湿地生态资源利用

基于AHP的水生植物残体资源化利用路径选择评价及案例分析

  • 黄嘉良 ,
  • 胡伟 , *
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胡伟,正高级工程师。E-mail:

黄嘉良(1994—),男,江苏省昆山人,工程师,硕士,从事固废资源化研究。E-mail:

收稿日期: 2025-04-09

  修回日期: 2025-07-15

  网络出版日期: 2026-03-12

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版权所有©《湿地科学》编辑部2026
黄嘉良, 胡伟. 基于AHP的水生植物残体资源化利用路径选择评价及案例分析[J]. 湿地科学, 2026, 24(1): 189-198 [Huang J L, Hu W. AHP-based evaluation and case studies on resource utilization pathway selection for aquatic plant residue. Wetland Science, 2026, 24(1): 189-198

AHP-based evaluation and case studies on resource utilization pathway selection for aquatic plant residue

  • Huang Jialiang ,
  • Hu Wei , *
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Received date: 2025-04-09

  Revised date: 2025-07-15

  Online published: 2026-03-12

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Copyright ©2026 Wetland Science. All rights reserved.

摘要

在一些受污染的水生生态系统中,会出现植物疯长蔓延等问题,随着植物季节枯荣和消亡,会产生一定量的影响水体健康的水生植物残体等固体废弃物,如不对这些固体废弃物及时进行处理,会对水生生态系统生境造成进一步的污染。随着“无废城市”建设的推进,需要寻求水生植物残体资源化利用的途径。为解决路径选择难题,本文构建了基于层次分析法(AHP)的水生植物残体资源化技术评价体系。该评价体系包括技术、经济、环境、社会和政策5个一级指标以及17个二级指标,通过建立系统化的评价模型,以苏州市蓝藻、水葫芦(Pontederia crassipes)等典型水生植物残体为研究对象进行实证分析。研究结果表明,技术指标(权重51%)和碳排放量(环境指标子项,权重17.94%)是影响技术路线选择的关键要素。通过综合评价发现,好氧堆肥(7.215分)在适应高纤维物料特性、市场需求稳定性及设施适配性方面表现最优,其次为厌氧消化(6.416分)和协同焚烧(5.549分)。建议构建“好氧堆肥为主、厌氧消化为辅、协同焚烧托底”的复合处理体系,并结合当地政策支持与产业布局优化。本文可为水生植物残体资源化路径选择提供科学决策依据。

本文引用格式

黄嘉良 , 胡伟 . 基于AHP的水生植物残体资源化利用路径选择评价及案例分析[J]. 湿地科学, 2026 , 24(1) : 189 -198 . DOI: 10.13248/j.cnki.wetlandsci.20250081

