Менеджмент у сфері поводження з твердими побутовими відходами

Тверді побутові відходи (ТПВ) генеруються у всіх країнах з темпом, який випереджає темпи приросту населення. Це пов’язане  із збільшенням використання різних пакувальних матеріалів, у першу чергу пластику, алюмінію, картону тощо.

У зв’язку із цим проблема поводження з ТПВ набуває все більшої ваги. Це проблема охоплює три головні складові:

  • Запровадження безвідходних та маловідходних технологій.
  • Збирання й транспортування відходів від місць їхнього генерування до місць, де вони підлягають обробці.
  • Обробки, яка передбачає, залежно від типу ТПВ та різних об’єктивних умов, сортування як перший етап поводження (за винятком тих випадків, коли має місце попереднє сортування, як, наприклад, збирання склотари, макулатури, металолому тощо); рециклінг, тобто вторинне використання того чи іншого попереднє відсортованого компоненту відходу (наприклад, скла, металу, паперу тощо), утилізацію, тобто використання тих компонентів ТПВ, які не підлягають рециклінгу, але містять у собі багато органіки, для отримання компостів, біопалива, або для спалення чи газифікації з метою отримання тепла та/або електроенергії; знешкодження, тобто перетворення токсичних відходів на нетоксичні з подальшою утилізацією, захоронення, тобто ізоляція відходів від оточуючого середовища у разі неможливості їхнього подальшого використання, або їхньої токсичності.

Аналіз останніх досліджень. Вирішення завдань, релевантних проблемі поводження з ТПВ, ускладнюється тим, що інформація щодо поточного якісного складу (структури) ТПВ, кількісних характеристик та обсягів генерування не є чіткою, а характеризує лише певну належність до тих чи інших категорій. Тому й детерміновані методи не можуть бути ефективними. У свою чергу, методи статистики також зустрічаються з рядом труднощів, головними з яких є відсутність вичерпних достовірних даних (тобто представницьких вибірок) щодо розподілів випадкових величин. Тому досить привабливим є шлях використання методів теорії нечітких множин та теорії можливостей з заміною детермінованих функцій, що зв’язують між собою вхідні дані, змінні, зовнішні чинники та параметри з виходами, функціями належності (ФН) [1]. Сенс таких функцій полягає у наступному. Замість детермінованих цифрових даних, з якими у процесах поводження з ТПВ  важко зустрітися (структура ТПВ та кількісні характеристики щодо кожного з компонентів відмінні у кожному пункті збирання і у кожній вантажівці, як і їхня загальна маса) в практиці нечітких множин користуються лінгвістичними змінними, які, наприклад, можуть мати такі значення: «відсутнє» (В), «мале» (М), «середнє значення» (С) і «багато» (Б). «Середнє значення», як правило, відповідає такому, яке спостерігається у більшості випадків протягом значного часу. Тоді функцію належності до тієї чи іншої лінгвістичної змінної можна представити у наступному вигляді:

,
де  aі ≤ bі ≤ cі ≤ dі  - відповідають експертним оцінкам меж, в яких перебувають відповідні (і-ті) лінгвістичні змінні В, М, С та Б. ФН при цьому може бути представлена у вигляді, як на рис. 1.


Рис. 1. Функція належності до лінгвістичних змінних В, М, С, Б

Формулювання цілей статті. Метою роботи є використання зазначеного вище підходу для оцінювання ефективності систем поводження з ТПВ та розробка евристик, які б сприяли оптимальному використанню устаткування, мінімізації втрат та небезпеки для оточуючого середовища.

Основна частина. Будь-яке керуюче правило з процедур поводження з ТПВ можна представити у формі «ЯКЩО» {умови}, «ТО» {наслідки} [2].

Наприклад, доцільність попереднього сортування можна сформулювати таким чином:

ЯКЩО {(ОСМ_М) ТА (ССМ_Б)},ТО {НПС_В},
ЯКЩО {(ОСМ_С) ТА (ССМ_С)},ТО {НПС_Б},
ЯКЩО {(ОСМ_Б) ТА (ССМ_Б)},ТО {НПС_С},

де ОСМ – обсяг матеріалу, що має підлягати сортуванню, ССМ – собівартість сортування матеріалу, НПС – необхідність попереднього сортування, а В, М, С, Б – відповідні оцінки.

Такі ж евристики можна скласти для рециклінгу:
 ЯКЩО {(ОРМ_М) ТА (СРМ_Б)},ТО {НРМ_В},
ЯКЩО {(ОРМ_Б) ТА (СРМ_Б)},ТО {НРМ_С},
ЯКЩО {(ОРМ_С) ТА (СРМ_С)},ТО {НРМ_Б},
де ОРМ, СРМ та НРМ – відповідно обсяг, собівартість та необхідність рециклінгу матеріалів.
Евристики для утилізації  мають наступний вигляд:
ЯКЩО {(ВОР_Б) ТА (ВЛО_Б) ТА (ПТП_В) ТА (ТОК_В)},ТО {НКП_Б},
ЯКЩО {(ВОР_Б) ТА (ВЛО_В) ТА (ПТП_Б) ТА (ТОК_С)},ТО {НСГ_Б},
ЯКЩО {(ВОР_С) ТА (ВЛО_С) ТА (ПТП_М) ТА (ТОК_В)},ТО {НБП_Б},
ЯКЩО {(ВОР_М) ТА (ВЛО_С) ТА (ПТП_С) ТА (ТОК_Б)},ТО {НГЗ_Б},

де, відповідно, ВОР, ВЛО, ПТП, ТОК, НКП, НСГ, НБП та НГЗ – вміст органіки, вміст вологи, потреба у теплопостачанні, токсичність, необхідність у компостуванні, необхідність у спалюванні чи газифікації, необхідність у біопаливі, необхідність у газифікації.

