城市生活垃圾综合管理决策模型研究进展

McDOU GALL等[2]在生活垃圾综合管理和LCA概念的基础上开发了生活垃圾综合管理生命周期清单模型“IWM-1”，之后又在原模型的基础上进行了改进，开发了“IWM-2”。“IWM-2”提供了一个废物管理系统的生命周期数据库，使用者只需输入可变数据资料(用于表明任一给定的系统中垃圾是如何处理的及系统中物质的流动路线)和固定数据资料(垃圾处理设备的性能等)，即可得到诸如能量消耗、大气和水体污染物排放、物质回收及有机肥产生量等数据，以此作为综合管理方案的决策依据。类似的废物管理生命周期清单模型还有英国国家环境保护局开发的WISARD模型、加拿大支持循环企业协会(CSR)与环境和塑料工业协会(EPIC)开发的IWMM模型。此类计算机模型已被广泛应用于欧美许多城市的生活垃圾管理系统，如英国国家环境保护局选取15个地区对WISARD模型的适用性进行了检验，结果表明WISARD模型可以帮助废物管理者进行废物管理规划与优化和以数据为基础的决策；加拿大伦敦市应用IWMM模型评估了4组不同的收集和回收废物方式可能产生的环境影响。
LCA为城市生活垃圾的管理提供了一种系统的、整体的研究观点，它超越了单个环境问题，扩大了环境问题的涉及范围，从多角度全面衡量城市生活垃圾管理方案的优劣。通过对系统输入与输出的信息量化，可以为决策的确定提供客观基础。由于LCA作为一种环境管理工具，不考虑经济和社会效益，因而近年来越来越多的学者将LCA和经济分析方法相结合用于生活垃圾的管理决策[17]。AYE等[18]对印度尼西亚菜市场垃圾的4种备选处理方案(小型人工堆肥、大型机械式堆肥、有机物沼气化发电和填埋气发电)及现有方案(露天堆放)进行了环境和经济评价。LCA结果表明，4种备选方案的环境影响均低于露天堆放，其中有机物沼气化发电的环境影响最小。在经济分析中，分别利用影子价格和估算“温室气体减排”这一外部经济性修正财务分析中的费用和效益，得出大型机械式堆肥最为经济。综合以上分析结果认为，大型机械式堆肥具有最高的效益费用比和中等的环境影响程度，是目前印度尼西亚菜市场垃圾最具潜力的处理方法。
CRAIGHILL等[19]利用LCA对比了英国米尔顿•凯恩斯的两个生活垃圾处理系统——回收系统和末端处置系统的环境影响，并计算了气体排放、交通事故和交通堵塞造成的外部成本，可以说是量化环境效益和社会效益的一次有益的尝试。国内，何德文等[20]、徐成等[21]对城市生活垃圾LCA的理论框架进行了研究。徐成等[22]以四川省广汉市为例，对城市生活垃圾的不同处理方式进行了较为系统的LCA评价，结果表明，综合法处理垃圾在环境效益和经济效益方面都优于焚烧、简单填埋和卫生填埋。
3多目标决策分析
在进行城市生活垃圾综合管理决策时，面临的决策问题常常具有多个互相交互但无法统一的目标。多目标决策分析的基本原理是确定一系列可供选择的废物处理方式与一组评价目标，同时确定这些目标的权重，然后依据评价目标为各处理方案评分，最后对各方案进行综合比较并确定最终方案。鉴于处理多目标问题上的难度，需要将其进一步简化，根据简化思路的不同，形成了不同的多目标决策分析方法。较典型的有ROY[23]提出的以ELEC-TRE Ⅲ方法为代表的级别高于关系方法，BRANS等[24]提出的PROMETHEE方法和SAATY[25]提出的层次分析法(AHP)等。各种方法的不同之处主要在于：(1)对决策者的意愿偏好的收集方法；(2)为识别决策者对目标函数的意愿偏好建立的模型；(3)最终方案的产生方法。
ELECTRE Ⅲ是文献中最常使用的废物管理决策方法[9]。HOKKANEN等[26]将ELECTRE Ⅲ应用于芬兰奥卢的城市生活垃圾管理决策。3种垃圾处理设施——卫生填埋、焚烧和堆肥，选择其中1～3个或集中、或分散或介于两者之间建设于17个城市，由此得到22个城市生活垃圾处理方案。选择了涉及经济、环境、政治、就业和资源回收等方面的8个目标，由各市的技术与环境委员会赋予各目标权重系数。运用ELECTRE Ⅲ方法对22个城市生活垃圾处理方案进行排序，最后建议采用建造4座填埋场、4座堆肥场和1座垃圾衍生燃料焚烧厂。
KARAGIANNIDIS等[27]设置了有关环境政策、环境影响、经济效益、技术和资源保护5个方面的24个目标，对希腊大雅典地区的5种生活垃圾综合管理方案应用ELECTRE Ⅲ进行排序，结果选择了分类收集纸类、玻璃和铝并建造3座填埋场的综合管理方案。PROMETHEE方法也是一种比较常见的决策模型。KAPEPULA等[28]设立了9个目标并将其归为废物产生、废物收集和废物处理3类，借助PROMETHEE方法和ARGOS软件对孟加拉国首都达卡市9个区的废物管理方案进行两两比较，并按照废物管理的优劣进行排序。在此基础上，对该市的居民生活垃圾管理问题提出了总体的和针对各区域的改进意见，如区域2垃圾产量最大，建议将有机垃圾单独收集、单独处理以达到减量化的目的；而填埋场所在的区域5和区域6，则可以建立拾荒者合作组织以改善他们的收入和生活条件。AHP用于废物管理决策在文献[29～31]也有报道。其基本思路是先建立目标、备选方案等要素构成的层次分析模型，对隶属同一级的要素，根据评价尺度建立判断矩阵，计算确定各要素的相对重要度，最后计算综合重要度，确定各管理方案的优先序。