Abstract

The sustainable management of aquatic ecosystems faces growing challenges due to the accumulation of plant-derived biomass waste in polluted lakes and reservoirs. Issues such as impaired plant growth, uncontrolled proliferation, seasonal die-off, and rapid decomposition of vegetation contribute to significant accumulations of organic residues. These materials not only deteriorate water quality by releasing nutrients and accelerating eutrophication but also disrupt the ecological balance of freshwater habitats. Without timely and systematic intervention, such residual biomass can cause secondary pollution, further compromising aquatic biodiversity and ecosystem services. Against the backdrop of China’s Zero-Waste City initiative, there is a pressing need to transition from conventional disposal methods toward sustainable, resource-oriented strategies consistent with circular economy principles. To address the challenge of selecting appropriate treatment pathways, this study developed a multi-criteria decision framework based on the Analytic Hierarchy Process (AHP). The framework integrates five fundamental dimensions, including technical economic, environmental, social, and policy criteria, supported by 17 sub-criteria that systematically reflect sustainability priorities and local operational conditions. The model was applied to assess typical forms of aquatic waste, such as cyanobacterial blooms and water hyacinth (Pontederia crassipes) in Suzhou City, a representative urban area in China confronting eutrophication and aquatic vegetation management challenges. The AHP-based weighting results highlighted technical feasibility as the most influential criterion, accounting for 51% of the total decision weight. Among environmental sub-criteria, carbon emissions emerged as a dominant factor with a weight of 17.94%, underscoring the growing importance of low-carbon considerations in technology selection. Using a normalized scoring mechanism, aerobic composting received the highest comprehensive evaluation score (7.215), attributable to its strong compatibility with high-fiber feedstock, steady market demand for compost products, and operational adaptability to local infrastructure. Anaerobic digestion ranked second (6.416), offering appreciable energy recovery benefits though limited by process stability requirements and capital investment. Co-incineration (5.549) scored lower, constrained by its reliance on auxiliary fuels, higher emissions, and public acceptance challenges, positioning it mainly as a contingency option. Based on these findings, the study proposes an integrated and hierarchical management system centered on aerobic composting, supplemented by anaerobic digestion, and incorporating co-incineration as a contingency option. This multi-technology framework is designed to enhance flexibility, resource output, and environmental performance. Further analysis emphasizes the importance of region-specific policy support, industrial symbiosis models, and regulatory incentives to enable technology adoption and scalling. By combining scientific assessment with practical policy insights, this research provides a robust and transferable decision-support tool for advancing sustainable resource utilization of aquatic plant residue in urban and peri-urban contexts.

中国高度重视河湖水生态环境治理工作。“十四五”期间,生态环境部等五部门联合印发《重点流域水生态环境保护规划》[1],明确提出推动污染防治与生态修复协同增效。中国城市湖泊、部分内河河道、湿地等水体流动性较弱,自净能力较差,易出现水质恶化等问题,而水生植物生长通常具有周期性和季节性[2],会出现部分水生植物疯长蔓延等现象,从而产生大量水生植物残体,如芦苇(Phragmites australis)残体、聚集性蓝藻、水葫芦(Pontederia crassipes)等,如不及时清除这些水生植物残体,可能会影响生境中其他植物或生物的生存环境,进而加剧水生态环境恶化[3]
随着“无废城市”建设的推进,城市固体废弃物特别是水生植物残体资源化利用问题逐渐受到关注。早在《江苏省“十三五”太湖流域水环境综合治理行动方案》[4]中,江苏省人民政府就明确提出要加强水生植物的资源化利用。研究发现[5],水生植物残体的资源化利用具有显著的环境效益和经济价值。例如,水生植物残体可通过发酵制备生物质能,其资源化利用方式不仅能够减少环境污染,还能创造经济效益,推动生态产业链的延伸[6]。然而目前在水生态治理过程中,对于挺水植物、沉水植物、漂浮植物等水生植物残体的主要处理方式仍以填埋、焚烧为主,尚未形成系统化的稳定消纳和资源化利用规划,目前相关技术的推广应用仍面临政策支持不足、市场化机制不完善、公众认知度低等现实问题[7]
为探索适合地方实际的资源化处理路径,提升水生植物残体的高值化利用水平,构建可持续、市场化、高效的循环利用体系,本研究基于废弃物物料属性特征,结合当地经济社会条件、环境承载能力、社会需求及政策导向,采用层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP),将定量与定性评价指标相结合,构建水生植物残体资源化利用技术路径评价指标体系,并通过综合评价分析,对水生植物残体资源化利用路径的可行性进行系统评估。本文以苏州市季节性暴发的典型水生植物残体为例进行资源化路径选择评估分析,旨在为水生植物残体的资源化、高值化利用路径选择提供理论支撑和技术参考。