Евристики для знешкодження  та  захоронення мають, у свою чергу, такий вигляд:
ЯКЩО {(ТОК_Б) ТА (СЗН_Б) ТА (ПУТ_В) },ТО {НЗХ_Б},
ЯКЩО {(ТОК_Б) ТА (СЗН_С) ТА (ПУТ_С) },ТО {НЗХ_С},
ЯКЩО {(ТОК_С) ТА (СЗН_М) ТА (ПУТ_С) },ТО {НЗН_С},
 ЯКЩО {(ТОК_М) ТА (СЗН_М) ТА (ПУТ_М) },ТО {НЗХ_С},
де, відповідно, СЗН, ПУТ, НЗХ, НЗН  - собівартість знешкодження, подальша утилізація, необхідність захоронення, необхідність знешкодження.


Рис. 2. Процедура визначення належності конкретного
значення х до відповідних лінгвістичних змінних

Сама процедура використання евристик полягає у наступному (Рис. 2).

Якщо  змінна  Хі  приймає  три  конкретні  значення,  то  у  разі  х = Х1  – ФНВ = 0, а ФНМ = 0,64 і тому величина Х1  відноситься до лінгвістичної змінної М; у разі х = Х2 ФНМ = 0,33, а ФНС = 0,76 і величина Х2 може бути віднесена до лінгвістичної змінної С; у разі х = Х3  ФНС = 0,33, а ФНБ = 0,72 і величина Х3 може бути віднесена до лінгвістичної змінної С.

Таким чином, головний наголос треба зробити на експертній оцінці функцій належності тих чи інших інгвістичних змінних (які по суті є аналогом функцій розподілу випадкових величин) шляхом ретельного вивчення таких даних, як щоденні і усереднені (щомісячні, щорічні):

обсяги генерування ТПВ з прив’язкою до щільності населення, кількості та потужності підприємств, які генерують ТПВ, міграції населення тощо, та компонентний склад ТПВ;

собівартість сортування, рециклінгу, утилізації, знешкодження, захоронення ТПВ.

Це оцінювання можна виконати, користуючись теоремою Байєса [3], яка дозволяє визначити імовірність того, що прийнята гіпотеза розподілу випадкових величин відповідає дійсності, якщо є лише непрямі підтвердження (дані), які не є вичерпними (непредставницькі вибірки) й можуть бути неточними, як це й має місто під час моніторингу генерування ТПВ. Отриману за формулою Байєса імовірність можна при цьому далі уточнювати, приймаючи до уваги дані нових спостережень aі ≤ bі ≤ cі ≤ dі  . Формула Байєса має наступний вигляд:

,
де  P(A) — апріорна імовірність гіпотези A (тобто гіпотези функції розподілу тієї чи іншої лінгвістичної змінної);

P(A|B) — імовірність гіпотези A за умов здійснення події B (тобто визначення реального розподілу) - апостеріорна імовірність;

P(B | A) — імовірність здійснення події B за умов істинності гіпотези A;
P(B) — імовірність здійснення події B.
Важливим наслідком теореми Байєса є формула повної імовірності події, яка залежить від декількох несумісних гіпотез:
.

Тут  імовірність здійснення події B, залежить від декількох гіпотез Ai, якщо відомі ступені достовірності цих гіпотез (наприклад, отримані експериментальні дані), причому за робочу гіпотезу варто прийняти Р(Вk),  яка задовольняє умові

Р(Вk) = max {P(A1)P(B|A1), P(A2)P(B|A2), …, P(AN)P(B|AN)}.

Висновки. Використання наведеного підходу разом з визначенням достовірних меж, в яких можуть знаходитися відповідні оцінки тих чи інших параметрів, дозволяє забезпечити оптимальний менеджмент у сфері поводження з ТПВ.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Nikolaos V. Karadimos, Vassili Loumos, Alessandra Orsoni. Municipal Solid Waste Generation Modeling based on Fuzzy Logic. Proceedings 20th European Conference on Modelling and Simulation. 2006.
2. Єремєєв І.С. Проблеми прийняття рішень в умовах невизначеності під    час моніторингу довкілля. «Системний аналіз та інформаційні технології». Матеріали Х міжнародної науково-технічної конференції. 20-24 травня 2008 року, Київ.
3. Гмурман В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика, — М.: Высшее образование. 2005.

УДК 628.477: 510.22: 658.5
Єремєєв І. С. Менеджмент у сфері поводження з твердими побутовими відходами [Електронний ресурс]  / [Єремєєв І. С., Марчук С.В.] // Збірник наукових статей “ІІІ-го Всеукраїнського з’їзду екологів з міжнародною участю”. – Вінниця, 2011. – Том.1. – С.63–65. Режим доступу: http://eco.com.ua/

Скачати в форматі pdf:

Оцінка: 
0
No votes yet