Từ khóa: Hệ thống XLNT, nước thải, MOORA và AHP.

Ngày nhận: 30/12/2023. Sửa chữa: 7/2/2023. Duyệt đăng: 2/3/2023.

Selecting methods for reforming domestic wastewater treatment facilities using MOORA and AHP    

Abstract:       

    Water pollution has emerged as a critical concern, necessitating effective measures for its mitigation. This study employs the MOORA and AHP methods, in conjunction with expert input, to facilitate decision-making in selecting an appropriate solution for enhancing the domestic wastewater treatment system at a textile factory located in Tan Uyen City, Binh Duong Province. The study findings indicate that the MOORA method presents an optimal alternative for upgrading the wastewater treatment system through the implementation of aerobic and anoxic biotechnologies.

Keywords: Domestic wastewater, wastewater, MOORA, AHP.           

JEL Classifications: Q51, Q52, Q55, Q58.

    Nước là một tài nguyên vô cùng phong phú và quý giá đối với con người [1]. Mặc khác, mọi hoạt động kinh tế và dân sinh đều sản sinh ra nước thải sinh hoạt [2]. Hiện nay, Việt Nam là một trong 5 nhà xuất khẩu dệt may hàng đầu thế giới với thị phần 4%-5%. Thị trường xuất khẩu chính của Việt Nam là Hoa Kỳ, EU và Nhật (chiếm trên 75% kim ngạch xuất khẩu hàng năm) với các sản phẩm may mặc chủ yếu là các sản phẩm từ bông và sợi tổng hợp cho phân khúc thị trường cấp trung và thấp [3].

    Theo thống kê Tập đoàn dệt may Việt Nam (VINATEX) trong năm 2019, Việt Nam có 5,982 công ty dệt may, với lực lượng lao động chiếm hơn 20% lao động trong khu vực công nghiệp và gần 5% tổng lực lượng lao động toàn quốc. Phần lớn các công ty được đặt tại miền Nam (62%), còn lại nằm ở miền Bắc (30%), miền Trung và Tây Nguyên (8%). Trong đó, các công ty may chiếm tỷ trọng lớn (70%), còn lại là các công ty dệt (17%), kéo sợi (6%), nhuộm (4%), và ngành công nghiệp hỗ trợ (3%) [4]. Ngành may mặc có số lượng công nhân lớn nên nước thải phát sinh ra môi trường là vấn đề chính. Công ty may mặc tại Tân Uyên, Bình Dương có ngành nghề kinh doanh chính là "May trang phục (trừ trang phục từ da lông thú)", sản xuất hàng thời trang cho các thương hiệu nổi tiếng trên thế giới. Hiện nay, công nghệ xử lý nước thải tại công ty đã không còn đáp ứng được quy chuẩn nước thải đầu ra. Do đó, cần đề xuất phương án cải tạo hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt mới phù hợp với hiện trạng phát sinh nước thải và quy chuẩn nguồn tiếp nhận. Tuy nhiên, công nghệ xử lý nước thải hiện nay rất đa dạng và khó lựa chọn giữa các công nghệ có sự tương đồng.

    Việc lựa chọn một công nghệ xử lý nước thải phụ thuộc vào nhiều vấn đề như kinh tế, xã hội, môi trường và kỹ thuật. Để giải quyết vấn đề này, công cụ hỗ trợ ra quyết định đa tiêu chí thường được sử dụng. Các công cụ phân tích đa tiêu chí được sử dụng phổ biến hiện nay như: đánh giá tỷ lệ phức tạp (COPRAS) [5], tối ưu hóa đa mục tiêu trên cơ sở phân tích tỷ lệ (MOORA) [6], trọng số cộng đơn giản (SAW) [7], TODIM [8], PROMENTHEE và VIKOR. Trong số các phương pháp hỗ trợ đa tiêu chí, thì MOORA là phương pháp nhận được nhiều sự quan tâm. Do đó, trong nghiên cứu này được sử dụng để lựa chọn công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt cho công ty may mặc.