1 数据和方法

1.1 AHP评价法

本文采用的AHP法是由美国著名运筹学家Satty等在20世纪70年代提出来的一种定性与定量相结合的多准则决策方法[8]。作为系统工程领域的重要工具,AHP法以其科学性和实用性在决策分析、系统评价、规划管理等领域得到了广泛应用[9]。AHP法的核心思想是通过构建层次结构模型,将复杂的问题分解为简单的层次结构,从而进行系统分析和比较。这种方法巧妙地将决策者的主观判断转化为客观的量化指标,为多目标决策提供了有力的工具支持[10]。具体而言,AHP法将决策问题的有关元素细分为目标层、准则层和指标层等多个层次,通过建立清晰的层次结构关系,将复杂的决策问题转化为多个易于处理的子问题。
在实际应用中,AHP方法主要分为以下5个步骤[11]
①构建层次结构模型:根据决策问题的特点,将决策目标、决策准则和评价指标按层次关系进行分解和组合,形成一个自上而下的层次结构体系;
②构造判断矩阵:针对各层次之间的关系,采用1~9标度法等方法,通过专家判断或历史数据构造比较矩阵,将决策者的主观判断转化为量化指标;
③计算特征向量和最大特征值:通过矩阵运算,计算各层次的特征向量和最大特征值,从而确定各因素的权重;
④一致性检验:通过计算一致性比率(CR),检验判断矩阵的一致性,确保主观判断的合理性;
⑤综合评价:将各层次的权重进行综合,得出最终的评价结果,从而为决策提供科学依据。
AHP方法的最大优势在于其能够有效处理定性与定量相结合的决策问题,具有较强的灵活性和适用性。它不仅适用于单目标决策,也能够处理多目标、多准则的复杂决策问题。

1.2 水生植物残体资源化利用技术评价指标体系构建

基于科学性、全面性、可比性和可操作性的基本原则,本研究对国内关于有机废弃物资源化的技术进行了系统梳理[12-13],结合水生植物残体资源化工艺的特点,构建了包含技术、经济、环境、社会和政策5个维度的评价指标体系,并在各一级指标下设置了17个二级指标(表1)。
1 Evaluation indicator system for resource utilization technology of aquatic plant residue

水生植物残体资源化利用技术评价指标体系

序号 一级指标 二级指标 指标性质
1 技术指标B1 木质素C1 定量
2 纤维素C2 定量
3 热值C3 定量
4 碳氮比C4 定量
5 蛋白质含量C5 定量
6 污染物含量C6 定量
7 经济指标B2 处理成本C7 定量
8 城市综合实力C8 定性
9 处理周期C9 定性
10 环境指标B3 碳排放量C10 定量
11 排放标准C11 定性
12 副产物处理设施C12 定性
13 社会指标B4 产业布局C13 定性
14 环保意识C14 定性
15 市场需求C15 定性
16 政策指标B5 政策支持C16 定性
17 财政支持C17 定性
技术指标主要表征水生植物残体的理化特性,不同资源化利用途径对原料特性要求各异。木质素和纤维素含量共同决定了水生植物在热化学转化中的适用性[14]。研究表明[15],木质素的稳定复杂结构限制了厌氧消化等微生物处理技术对原料的进一步降解,木质纤维素含量较高的原料具有最低的生化甲烷潜力。对于好氧堆肥而言,调控碳氮比至适宜区间是满足好氧微生物能量需求的关键[16]。水生植物残体中重金属(Cu/Zn/Cd)、病原微生物(大肠杆菌、蛔虫卵等)、微塑料等污染物浓度直接决定了资源化路径的可行性和安全性[17]
经济指标主要反映不同处理工艺在投资、运行费用等方面的特征,包括处理成本、处理周期和城市综合实力等,决定了当地能否进行相关技术处理。在实际应用中,处理成本不仅涵盖初始投资,还包括运营维护、能源消耗等多方面的支出,不同工艺的技术复杂性和规模直接影响成本构成。处理周期则是衡量工艺效率的重要指标,通常与技术成熟度、设备性能等因素密切相关,直接影响项目的整体进度安排。此外,城市综合实力作为决策的重要依据,不仅包括财政状况、技术水平,还包括管理能力、政策支持力度等多维度因素,这些因素共同决定了当地是否具备实施特定技术处理方案的条件[18]。因此,在选择处理工艺时,需要综合考虑经济指标的多维度影响,确保技术方案的可行性和可持续性。
环境指标主要用于评估处理技术对环境的潜在影响。在水生植物残体处理过程中,环境指标主要包括副产物的排放合规性、处理设施的支撑能力以及碳减排效应。具体而言,环境指标的评价体系涵盖碳排放量量、排放标准的符合性以及副产物处理设施的支撑能力。
社会指标主要体现在当地产业布局、市场需求及居民的环保意识上。在具体实践中,社会指标的评估需要综合考虑区域经济结构、产业链上下游企业的分布情况以及市场对环保产品和服务的需求强度。当地是否存在循环经济产业链、环保技术应用的成熟度等因素都会对项目的可行性产生重要影响[19]。同时,居民环保意识的提升程度也决定了项目在实施过程中能否获得社会支持,这通常可以通过问卷调查、公众参与度等数据进行量化评估。
在政策指标方面,政府的政策支持力度往往体现在法规制定、标准出台以及财政补贴等多个层面。例如,地方政府是否会出台针对水生植物残体资源化处理的专项政策、是否会设立专项资金支持相关技术研发和产业化应用等,都是评估政策支持力度的重要维度[20]。此外,政府在税收优惠、土地供给、行政审批等方面的配套政策也会直接影响项目的落地效果。政策支持的持续性和稳定性也是需要重点关注的因素,这将决定项目的长期发展前景。
各级评价指标的建立为水生植物残体资源化利用途径选择提供了多角度、全方位的评价基础。这一评价体系的构建,不仅涵盖了环境效益、经济效益和社会效益等多个维度,还具体细化为处理成本、碳排放强度、当地产业布局情况、财政与支持情况等关键指标,为工艺技术的选择提供了科学依据。在实际对工艺技术的评价中,需要对每项技术进行综合评价。

