余亮華，孟憲林，2，郭 亮，2，王 鵬，2

(1.哈爾濱工業(yè)大學(xué)市政環(huán)境工程學(xué)院，哈爾濱150090;2.哈爾濱工業(yè)大學(xué)城市水資源與水環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱150090)

技術(shù)評(píng)估是技術(shù)管理的重要手段之一，可以用來(lái)比較并選擇帶來(lái)最小負(fù)面影響和最大正面影響的技術(shù).環(huán)境技術(shù)評(píng)估作為技術(shù)評(píng)估的一個(gè)重要分支，聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署的工作使其獲得了全球性的關(guān)注[1].為了促進(jìn)和指導(dǎo)技術(shù)的健康發(fā)展，20世紀(jì)早期，美國(guó)和歐洲的一些國(guó)家就已經(jīng)積極開(kāi)展環(huán)境技術(shù)評(píng)估工作，取得了很好的效果.我國(guó)從20世紀(jì)90年代才開(kāi)始進(jìn)行技術(shù)評(píng)估工作，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，我國(guó)環(huán)境技術(shù)評(píng)估工作逐漸完善，為環(huán)境保護(hù)工作提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持[2].

造紙廢水主要有黑液、打漿污水和白水等，其主要特點(diǎn)是水質(zhì)復(fù)雜、SS和COD質(zhì)量濃度高、可生化性較差等.造紙廢水處理方法主要有物化法如氣浮、電滲析、混凝沉淀，化學(xué)氧化法如濕式氧化，生物法如生物膜、氧化溝，此外還有人工濕地等[3－5].對(duì)多種技術(shù)進(jìn)行比較評(píng)估，篩選出最優(yōu)技術(shù)，對(duì)選擇與特定時(shí)期、特定地區(qū)的要求相適應(yīng)的造紙廢水處理技術(shù)有非常重要的意義[6].

目前常用的廢水處理技術(shù)評(píng)估方法有綜合評(píng)分法、費(fèi)用效益分析法[7]和技術(shù)成本效益評(píng)估法[8]等.這些評(píng)估方法中應(yīng)用較多的是效益評(píng)估，亦即環(huán)境投資收益評(píng)估，將治理污水的成本與所取得的收益相比較，效費(fèi)比較大的技術(shù)為優(yōu)[9].綜合評(píng)分法是采用專家打分的方式，以待評(píng)估技術(shù)的綜合得分的大小來(lái)排出先后順序，從而達(dá)到比較選擇的目的，具有較為直觀、全面、簡(jiǎn)單、易行的特點(diǎn).

本文采用綜合評(píng)分法對(duì)A地區(qū)的四種典型造紙廢水處理技術(shù)進(jìn)行評(píng)估，建立了包含處理效果、費(fèi)用效益、處理時(shí)間和可持續(xù)性4個(gè)方面10項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)估指標(biāo)體系，運(yùn)用層次分析求得各指標(biāo)的權(quán)重，計(jì)算了四種技術(shù)的綜合得分，從而對(duì)四種技術(shù)進(jìn)行優(yōu)劣的比較.研究結(jié)果將為造紙廠選擇廢水處理技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)，同時(shí)將為工業(yè)廢水處理技術(shù)的評(píng)估方法研究提供參考.

1 造紙廢水處理技術(shù)評(píng)估方法的建立

1.1 評(píng)估指標(biāo)體系的建立

技術(shù)評(píng)估是復(fù)雜的過(guò)程，需要考慮包括技術(shù)因素、經(jīng)濟(jì)因素、社會(huì)因素與環(huán)境因素等多個(gè)方面[6].選擇造紙廠廢水處理技術(shù)作為研究對(duì)象，根據(jù)造紙廠廢水水質(zhì)水量特點(diǎn)、造紙廠廢水處理技術(shù)特點(diǎn)以及數(shù)據(jù)的搜集情況，本文選擇了包括處理效果、費(fèi)用效益、處理時(shí)間和可持續(xù)性四個(gè)方面的10項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，如COD去除率、BOD去除率、色度去除率、投資成本、投資收益、水力停留時(shí)間、占地面積、二次污染率、能源消耗、藥品消耗.指標(biāo)體系層次結(jié)構(gòu)如圖1所示.

圖1 造紙廠污水處理技術(shù)評(píng)估指標(biāo)體系

1.2 指標(biāo)權(quán)重的確定

指標(biāo)權(quán)重反映了指標(biāo)的重要程度，指標(biāo)權(quán)重對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果有非常大的影響.本文采用層次分析法確定指標(biāo)的權(quán)重，各指標(biāo)的權(quán)重如表1所示.