2. Dữ liệu và phương pháp nghiên cứu

2.1. Dữ liệu

    Dữ liệu sử dụng thu thập từ kết quả quan trắc môi trường định kỳ, tính toán, tham vấn chuyên gia, dữ liệu hoạt động sản xuất kinh doanh của Công ty may mặc tại Tân Uyên, Bình Dương năm 2021 và 2022.

2.2. Phương pháp MOORA

Phương pháp MOORA được giới thiệu lần đầu tiên bởi Brauers năm 2004. Đây là một kỹ thuật tối ưu hóa đa mục tiêu có thể áp dụng thành công để giải quyết các vấn đề hỗ trợ ra quyết định phức tạp trong môi trường, trong đó các mục tiêu có thể xung đột nhau. MOORA trên cơ sở phân tích tỷ lệ gồm các bước được nêu trong nghiên cứu của Willem Brauers (2004) [9]:

    Bước 1. Tính các giá trị chuẩn hóa p_ij với mọi i = 1,2,...,m và j = 1,2,...,n, theo công thức sau:

    Bước 2. Tính các độ Entropy e_j của mỗi tiêu chí Cj với mọi j = 1,2,...,n theo công thức sau:

    Ở đây, tiêu chí trọng số có thể được ước tính bằng cách sử dụng phương pháp AHP

    Bước 3. Tính các trọng số w_j của mỗi tiêu chí C_j với mọi j = 1,2,...,n theo công thức sau:

    Bước 4. Tính ma trận ra quyết định được chuẩn hóa: , trong đó với mọi i = 1,2,.., m và j = 1, 2, .., n

    Bước 5. Tính các ma trận ra quyết định sau khi đã chuẩn hóa với các trọng số  trong đó  

    Bước 6. Tính toán 

    Trong đó B là tập hợp các tiêu chí lợi ích và NB là tập hợp các tiêu chí không lợi ích, với mọi i = 1,2,.., m.

    Bước 7. Tính toán các giá trị ưu tiên  

     Bước 8. Xếp hạng các phương án 

2.3. Phương pháp AHP

    Phương pháp phân tích thứ bậc (Analytic Hierarchy Process- AHP) là một trong những phương pháp tính toán trọng số áp dụng cho các bài toán ra quyết định đa mục tiêu được đề xuất bởi Thomas L. Saaty. AHP là một phương pháp định lượng, dùng để sắp xếp các phương án quyết định và chọn một phương án thỏa mãn các tiêu chí cho trước [10]. Phương pháp AHP là phương pháp tối ưu nhất để xác định trọng số thỏa mãn cả 2 yêu cầu khách quan (tính nhất quán và thống kê) và chủ quan (mức ưu tiên trong phát triển hiện nay). Trong phương pháp này, việc so sánh dựa trên các câu hỏi: “A gấp mấy lần B”, “C quan trọng gấp mấy lần B” [11]

    Các bước xác định trọng số bằng phương pháp AHP như sau:

- Ta có các chỉ thị thích ứng được xem xét liên hệ trọng số của mỗi chỉ thị trong một nhóm chủ đề j đối với mục tiêu thích ứng với biến đổi khí hậu (G). Thiết lập các chủ đề I_J (j= 1, 2, 3, …, n).

- Tiến hành đánh giá so sánh bắt cặp mức độ quan trọng của từng chủ đề theo thang điểm từ 1 - 9) [12]. Cụ thể như sau:

Bảng 1. Giá trị đánh giá của Saaty trong so sánh bắt cặp

A =   ,

    Tính tổng mức độ ưu tiên của từng cột và xác định trọng số:

, …. , w_i = a_ij /  . Vector trọng số thu được là các yếu tố: W₁₁, W₂₂, W₃₃, … W_nn. W = (W₁₁, W₂₂, W₃₃, … W_nn) =  = 1

    Tiến hành kiểm tra độ nhất quán ma trận đánh giá so sánh giữa các chủ đề.

    Ta có vectơ trọng số   = [ ] và ma trận A từ ma trận đánh giá tầm quan trọng. 