2 案例与分析

2.1 苏州市水生植物残体处理处置情况

本文以苏州市水体中水生植物残体为例,对其资源化处理技术路径的选择采用构建的指标体系和方法进行评价,以此优选出适合的资源化利用路径。
苏州市作为长江下游重要的经济发达城市,水生态系统的保护与治理一直是城市发展的重点任务。据统计,2022年苏州市打捞蓝藻1.500×105 t,在日常河道保洁中打捞的水葫芦有3.112×105 t、其他水生植物2.005×105 t[21]。这些水生植物残体不仅占用大量空间,还可能对水体生态系统造成二次污染,因此,实现其资源化利用已成为苏州市水环境治理中的重要课题。
调研发现,目前苏州市建有城市有机固废集中处理处置设施,主要包括厌氧发酵、协同焚烧和好氧堆肥3种[22]。其中,厌氧消化是苏州市有机固废集中处理的主要工艺,其次是焚烧和好氧堆肥。这些处理方式各有优缺点:厌氧发酵能够实现资源化利用,产生沼气等可再生能源[23];协同焚烧处理效率高,但可能产生二次污染[24];好氧堆肥则适用于处理量较大的废弃物,但需要较长的处理周期和较大的空间[25]。苏州市现有处理设施的分布和运行情况表明,尽管已具备一定的处理能力,但针对水生植物残体的特性,仍需进一步优化处理工艺,提升资源化利用效率。
根据文献调研及分析,藻类、水葫芦等漂浮植物的理化性质如表2所示[26-30]。这些水生植物残体具有高含水率、高有机质含量、易腐性等特点,这些特性既为资源化利用提供了可能性,也对处理工艺的选择提出了更高的要求。研究表明[31],漂浮植物中的营养元素可以通过厌氧发酵转化为沼气,或者通过堆肥工艺转化为有机肥料,从而实现资源的循环利用。因此,针对苏州市水生植物残体的特性,选择合适的资源化处理技术路径,不仅能够缓解废弃物处理压力,还能为城市可持续发展提供绿色能源和有机肥料,具有重要的经济价值和生态价值。
2 Physicochemical properties of algae and water hyacinth[24-28]

