楊 卓

(河北聯(lián)合大學建筑與工程學院,河北 唐山063009)

0 引 言

我國已建成的污水處理廠80%以上采用活性污泥法。這種傳統(tǒng)的污水處理技術存在著能耗大、運行費用高、基建費用大、剩余污泥量大、帶來二次污染等問題。針對小城鎮(zhèn)污水處理的特殊性,比如水量不大,水質水量不穩(wěn)定,管理水平不高等特點和當?shù)厥芗{水體的實際環(huán)境功能,因地制宜的選擇適合小城鎮(zhèn)的污水處理方法。由于存在著技術、經濟、管理方面的眾多不定性因素,無法運用常規(guī)的數(shù)學方法進行定量的計算。本文是運用了層級分析法,采用專家打分的方法對某污水廠的污水處理工藝進行選擇。建立了一個3層次9指標4方案的層次分析模型。從技術、經濟和管理三個方面對BAF工藝、orbal氧化溝、CASS工藝、A/A/ O工藝進行綜合評價,以選取最優(yōu)方案。

1 層次分析法的原理及步驟

層次分析法[1～3]是一種有效的多目標,多準則的決策分析方法。層次分析法的信息基礎是問題所帶的數(shù)據(jù)資料和人們的評價依據(jù),通過這些基礎信息,把所要分析的對象轉化為遞階層次結構。在每一層次上,可按其上一層的對應準則要求,對該層元素進行逐隊比較,依照規(guī)定的標度定量化后寫成矩陣的形式,即構造成判斷矩陣。為了考慮層次分析得到的結果是否合理,需要對判斷矩陣進行檢驗,經過檢驗得到的結果即可認為是可行的。目前此方法常被運用于小城鎮(zhèn)污水處理技術的選擇[3～4]。

層次分析法的基本步驟如下:

1)建立遞階層次結構模型;

2)準則層和指標層影響因素權重賦值;

3)形成判斷矩陣;

4)層次單排序及其一致性檢驗;

5)方案的綜合排序。

2 層次分析法的應用

2.1 項目建設背景

依托優(yōu)越的地理環(huán)境,良好的自然環(huán)境,豐富的自然資源,該地區(qū)經濟建設有了顯著發(fā)展?？墒?隨著社會經濟的快速發(fā)展,污水量逐年增加,排水設施不符合排水要求,城區(qū)內沒有形成完整的排水系統(tǒng)。生產、生活污水通過城區(qū)合流排水管及明溝排入縣城周圍的水坑及周邊河流中,未經處理的污水對當?shù)丶爸苓叺沫h(huán)境產生了不良影響。為保護人民的身體健康,必須不斷完善排水系統(tǒng),修建污水處理廠,從根本上解決地區(qū)水污染問題,為縣城居民創(chuàng)造良好的生活環(huán)境。

從行業(yè)發(fā)展趨勢看,建設十幾甚至幾十萬立方米/日處理能力,服務面積幾十平方公里的污水處理廠,已經逐步被小于十萬立方米/日處理能力的污水處理廠所取代。相比之下小規(guī)模的污水處理廠主要優(yōu)勢在于:配套管網規(guī)模小,減少了配套投入和系統(tǒng)運營成本;便于就地進行污水再生利用。

2.2 方案層的選擇

根據(jù)確定的進出水水質要求,污水處理廠所選處理工藝應具有以下功能:

1)能降解有機物并具有硝化功能,使出水中的BOD5、CODcr達標,并使出水中的氨氮降至25mg/L以下(12℃以上)。

2)應具有除磷功能。

3)應使污水處理過程中產生的污泥基本達到穩(wěn)定。

4)不但能滿足現(xiàn)狀出水水質的要求,而且應該便于改造,為將來再生水回用做好準備。

根據(jù)污水水量和污水處理工藝的選擇標準,本文選取改良式氧化溝、CASS工藝、A/A/O工藝、曝氣生物濾池四種方法進行方案比選,最終確定處理方案。

2.3 指標體系的建立

建立層次結構模型[5],A層是總目標層,即適合古冶區(qū)污水處理廠的處理技術。B層是實現(xiàn)總目標層(A)的三個準側層,分別為技術性能B1,經濟效益B2,管理水平B3。C層為指標層,即為了達到總目標層和準則層的要求而確定的各種條件,包括占地面積、總投資、土建工程;剩余污泥穩(wěn)定性、出水水質、脫氮除磷效果;改擴建難易度、運行管理難易度、工藝流程這9項為指標層。D層是方案層,包括曝氣生物濾池,orbal氧化溝、CASS工藝、A/A/O工藝。

圖1 方案綜合評價圖

2.4 權重的計算

確定每個元素對上一層元素的重要性,采用1～9及其倒數(shù)的標度方法,構造判斷矩陣并計算每個元素對于上一層元素的權重。并計算判斷矩陣的最大特征值,計算其滿意程度。1表示兩個因素相比,具有同樣重要性;3表示兩個因素相比,一個因素比另外一個因素稍微重要;5表示兩個因素相比,一個因素比另外一個因素明顯重要;7表示兩個因素相比,一個因素比另外一個因素強烈重要;9表示兩個因素相比,一個因素比另外一個因素極端重要;2、4、6、8表示介于上述相鄰評價準則的中間狀態(tài)。

準則層的判斷矩陣如下:

表1 判斷矩陣A—B

指標層的判斷矩陣見表5～7:

表2 判斷矩陣B1—C

表3 判斷矩陣B2-—C

表4 判斷矩陣B3—C

B層對U層(總目標層)的權重

WB1U=0.674×0.649=0.437,WB2U=0.674×0.279=0.188,WB3U=0.674×0.072=0.048

WB4U=0.226×0.094=0.021,WB5U=0.226×0.280=0.063,WB6U=0.226×0.627=0.142

WB7U=0.101×0.637=0.064,WB8U=0.101×0.258=0.026,WB9U=0.101×0.105=0.011

2.5 方案綜合評價

對四種方案的9個評價指標進行專家打分,最終得出定性結果。1～0.8為很好,0.8～0.6為比較0.6～0.4為中等,0.4～0.2為有點差,0.2～0為非常差。

根據(jù)以上的各指標評分標準,對十名有經驗的工作人員進行問卷調查,評分后給出平均值,如表5示。

表5 定量指標評分結果

由表5各指標評分結果與各項的權重相乘,得到最終各方案的得分。得分情況如表6示。

表6 綜合指標評價表

3 結 論

本文利用層次分析法(AHP)建立了一個3層9指標4方案層的綜合評價體系。結果顯示,BAF工藝和CASS工藝得分一樣,均為0.79分。A/A/O工藝和orbal氧化溝得分稍低,分別為0.66分和0.65分。因此我們在BAF工藝和CASS工藝之間進行選擇。鑒于該污水廠對除磷有特殊的要求,所以綜合考慮評價結果和工藝本身的功能,認為CASS工藝更適合作為該污水處理廠的污水處理技術。

[1] 湯民淮,蔡俊雄.利用層次分析法計算污染治理設施評價指標權重[J].環(huán)境科學與技術,1997(01):27～34.

[2] 趙煥臣,許數(shù)柏,和金生.層次分析法[M].北京:科學出版社,1996.

[3] 胡天覺,陳維平,曾光明,等.運用層次分析法對株洲霞彎污水處理廠污水處理工藝方案擇優(yōu)[J].環(huán)境工程,2000,18(1):61～63.

[4] 鄢恒珍.小城鎮(zhèn)污水處理方案技術經濟分析[D].武漢:武漢理工大學,2003.

[5] 劉揚,楊玉楠,王勇.層次分析法在我國小城鎮(zhèn)分散型生活污水處理技術綜合評價中的應用[J].水利學報,2008,39(9).