行综合评价，才能使评价结果较接近或符合评价对象的实际情况。在垃圾焚烧厂周围环境质量综合评价研究中，既要考虑诸评价因子本身特性对垃圾焚烧厂周围环境质量的相对重要性，同时也要考虑它们的组态各因子的取值状况对垃圾焚烧厂周围环境质量的影响。因此，本文采取常规权重方法确定诸评价因子本身特性对垃圾焚烧厂周围环境质量的相对重要性。层次分析法THEANALYTICHIERARCHYPROCESS，简称AHP是由美国著名运筹学家、匹兹堡大学教授SAATYTL于20世纪70年代中期提出的一种定性与定量相结合的多层次权重分析决策方法，目前已被广泛应用于社会经济系统的决策分析中。AHP确定诸评价因子权重的基本思想是首先，按照问题的要求和目标，运用一定的分析方法，建立一个能够描述评价对象的功能和特征的内部独立的递阶层次结构，即综合评价指标体系；然后，两两比较评价因子目标、准则和指标的相对重要性，给出相应的比例标度，构造各层相关因子相对于上层某一因子的相对重要性的判断矩阵，以给出各层相关因子相对于上层某因子的相对重要排序，确定各因子的权重。AHP是一种使用定性与定量分析相结合的手段对较为模糊或较为复杂的决策问题做出决策的简易方法，在两两比较中确定层次结构中诸因子的相对重要性即权重，经常作为确定指标权重的方法加以利用。在综合评价的科学研究及其它项目评估中运用AHP确定权重一般分为以下几个步骤第一步建立内部相互独立的综合评价指标体系的递阶层次结构。AHP把复杂的评价对象分解为多个子系统，把各子系统再按各自的属性特征分解为若干部分，以形成不同层次。处于递阶层次结构模型最上面的层次通常只有一个元素，即综合评价对象总目标，中间的层一般是准则、子准则，最低一层是指标层。首先确定垃圾焚烧厂周围环境质量综合指数作为综合评价的总目标，然后依据垃圾焚烧厂周围环境的结构和特征，以垃圾焚烧厂周围环境状况各组成要素为子目标，对各子目标用具体的指标来描述、表征。总体上将垃圾焚烧厂周围环境质量综合评价指标体系归纳为以下的层次结构1目标层。以垃圾焚烧厂周围环境质量综合指数作为综合评价的总目标，综合表征垃圾焚烧厂周围环境质量优劣状况。下文有关表述中用Z表示目标层。2准则层。组成垃圾焚烧厂周围环境质量的各要素作为准则层，本文以污染物排放要素、气象要素和地理要素作为准则层的判断依据。下文有关表述中用B表示准则层，同时用B1表示污染物排放要素，用B2表示气象要素，B3表示地理要素。3指标层。指标层是由可直接度量的指标构成，如所排放的污染物中颗粒物、SO2、汞等的浓度、风向、风力及降雨，是垃圾焚烧厂周围环境质量综合评价指标体系最基本的层面，依据准则层各要素的特征和含义，垃圾焚烧厂周围环境质量综合指数就是由各指标参数的实际值，通过一定的模型运算而得到的结果。下文有关表述中用C表示目标层，同时用C表示各具体指标。通过上述分析，构建的垃圾焚烧厂周围环境质量综合评价指标体系层次结构见表1所示。表1垃圾焚烧厂周围环境质量综合评价指标体系目标层准则层指标层C1颗粒物C2HCLC3SO2C4NOXC5汞C6铅B1污染物排放要素C7二恶英C8风力C9风向B2气象要素C10降雨C11距离C12地形地貌Z垃圾焚烧厂周围环境综合指数B3地理要素C13建筑物遮挡程度第二步要素两两比较，构造判断矩阵。判断矩阵的含义是对于上一层的某一元素，与该元素有联系的本层元素的相对重要性。假定上一层元素与下一层元素有联系，就可以KU12,KKNU建立以元素为判断准则的元素之间的两两比较判断矩阵，记KU12,KN为E，其形式为1212212KKKNKKNKKNEEEU矩阵E中的元素表示相对于判断准则来说，元素与比较，IJEIUKJKI比的重要程度，重要程度由比例标度来反映，比例标度的取值及意义见表2KJU。判断矩阵E具有以下性质0IJE1,1,2IJJIN，称E为正的互反矩阵。IJE表2判断矩阵的比例标度及其含义对照表比例标度含义1表示元素比较，具有同等重要性KIJU与3表示元素比较，稍微重要性IJ与KIJU比5表示元素比较，明显重要性KIJ与IJ比7表示元素比较，强烈重要性IJU与KIJ比9表示元素比较，绝对重要性KIJ与IJU比2,4,6,8分别表示相邻判断13、35、57、79的中值倒数表示比较的判断，则比较的判断KIJ与IJAKJI比JIA根据对垃圾焚烧厂周围环境质量诸因素的综合分析，本文认为污染物排放要素是影响垃圾焚烧厂周围环境质量的主要因素；其次是气象要素，在一定的风力和降雨作用下对于周围环境的质量有很大影响。