藻类和水葫芦的理化性质[24-28]

指标 藻类 水葫芦
注:–表示文献中未涉及。
含水率/% 90.44±0.20 90~95
木质素/% 5~15
纤维素/% <5~15 25~35
蛋白质/% 42.15±1.79 2.38
热值/(MJ/kg) 14~18 15~18
碳氮比 5∶1~10∶1 20∶1~40∶1
污染物种类 藻毒素、重金属 重金属

2.2 确定各级指标权重

2.2.1 构造判断矩阵

评价指标权重是衡量各指标对评价目标重要程度的关键依据。本研究基于图1所示的层次结构模型,构建了准则层–目标层及指标层–准则层的5个判断矩阵(表3~8)。采用“1~9标度法”进行指标间的两两比较赋值[32]。为确保权重确定的客观性和科学性,本研究特邀10位相关领域专家(涵盖高校、科研院所、政府部门和环保企业)进行问卷赋分,以确定各指标权重。
3 Target layer and criterion layer judgment matrix

目标层–准则层判断矩阵

技术经济环境社会政策
技术15379
经济1/511/335
环境1/33157
社会1/71/31/513
政策1/91/51/71/31
4 Criteria layer B1-indicator layer judgment matrix

准则层B1–指标层判断矩阵

技术指标 木质素 纤维素 热值 碳氮比 蛋白质含量 污染物含量
木质素 1 3 5 3 7 1/3
纤维素 1/3 1 3 1/2 5 1/5
热值 1/5 1/3 1 1/3 3 1/7
碳氮比 1/3 2 3 1 5 1/3
蛋白质含量 1/7 1/5 1/3 1/5 1 1/9
污染物含量 3 5 7 3 9 1
5 Criteria layer B2-indicator layer judgment matrix

准则层B2–指标层判断矩阵

经济指标处理成本城市综合实力处理周期
处理成本123
城市综合实力1/212
处理周期1/31/21
6 Criteria layer B3- Indicator layer judgment matrix

准则层B3–指标层判断矩阵

环境指标碳排放量排放标准副产物处理设施
碳排放量146
排放标准1/413
副产物处理设施1/61/31
7 Criteria layer B4-indicator layer judgment matrix

准则层B4–指标层判断矩阵

社会指标产业布局环保意识市场需求
产业布局143
环保意识1/411/2
市场需求1/321
8 Criteria layer B5-indicator layer judgment matrix

准则层B5–指标层判断矩阵

政策方面政策支持财政支持
政策支持13
财政支持1/31

2.2.2 一致性检验

基于AHP的原理对判断矩阵进行一致性检验,用一致性检验指标(CR)来确认判断矩阵构造是否合理[33]。一致性检验指标的表达式如下:
\begin{document}$ w_i=\left(\prod_{j=1}^nu_{ij}\right)^{\frac{1}{n}}(i=\mathrm{1,2},\cdots,n) $\end{document}
\begin{document}$ W=\sum_{i=1}^nw_i $\end{document}
\begin{document}$ {W}_{i}={w}_{i}/W $\end{document}
\begin{document}$ \lambda_{\mathrm{max}}=\frac{1}{n}\sum_{i=1}^n\frac{\left(Aw\right)_i}{w_i} $\end{document}
\begin{document}$ CI=(\lambda\mathrm{_{max}}-n)/(n-1) $\end{document}
\begin{document}$ CR=CI/RI $\end{document}
式中,ij分别为判断矩阵横向与纵向两类指标因素;uij为因素i和因素j相对于目标的重要值;W为总权重;Wii因素的权重占比;Aw为判断矩阵;wi为权重向量;\begin{document}$ \lambda\mathrm{_{max}} $\end{document}为判断矩阵的最大特征值;CI为一致性指标;n为判断矩阵阶数;RI为随机一致性指标,可查表9获得;CR为判断矩阵一致性检验指标。
9 Values of random consistency index at different orders[34]