    Tính nhất quán của ma trận A được tính như sau:

    Tính tổng vectơ trọng số W của từng hàng để có vectơ B:  =  

    Chia mỗi phần tử của vectơ B cho thành tố tương ứng trong vectơ W (W₁₁, W₂₂, W₃₃, … W_nn) cho ta vectơ mới c:   = , l_max là trung bình của các thành tố của vectơ c: l_max =     . Sau đó tính chỉ số nhất quán theo công thức: CI =  

    Tính tỷ số nhất quán CR = CI/RI, CR < 0,1 ma trận đánh giá là hợp lý, ngược lại ta phải tiến hành đánh giá ở cấp tương ứng. Trong đó RI được lấy theo bảng giá trị sau:

Bảng 2. Thang hệ số RI

3.1. Tiêu chí lựa chọn phương án nâng cấp, cải tạo hệ thống xử lý nước thải

    Các tiêu chí để lựa chọn phương án cải tạo hệ thống xử lý nước thải bao gồm 9 tiêu chí [13]:

Bảng 3. Tiêu chí lựa chọn phương án cải tạo hệ thống xử lý nước thải

Chú thích: tiêu chí “+” là tiêu chí tích cực (giá trị càng lớn càng tốt), “-“ là tiêu chí tiêu cực (giá trị càng lớn càng bất lợi).

    Trọng số cho các tiêu chí được xác định bằng phương pháp AHP. Điểm so sánh cặp của các tiêu chí được thực hiện thông qua ý kiến khảo sát của 03 chuyên gia trong lĩnh vực môi trường. Điểm trung bình tầm quan trọng so sánh cặp của 03 chuyên gia cho từng tiêu chí được sử dụng là điểm so sánh cặp cho các tiêu chí như sau:

m_C1 =  = 1 × 5 × 7 × 9 × 7 × 2 × 3 × 3 × 3 = 11.9070

 =  =  = 3,66

    Theo cách tương tự, trung bình hình học các tiêu chí lựa chọn phương án cải tạo hệ thống xử lý nước thải thu được như sau: {m_C1, m_C2, m_C3, m_C4, m_C5, m_C6, m_C7, m_C8, m_C9} = {0,80, 0,38, 0,21, 0,44, 1,66, 1,80, 1,80, 1,80}. Trọng số được xác định dựa vào giá trị trung bình hình học của các tiêu chí thu được. Chẳng hạn, trọng số tiêu chí chi phí đầu tư:

    Tương tự, trọng số cho các tiêu chí còn lại được xác định: {W_C1, W_C2, W_C3, W_C4, W_C5, W_C6, W_C7, W_C8, W_C9} = {0,29, 0,06, 0,03, 0,02, 0,03, 0,13, 0,14, 0,14, 0,14}.

    Ma trận đánh giá độ nhất quán được thiết lập thông qua nhân trọng số và ma trận tầm quan trọng các tiêu chí để thu được vectơ B:  =  = [2,27; 0,36; 0,28; 0,18; 0,38; 1,36; 1,36; 1,36; 1,36]. Chia mỗi phần tử của vectơ B cho trọng số tương ứng trong vectơ W thu được vector mới c: [9,50; 9,89; 9,38; 10,60; 11,03; 10,23; 9,47; 9,47; 9,47]. Tính trung bình của các thành tố của vectơ c thu được giá l_max = 9,89. Chỉ số nhất quán của ma trận tầm quan trọng của các tiêu chí được xác định: . Tỷ số nhất quán CR thu được: Theo Tarek M. Zayed và Daniel W.Halpin [14], CR = 0,08 < 0,1 thì ma trận tầm quan trọng của các tiêu chí là nhất quán và phù hợp. Do đó, trọng số cho các tiêu chí thu được cho các tiêu chí lựa chọn phương án cải tạo là phù hợp.