表1 指標(biāo)權(quán)重

1.3 數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化

不同單位的指標(biāo)的數(shù)據(jù)不能進(jìn)行直接比較，因此需要將各指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化為0～1之間的無(wú)量綱數(shù)值.標(biāo)準(zhǔn)化的方法有很多種，本文采用兩種線性標(biāo)準(zhǔn)化方法.對(duì)于定量指標(biāo)，本文采用“目標(biāo)值標(biāo)準(zhǔn)化”，計(jì)算方法如式(1)與式(2)所示;對(duì)于定性指標(biāo)，本文采用“最大值標(biāo)準(zhǔn)化”，計(jì)算方法如式(3)與式(4)所示[10].

效益型指標(biāo):

費(fèi)用型指標(biāo):

費(fèi)用型指標(biāo):

1.4 綜合評(píng)分

綜合評(píng)分通過(guò)加權(quán)求和計(jì)算，求得某技術(shù)的綜合評(píng)分值，按綜合評(píng)分值的大小來(lái)比較技術(shù)的優(yōu)劣，評(píng)分值越大的技術(shù)越優(yōu).計(jì)算公式如下:

其中:R為某技術(shù)的綜合評(píng)分值;Ai為第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的得分;Wi為第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重.

1.5 靈敏度分析

當(dāng)兩個(gè)待評(píng)估對(duì)象的綜合評(píng)分值非常接近時(shí)，靈敏度分析可以確定指標(biāo)權(quán)重或者指標(biāo)分值的變化是否會(huì)造成評(píng)估結(jié)果的顯著變化.只有當(dāng)評(píng)估結(jié)果對(duì)指標(biāo)權(quán)重和指標(biāo)分值的變化不靈敏時(shí)，評(píng)估方法才是穩(wěn)定的，否則評(píng)估方法將沒(méi)有意義.本文使用DEFINITE軟件，采用隨機(jī)值方法研究了評(píng)估結(jié)果對(duì)指標(biāo)權(quán)重和指標(biāo)分值的靈敏度[10－11].

2 方法的應(yīng)用

2.1 原始數(shù)據(jù)

選取A地區(qū)造紙廠采用的4種典型的廢水處理技術(shù)，分別是生物膜技術(shù)、化學(xué)氧化技術(shù)、氣浮技術(shù)和電滲析技術(shù)，原始數(shù)據(jù)來(lái)自于相關(guān)研究文獻(xiàn)[3－5]，如表2所示.

表2 廢水處理技術(shù)指標(biāo)一覽表

2.2 綜合評(píng)分結(jié)果

綜合評(píng)分結(jié)果如圖2所示.用之前所建立的評(píng)估方法對(duì)4種造紙廢水處理技術(shù)的評(píng)估結(jié)果為:氣浮技術(shù)0.72＞電滲析技術(shù)0.71＞化學(xué)氧化技術(shù)0.61＞生物膜技術(shù)0.57.造紙廢水因其具有水質(zhì)復(fù)雜、SS和COD質(zhì)量濃度高、可生化性較差等特點(diǎn)，因此在處理技術(shù)的選擇上不宜采用生物膜技術(shù)，而應(yīng)首選氣浮、電滲析等處理技術(shù)，評(píng)估結(jié)果充分反映了造紙廢水難于采用生化法的特點(diǎn).可見(jiàn)，本文提出的綜合評(píng)分法對(duì)于造紙廢水處理技術(shù)的篩選與評(píng)估是可行的.

3 結(jié)果與討論

3.1 權(quán)重的影響分析

本文對(duì)各指標(biāo)采取等權(quán)以及根據(jù)各指標(biāo)在評(píng)估過(guò)程中影響程度的區(qū)別而采取不同權(quán)重的情形進(jìn)行了研究，各個(gè)指標(biāo)權(quán)重相等時(shí)的評(píng)價(jià)結(jié)果為:電滲析技術(shù)0.67＞氣浮技術(shù)0.62＞化學(xué)氧化技術(shù)0.5＞生物膜技術(shù)0.49.比較兩個(gè)評(píng)價(jià)結(jié)果可以看出，不等權(quán)評(píng)價(jià)時(shí)最優(yōu)技術(shù)為氣浮技術(shù)，而等權(quán)評(píng)價(jià)時(shí)最優(yōu)技術(shù)為電滲析技術(shù);而兩個(gè)評(píng)價(jià)結(jié)果中，化學(xué)氧化技術(shù)和生物膜技術(shù)則都是分別排在第3位和第4位.

