Un nuovo quadro fuzzy per la selezione tecnologica di impianti sostenibili di trattamento delle acque reflue basato sulla metodologia TODIM nello sviluppo delle aree urbane

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 8800 (2022) Citare questo articolo

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La selezione tecnologica ottimale degli impianti di trattamento delle acque reflue (WWTP) richiede l’adozione di approcci scientifici basati sui dati che soddisfino i requisiti di sostenibilità dell’ecosistema urbano. Tali approcci dovrebbero essere in grado di fornire informazioni utili ai decisori vincolati da fattori quali la crescita della popolazione, la scarsità di territorio e la perdita di funzionalità degli impianti di trattamento delle acque reflue. Il quadro di questo studio propone un modello ibrido fuzzy multi-criterio decisionale (MCDM) costituito dal processo di gerarchia analitica (AHP) e TODIM (un acronimo in portoghese di processo decisionale interattivo e multi-criterio) utilizzando serie alpha cut che tiene conto dell’avversione al rischio dei decisori (DM) per superare le incertezze delle condizioni ambientali. La letteratura fino ad oggi indica che lo studio è il primo a presentare come viene affrontato un processo decisionale sistematico interpretando l’interazione dei criteri per la selezione della tecnologia di trattamento delle acque reflue attraverso la funzione di appartenenza della Prospect Theory. La metodologia proposta rivela che il criterio di riferimento principale manipola altri sottocriteri in base alla funzione del comportamento di avversione al rischio. Gli insiemi fuzzy basati sulle serie alpha cut vengono utilizzati per valutare sia il peso dei criteri che il rango delle alternative nel processo decisionale per ottenere soluzioni di compromesso in condizioni di incertezza. I gradi di dominanza delle alternative sono raggiunti dal TODIM fuzzy integrato con il processo di gerarchia analitica fuzzy (FAHP) che affronta l'incertezza dei giudizi umani. Secondo i risultati della classifica determinati dal grado di dominanza delle alternative, il processo anaerobico-anossico-ossico (A2O) senza pre-chiarificazione è risultato il processo più efficace in relazione al costo di smaltimento dei fanghi (C25) calcolato come criterio di riferimento. La classifica di quattro impianti di depurazione a grandezza naturale in una città metropolitana di un paese EMEA sulla base di 24 sottocriteri elencati sotto i quattro criteri principali, vale a dire le dimensioni della sostenibilità, viene utilizzata come caso di studio per verificare l'utilità dell'approccio fuzzy. Motivato dal divario della letteratura relativo alla mancata considerazione del comportamento psicologico dei DM nel problema della selezione della tecnologia per il trattamento delle acque reflue, viene discusso come il modello ibrido MCDM proposto possa essere utilizzato riflettendo la percezione del rischio umano nella selezione della tecnologia di trattamento delle acque reflue per lo sviluppo delle aree urbane. .

Lo sviluppo economico dovrebbe essere bilanciato con la tutela delle risorse naturali e la sostenibilità ambientale per contribuire all’economia circolare. Le acque reflue sono definite come una risorsa preziosa per lo sviluppo ecologico ed economico dei paesi in termini di sostenibilità1. La crescente importanza dell’urbanizzazione sostenibile nei paesi in via di sviluppo e il rapido esaurimento delle risorse con l’aumento della popolazione richiedono una valutazione razionale della necessità di impianti di trattamento delle acque reflue e della sostenibilità degli impianti esistenti al fine di ridurre al minimo i rischi derivanti dalla possibile crisi idrica nei paesi in via di sviluppo. prossimo futuro. Il trattamento delle acque reflue fornisce un contributo importante allo sviluppo sostenibile in termini di protezione delle risorse idriche, gestione efficace dei rifiuti e apertura all’uso delle energie rinnovabili2. Aumentare la percentuale di tecnologie sicure e più appropriate per il trattamento delle acque reflue domestiche e industriali è considerato uno degli obiettivi ampliati degli Obiettivi di sviluppo sostenibile (SDG) entro il 20303.

La scelta ottimale della tecnologia per il processo di trattamento delle acque reflue può essere ottenuta solo garantendo il giusto investimento per la giusta regione, tenendo conto del beneficio pubblico e della consapevolezza sociale. Nella vita reale, la scelta della tecnologia ottimale per gli impianti di trattamento delle acque reflue dipende direttamente dalla conoscenza, dall'esperienza e dalla competenza dei decisori4. Le incertezze legate alle previsioni delle condizioni economiche, sociali e ambientali possono avere effetti manipolativi sugli atteggiamenti degli stakeholder (ad esempio, avversione al rischio o assunzione di rischi nel prendere decisioni) e portare a limitazioni nel processo decisionale razionale che richiede una conoscenza sufficiente delle condizioni prevalenti5. Per questo motivo, la motivazione di questo studio è quella di superare i limiti dell’imprevedibilità del comportamento umano causati dall’incertezza riflettendo le prospettive di avversione al rischio dei decisori competenti in un modello decisionale proposto per la selezione della tecnologia più appropriata per le acque reflue. impianti di trattamento (WWTP). In generale, i problemi MCDM del mondo reale legati all’ambiente dovrebbero essere visti come problemi di natura confusa, inclusi obiettivi, dimensioni, attributi e alternative6. I decisori confrontano le due alternative sulla base di dati qualitativi e quantitativi e decidono sull'idoneità di una tecnologia di trattamento delle acque reflue in relazione a diverse esperienze professionali come la valutazione dell'impatto ambientale, la costruzione, la progettazione e il funzionamento. Quando si valutano le prospettive di esperienze diverse, vengono utilizzati dati linguistici che riflettono quelli qualitativi, poiché il predominio di una tecnologia rispetto a un'altra non può essere espresso in valori nitidi7. Inoltre, esprimere i pesi dei criteri, il peso dei valutatori e il giudizio dei valutatori come variabili linguistiche è il modo più preferibile rispetto ai dati quantitativi per evidenziare la complessità delle condizioni socioeconomiche e socioculturali, l'applicabilità della tecnologia e la disponibilità delle innovazioni8. Per far fronte all'incertezza che deriva dalla soggettività delle valutazioni linguistiche, i dati linguistici vengono espressi con insiemi fuzzy e resi utilizzabili per operazioni matematiche9. Gli insiemi fuzzy consentono non solo la valutazione delle alternative, ma anche l'espressione di criteri decisionali per la ponderazione in ambienti incerti10. Coerentemente con tutte queste informazioni, la teoria degli insiemi fuzzy offre vantaggi nel tollerare l'ambiguità dei giudizi umani, le incertezze e le informazioni imprecise o insufficienti riguardanti dati quantitativi e qualitativi.