随机一致性指标在不同阶数(n)时的取值[34]

n 1 2 3 4 5 6
RI 0.00 0.00 0.58 0.90 1.12 1.24
一般情况下,若CR<0.1,认为判断矩阵具有一致性,据此而计算的值是可以接受的;若CR≥0.1,则认为判断矩阵不符合一致性要求,需要专家重新按判断尺度表进行判断,建立判断矩阵,进行相应计算,直到一致性检验获得通过。

2.2.3 各级指标权重及一致性检验结果

在AHP中,对通过一致性检验的各判断矩阵进行权重计算时,首先需要对每个判断矩阵的各行计算几何平均值。几何平均值的计算公式为各元素值的乘积开n次方,其中n为判断矩阵的维度。计算得到各行的几何平均值后,需要对这些值进行归一化处理,即计算每一行的几何平均值与所有行几何平均值之和的比值,从而得到各指标在该层级上的权重值。
在完成各层级权重值的计算后,需要将准则层和指标层的权重分别相乘,以反映各指标在整个评价体系中的重要性。具体而言,准则层权重反映了各准则在评价体系中的重要性,而指标层权重则反映了各指标在所属准则中的重要性。通过将准则层权重与指标层权重相乘,可以得到各指标在整个评价体系中的综合权重,从而为后续的评价分析提供科学依据。
综合权重计算结果表明(表10),在准则层中,技术指标(B1)的权重最高,为51%,其次是环境指标(B3,26%)、经济指标(B2,13%)、社会指标(B4,6%)和政策指标(B5,3%)。这表明水生植物残体资源化利用路径受技术因素影响最大,不同种类水生植物残体的性质差异显著,直接影响处理方案的选择,需针对性地适配相应的处理技术。同时,环境因素(如碳排放量、副产物的处理设施)和经济因素(处理成本和处理周期)对资源化利用的成本具有重要影响,而社会和政策因素的影响相对较低。
10 Comprehensive weights of all levels in the evaluation system

评价体系各层级综合权重

序号 准则层 权重/% 指标层 综合权重/%
1 技术指标
(B1)
51 木质素 12.75
2 纤维素 5.10
3 热值 2.55
4 碳氮比 7.14
5 蛋白质含量 1.53
6 污染物含量 21.93
7 经济指标
(B2)
13 处理成本 7.02
8 城市综合实力 3.90
9 处理周期 2.08
10 环境指标
(B3)
26 碳排放量 17.94
11 排放标准 5.72
12 副产物处理设施 2.34
13 社会指标
(B4)
6 产业布局 3.78
14 环保意识 0.84
15 市场需求 1.44
16 政策指标
(B5)
3 政策支持 2.25
17 财政支持 0.75
从技术指标的重要性排序来看,污染物含量权重占比最高,木质素含量次之,碳氮比、纤维素含量、热值和蛋白质含量依次递减。污染物含量作为制约资源化处理处置的核心指标,直接决定了处置的安全性和合规性;在经济指标方面,处理成本权重最高,其次为城市综合实力和处理周期。这主要是因为处理成本的高低能够直接影响下游企业的利润;环境指标的重要性排序为碳排放量、排放标准和副产物处理设施。碳排放量权重最高,反映了“双碳”目标背景下,碳减排效益在资源化处理方案规划中的核心地位;社会指标的重要性排序为产业布局、市场需求和环保意识;政策指标的重要性排序为政策支持和财政支持。
表11可知,各层级的一致性检验均小于0.1,说明各层级的判断矩阵构造合理,可以参照表10的内容进行判断与参考。
11 Summary of consistency inspection results at various levels

各层级一致性检验结果

层级 最大特征值 一致性比率
注:–表示无数据。
准则层 5.237 0.052
技术指标 6.286 0.057
经济指标 3.009 0.008
环境指标 3.053 0.046
社会指标 3.018 0.016
政策指标