從表2中不同處理技術(shù)指標(biāo)的對(duì)比分析不難看出:氣浮技術(shù)對(duì)于COD、BOD等污染指標(biāo)的去除率要優(yōu)于電滲析技術(shù)，而造紙廢水處理中重點(diǎn)考慮的指標(biāo)就是COD、BOD的去除效果.如果采取等權(quán)的方法進(jìn)行綜合打分，則10項(xiàng)指標(biāo)的重要程度相當(dāng)，沒(méi)有突出廢水治理過(guò)程中急需解決的重要問(wèn)題，其評(píng)估結(jié)果則發(fā)生了首選技術(shù)的變化.而采用不等權(quán)的評(píng)估結(jié)果，由于強(qiáng)調(diào)了廢水治理過(guò)程中的環(huán)境污染指標(biāo)，因此對(duì)于不同指標(biāo)賦予不同的權(quán)重值，研究認(rèn)為，采用不等權(quán)的評(píng)估結(jié)果更為可信和實(shí)用.

圖2 綜合評(píng)分結(jié)果

3.2 靈敏度分析

本文使用DEFINITE軟件，采用隨機(jī)值方法研究了評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)指標(biāo)分值和權(quán)重的靈敏度.將指標(biāo)分值和權(quán)重的數(shù)值分別逐一調(diào)整50%，即在原數(shù)值的基礎(chǔ)上增大或者減小50%，部分指標(biāo)權(quán)重與分值的變化對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響如圖3、4所示.

3.2.1 權(quán)重值靈敏度分析

圖3 指標(biāo)權(quán)重靈敏度分析

從圖3中可以看出，COD去除率的權(quán)重變化對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果產(chǎn)生的影響最大，這時(shí)氣浮技術(shù)排在第1位的概率為68%，大于電滲析技術(shù)排在第1位的概率32%;而氣浮技術(shù)排在第二位的概率32%，小于電滲析排在第二位的概率68%;化學(xué)氧化技術(shù)和生物膜技術(shù)分別以100%的概率排在第3位和第4位，它們的排序不受指標(biāo)權(quán)重變化的影響.因此評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)各指標(biāo)權(quán)重的變化不靈敏，評(píng)價(jià)結(jié)果是比較穩(wěn)定的.

3.2.2 指標(biāo)分值的靈敏度分析

從圖4中可以看出，COD去除率的指標(biāo)分值變化對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果產(chǎn)生的影響最大，這時(shí)氣浮技術(shù)和電滲析技術(shù)仍分別以94%和92%的概率排在第1位和第2位，而化學(xué)氧化技術(shù)和生物膜技術(shù)則分別以62%和69%的概率排在第3位和第4位.對(duì)于評(píng)價(jià)過(guò)程中的定量指標(biāo)如COD去除率、BOD去除率等，其數(shù)據(jù)是客觀的，不會(huì)有太大的變化;定性指標(biāo)如水力停留時(shí)間、占地面積等，從圖4中可以看出其指標(biāo)分值的變化對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果產(chǎn)生的影響很小.因此評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)各指標(biāo)分值的變化不靈敏，評(píng)價(jià)結(jié)果是比較穩(wěn)健的.同時(shí)，本文也對(duì)準(zhǔn)則層指標(biāo)權(quán)重做了靈敏度分析，發(fā)現(xiàn)評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)準(zhǔn)則層指標(biāo)權(quán)重的變化不靈敏.綜上，本研究所建立的造紙廢水技術(shù)評(píng)估方法的評(píng)價(jià)結(jié)果穩(wěn)定的，對(duì)指標(biāo)權(quán)重和分值的變化不靈敏.

圖4 指標(biāo)分值靈敏度分析

4 結(jié)語(yǔ)

本文研究了工業(yè)廢水處理技術(shù)評(píng)估方法，選擇A地區(qū)造紙廠4種典型的廢水處理技術(shù)作為研究對(duì)象.基于綜合評(píng)分法的評(píng)估方法對(duì)造紙廢水四種處理技術(shù)進(jìn)行評(píng)估，評(píng)估結(jié)果表明:氣浮技術(shù)優(yōu)于電滲析技術(shù)、優(yōu)于化學(xué)氧化技術(shù)、優(yōu)于生物膜技術(shù).評(píng)估結(jié)果充分反映了造紙廢水難于采用生化法的特點(diǎn).可見(jiàn)，本文提出的綜合評(píng)分法對(duì)于造紙廢水處理技術(shù)的篩選與評(píng)估是可行的.利用DEFINITE軟件，采用隨機(jī)值方法研究表明:指標(biāo)權(quán)重和指標(biāo)分值的靈敏度的變化對(duì)評(píng)估結(jié)果不靈敏，說(shuō)明基于綜合評(píng)分法對(duì)造紙廢水處理技術(shù)的評(píng)估方法是穩(wěn)定的.

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