3.3. Lựa chọn phương án cải tạo hệ thống xử lý nước thải

    Một số dữ liệu được tính toán các tiêu chí lựa chọn các phương án cải tạo hệ thống xử lý nước thải được tham vấn từ các kỹ sư của Công ty TNHH Môi trường Kaizen và Công ty TNHH O&M. Điểm đánh giá định lượng thang điểm từ 1 - 10 (1 là thấp nhất, 10 là điểm cao nhất) như sau:

    Sau đó, nhân trọng số và giá trị chuẩn hóa của từng tiêu chí ta thu được ma trận quyết định cho các phương án cải tạo hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt. Sau khi nhân trọng số và giá trị chuẩn hóa của từng tiêu chí, ta thu được P_i, R_i, Q_i và xếp hạng theo phương pháp MOORA như sau:

Bảng 7. Các kết quả tính toán Pi, Ri, Qi và xếp hạng

4. Kết luận

    Sử dụng các phương pháp thu thập dữ liệu và phương pháp MOORA để giải quyết phương án cải tạo hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho Công ty may mặc tại Tp. Tân Uyên, tỉnh Bình Dương. Chỉ số MOORA cho kết quả phương án tối ưu là cải tạo hệ thống xử lý nước thải theo công nghệ sinh học hiếu khí kết hợp thiếu khí hiện hữu.

Đặng Tuấn Hải, Nguyễn Hiền Thân

Khoa Khoa học quản lý, Đại học Thủ Dầu Một

(Nguồn: Bài đăng trên Tạp chí Môi trường, số Chuyên đề Tiếng Việt 1 năm 2023)

Tài liệu tham khảo

[1] Lê Hoàng Việt; Võ Thị Châu Ngân, “Giáo Trình Kỹ Thuật Xử Lý Nước Thải,” trong Tập 1, Cần Thơ, Nhà Xuất Bản Cần Thơ, 2014, tr. 1-3.

[2] Lâm Minh Triết, “Giáo trình xử lý nước thải đô thị & công nghiệp,” Thành phố Hồ Chí Minh, Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia, 2006, tr. 1-25.

[3] Nguyễn Anh Vũ, “Ngành Dệt May Việt Nam,” Tạp Chí Hiệp Hội Dệt May Việt Nam (VITAS), 04, 2020.

[4] Hà Cẩm, “Triển vọng kinh doanh của ngành dệt may trong năm 2019,” Tập đoàn dệt may Việt Nam, 30 09 2019. Truy cập: http://vinatex.com.vn/.

[5] Shubham D. A., "Multi-attribute sustainability assessment of wastewater treatment technologies using combined fuzzy multi-criteria decision-making techniques," Journal of Cleaner Production, vol. 357, no. 10, p. 131849, 2022.

[6] Gadakh V. S., "Application of MOORA method for parametric optimization of milling process," International Journal of Applied Engineering Research, vol. 1, no. 4, pp. 743-758, 2011.

[7] Vyas G. S. and Misal C. S., "Comparative study of different multi-criteria decision-making methods," International Journal on Advanced Computer Theory and Engineering, vol. 2, no. 4, pp. 9-12, 2013.

[8] Rangel, L.A.D., L.F.A.M. Gomes, and B.C.d.S. Souza, A Comprehensive Evaluation of Engineering Students by a Multicriteria Methodology. IJORN3, 2014. 3: p. 45-60.

[9] Willem B., “Optimization methods for a stakeholder society. A revolution in economic thinking by multi-objective optimization,” Technological and Economic Development, Vol. 15, no. 2, pp. 352-375, 2004.

[10] Thomas L. Saaty, "Decision making with the Analytic Hierarchy Process," Int. J. Services Sciences, vol. 1, no. 1, pp. 83-98, 2008.

[11] Nguyễn Kim Lợi và Trần Thống Nhất, Hệ thống thông tin địa lý phần mềm Arcview 3.3, Hồ Chí Minh: NXB Nông nghiệp, 2007.

[12] Damjan K. and Peter G., "Fuzzy AHP assessment of water management plans," Water Resources Management, vol. 22, no. 7, p. 877–894, 2008.

[13] Bộ Tài nguyên và Môi trường, “Thông tư 25/2019/TT-BTNMT về việc quy định chi tiết thi hành một số điều của Nghị định 40/2019/NĐ-CP ngày 13/5/2019 của Chính phủ,” Hà Nội, 2019.

[14] Zayed T. M., Halpin D. W., “Quantitative assessment for piles productivity factors,” Journal of Construction Engineering and Management, tập 3, số 130, pp. 405-414, 2004.