对按照AHP法，评价因子间进行两两比较，按照比例标度的含义，构造各层次的判断矩阵。本文建立了四个判断矩阵，分别是12345672314560003123000103CBCCC7289108291035BCC312131323050CBC123123050ZBB其中矩阵名称符号CB1表示以B1指标因子为判断准则，与B1有关联的C层元素两两比较构造的判断矩阵。第三步求解判断矩阵，解出最大特征根所对应的特征向量A。MAX判断矩阵的最大特征根所对应的特征向量A即为各层次评价元素的重MAX要性排序，将特征向量A进行归一化处理，就得到各层次评价元素所对应的权重向量W，其中。1,I2,NNIIIW用MATLAB软件中EIG函数分别求解上述4个判断矩阵的最大特征根所MAX对应的特征向量，所得结果见表3。A表3判断矩阵最大特征根根及所对应的特征向量列表MAXA判断矩阵最大特征根MAX对应的特征向量1CB778（071,054,035,020,011,008,011）2305（089,024,038）3303（015，092,037）BZ303（015，037，092）第四步判断矩阵的一致性检验。由于客观事物的复杂性以及人们对其认识的多样性和模糊性，致使所构造的判断矩阵就有可能具有不一致性，即可能导致“甲比乙极端重要，乙比丙极端重要，而丙又比甲极端重要”的违背常识的判断，这将导致评价失真，因此，要对判断矩阵的相容性和误差进行分析。这就要进行一致性检验，而所谓判断矩阵的一致性就是对于N阶判断矩阵E使得下列关系成立IJE,1,2KJN当判断矩阵不满足一致性关系，使得判断矩阵的最大特征根MAX也将发生变化，从而影响各层次评价元素的重要性排序，也就影响权重。一致性检验利用公式CRI来检验。式中为判断矩阵的随机一致性比率，一般情况下，当CR010时，CR判断矩阵具有满意的一致性，说明权重分配合理。称为判断矩阵的一般一致性指标，由下式给出IMAX1NCI称为判断矩阵的平均随机一致性指标，对于111阶的矩阵，其值列于表I4。表4判断矩阵的平均随机一致性指标的取值表阶数N1234567891011RI值000000058090112124132141145149151对于高11阶的判断矩阵，需要进一步查资料或可采用近似的方式，即令MAX1NCR利用上述公式对4个判断矩阵的一致性进行检验，检验结果见表5。表5判断矩阵一致性检验结果列表判断矩阵最大特征根MAX矩阵阶数NCIRICR1CB778701313200980C2HCLMG/NM375C3SO2MG/NM3260C4NOXMG/NM3400C5汞MG/NM302C6铅MG/NM316C7二恶英NGTEQ/NM310C8风力级别97C9风向是/否C10降雨MM79042079018042010251003255230336431523032963236431269542963226954补偿标准基于以上分析以及给出的环境评价参考值，我们分别对焚烧炉的污染物排放量、居民居住地点离垃圾焚烧厂的距离、当地地形地貌以及当地风力、风向、降雨等数据进行动态监控，然后通过上述垃圾焚烧厂环境质量动态监控评估体系进行周围居民风险承担经济补偿方案的确定，根据居民周围环境的优良程度跟别给与一定的补贴。对于问题2中由于各种因素焚烧炉的除尘装置损坏或出现其他故障导致污染物的排放增加，致使相关各项指标将严重超标的情况，运用上述模型判断该垃圾焚烧厂周围环境质量，并给出周围居民的补偿方案。五、模型评价优点1、模型综合考虑了深圳市风力和风向及降雨等气象条件建立了垃圾焚烧厂环境影响动态监控评估方法；2、建模过程中利用层次分析法，通过对各指标影响程度评分，并用一致性检验来修正，确定各指标层的权重，使评价结果相对更为准确；3、本文最后从直接补偿和间接补偿两个方面对周围居民的补偿给出建议。缺点1、在模型建立过程中并未对该垃圾焚烧厂周围的地形地貌及建筑物遮挡程度进行细致的探究分析，只是通过隶属度函数划分出大致等级；2、本文只是通过环境动态监控体系的监控结果给出周围居民不同的风险程度所应获得的不同的经济补偿方案，而对于具体的补偿方案，考虑到该垃圾焚烧厂的盈利能力以及当地居民生活水平等因素，并未给出不同等