2.3 苏州市水生植物残体资源化路径评分结果

邀请专家基于蓝藻、水葫芦的理化特性及苏州市城市有机固废处理处置现状条件,对厌氧消化、好氧堆肥、协同焚烧及饲料制备等不同资源化利用路线的二级指标进行评分,并与表10权重因子相乘加和后得出各资源化利用工艺路线的综合评分,评分结果如表12所示。
12 Scoring results for resource utilization pathways of aquatic plant residuals in Suzhou City

苏州市水生植物残体资源化处理路径评分结果

二级指标厌氧消化协同焚烧好氧堆肥饲料制备
木质素6875
纤维素5885
热值6943
碳氮比8696
蛋白质含量3149
污染物含量7683
处理成本4765
城市综合实力7876
处理周期7937
碳排放量6187
排放标准6776
副产物9287
产业布局8874
环保意识7776
市场需求9665
政策支持9255
财政支持9374
综合分数6.4165.5497.2155.103
结果显示,有机废弃物资源化处理方式综合评分依次为好氧堆肥(7.215)、厌氧消化(6.416)、协同焚烧(5.549)、饲料制备(5.103)。虽然厌氧消化技术是苏州市当前处理城市有机固废的主流技术,但好氧堆肥技术为本次处理苏州市日常水生植物残体(蓝藻、水葫芦)的最优推荐处理方式,这主要是因为水葫芦等水生植物具有较高的纤维素和木质素含量[35],好氧堆肥技术通过微生物作用,能够将这些有机物质转化为稳定的腐殖质,最终形成高质量的有机肥。这种处理方式不仅能够实现废弃物的无害化处理,还能将其转化为具有经济价值的产品。苏州市现有农业种植基地对有机肥的需求量较大,市场前景广阔。同时,苏州市已建成多座污泥堆肥厂,相关设施设备能够较好地适配水生植物残体的处理需求,这为好氧堆肥技术的推广提供了良好的硬件基础。厌氧消化技术可以作为次优方案进行选择。通过厌氧消化,可以高效降解蓝藻等高蛋白物料,能源回收(沼气)显著,且处理周期较短。

3 讨 论

3.1 专家评分层级权重分析

权重分配结果清晰地揭示了影响水生植物残体资源化路径选择的决策偏好。技术指标被赋予最高权重(51%),这直接反映了水生植物残体本身理化性质的复杂性(如高木质素、纤维素含量)是选择处理技术的首要制约因素,不同的物料特性要求适配差异化的处理工艺。环境指标权重次之(26%),其中碳排放量这一指标获得了高达17.94%的综合权重,成为所有二级指标中最具影响力的因素之一。这一结果凸显了在“双碳”目标背景下,碳减排效益已成为评估资源化技术的核心环境考量。
从具体指标来看,“污染物含量”指标在技术指标中权重最高,表明资源化利用路径的安全性与合规性是技术可行性的底线要求。“木质素含量”的高权重则指向其作为生物降解过程关键限制因素的特性,直接影响好氧堆肥、厌氧消化等生物处理技术的效率。在经济维度,“处理成本”的显著权重体现了项目短期经济可行性的现实压力。
综上所述,权重分析表明,当前对于水生植物残体资源化路径的决策,是一个在确保处理安全(污染物控制)和技术适配(物料特性)的基础上,高度重视碳减排效益,并兼顾经济成本的综合权衡过程。这一权重结构与“无废城市”建设和“双碳”目标的政策导向深度契合,能够指导资源化利用实践向更加绿色、低碳和可持续的方向发展。

3.2 苏州市水生植物残体资源化路径分析

根据AHP评价体系对苏州市水生植物残体(蓝藻、水葫芦等)资源化处理路径的评分结果,好氧堆肥成为综合评分最高的途径,这主要得益于其在技术适配性、市场需求度和设施基础三方面的优势。
苏州市打捞的水葫芦等水生植物具有高纤维素、高木质素的物料特性。好氧堆肥技术通过微生物降解,能有效将这些纤维类有机质转化为稳定的腐殖质,同时好氧堆肥的高温环境可以显著降低植物残体中的有毒有害物质。此外,苏州市及其周边地区农业种植基地对有机肥存在稳定需求,能够为好氧堆肥产物提供良好的消纳渠道,产品市场明确。
对于蓝藻等高蛋白质含量的水生植物残体来说,厌氧消化能高效产生沼气,实现能源回收,具有明显的经济效益和环境效益。目前苏州市现有的厌氧消化设施已具备一定的处理能力,调研得知,苏州市内共有处理设施8座,主要用于厨余垃圾的集中处理。依托现有的厌氧消化设施将水生植物残体与餐厨垃圾协同厌氧消化,可以显著提升沼渣的品质。然而该技术受木质素抑制影响较大,在处理高纤维物料时可能需要增加预处理环节,增加了复杂性和成本,因此作为辅助路径较为合适。
协同焚烧技术处理量大、周期短,但需与现有污泥干化焚烧设施进行协同,目前苏州市已建成污泥干化焚烧设施14座,处理规模可达1.33×106 t/a[36],而苏州污泥处理量约1.006 7×106 t/a[37],还存在处理量富余,因此可作为水生植物残体托底处理方案,当好氧、厌氧处理设施满负荷的情况下,可协调市内空余的焚烧设施进行托底处置。
随着苏州市人民政府对城乡有机废弃物处理处置资源化利用的愈发重视,苏州市已逐步成功构建了多个城乡有机废弃物处理与利用示范基地。通过建立10座藻水分离站,形成了8 660 t/d的处理规模,实现了餐厨垃圾与水生植物残体(包括蓝藻、水草等)的协同好氧发酵处理。目前,资源化产品已投入市场,综合利用率达79.89%。剩余的蓝藻及水生植物则通过焚烧发电实现能源化利用,资源化利用率达100%。
本研究构建的系统性指标体系具有较强的适应性,能够有效匹配苏州市水生植物残体的资源化利用实践。基于苏州市现有城市固废处理能力,本研究提出的多元化处理体系以好氧堆肥为主导,配合厌氧消化技术为辅助,形成优势互补的技术组合,可充分挖掘苏州市水生植物残体的资源化利用潜力。同时,构建协同焚烧技术作为应急处理保障机制,确保水生植物残体处理体系的稳定运行和可靠保障。通过多元化技术的有机整合,能够实现经济效益、环境效益和社会效益的最优平衡,为苏州市水生植物残体资源化利用提供系统性解决方案。

4 结 论

本研究通过AHP法构建了包含5个维度和17个指标的评价体系,该体系能够有效整合定量与定性指标,具有较强的科学性和适用性。权重分析结果表明,技术指标(占比51%)和碳排放量(占比17.94%)是影响决策的核心要素,这与当前“双碳”目标和污染防治协同要求高度契合。
苏州市水生植物残体处理技术路线的优选研究结果表明,好氧堆肥技术综合评分最高(7.215分),特别适用于处理蓝藻、水葫芦等高纤维物料。该技术在碳氮比调控方面的显著优势(权重7.14%)以及成熟的有机肥市场为其主要竞争力。厌氧消化技术(6.416分)在处理高蛋白物料时具有沼气回收优势,但受木质素抑制(权重12.75%)影响较大,需进行预处理。协同焚烧技术(5.549分)虽具有较强的处理能力,但存在碳排放量和政策支持方面的明显短板,建议将其作为应急托底方案。
针对苏州市水生植物残体的资源化处理,建议构建“好氧堆肥为主、厌氧消化为辅、协同焚烧托底”的复合处理体系,根据不同物料的特性(如藻类高蛋白质含量、水葫芦高纤维素含量)进行分类处理。同时,应着力完善有机肥产业链和碳交易机制,推动实现市场化运营,为水生植物残体资源化处理提供可持续发展的保障。
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