污水處理廠運行管理效果評價模型

論文類型	技術與工程	發表日期	2000-08-01
來源	《中國給水排水》
作者	劉開第,李思敏,龐彥軍
關鍵詞	綜合評價未確知測度置信度排序
摘要	劉開第，李思敏，龐彥軍? （河北建筑科技學院經濟與管理系，河北邯鄲 056038）　　摘　要：污水處理廠運行管理效果涉及到污水處理水量、水質和消耗等方面諸多項指標，是多指標綜合評價問題。鑒于模糊綜合評價模型的“取大取小”運算損失較多信息，灰色聚類模型比較粗糙等不足，本文建立 ...

標題：

污水處理廠運行管理效果評價模型

可見全文

作者：

劉開第;李思敏;龐彥軍;

發布時間：

2000-8-17

出自：

《中國給水排水》

關鍵字：

綜合評價；未確知測度；置信度；排序

摘要：

簡介：

劉開第，李思敏，龐彥軍?
（河北建筑科技學院經濟與管理系，河北邯鄲 056038）

　　摘　要：污水處理廠運行管理效果涉及到污水處理水量、水質和消耗等方面諸多項指標，是多指標綜合評價問題。鑒于模糊綜合評價模型的“取大取小”運算損失較多信息，灰色聚類模型比較粗糙等不足，本文建立的未確知測度識別評價模型克服了上述模型的一些不足，是定量分析、評價污水處理廠運行效果的可靠、實用模型。?
　　關鍵詞：綜合評價；未確知測度；置信度；排序
　　中圖分類號：X505
　　文獻標識碼：C
　　文章編號：1000-4602(2000)08-0045-03

　　一座污水處理廠的運行管理效果與污水處理水量、水質和能耗有關。以污水處理廠為討論對象，評價指標取I₁＝處理水量(m³/d)，I₂＝BOD₅去除率(%)，I₃＝SS去除率(%)，I₄＝氣水比(即處理1m³污水所需空氣量)，I₅＝能耗(即去除1kgBOD₅的用電數，kW·h)。

　　1 未確知測度評價模型?

　　設Xi是第i個污水處理樣本，評價對象空間記作X，則X＝｛x₁，x₂,…，x_n｝。評價X_i需測量m個指標I₁，I²，…，I_m，評價指標空間記作I，則I＝｛I₁，I²，…，I_m｝。設x_ij是第i個樣本x_i關于第j個指標I_j的測量值，對每個測值x_ij有p個評價等級c₁，c₂，…，c_p，評價空間記作U，則U＝｛c₁，c₂，…，c_p?｝。在此p＝5，｛c₁，c₂，c₃，c₄，c₅｝＝｛很好，好，中，差，很差｝，顯然c_k比c_k+1(k＝1,2,3,4)強，記作c₁＞c₂＞…＞c₅?，這時稱｛c₁，c₂，…，c_p｝是評價空間U的一個有序分割類。?
　　1.1單指標效果的未確知測度?
　　令μ_ijk＝μ(x_ij∈c_k)?表示測值x_ij屬于第k個評價等級和程度，μ滿足：?
　　0≤μ(x_ij∈c_k)≤1(i＝1，2，…，n；j＝1，2

　　稱式(2)為μ對評價空間Ｕ滿足“歸一性”，稱式(3)為μ對評價空間Ｕ滿足“可加性”。這兩條十分重要，因為不滿足“歸一性”和“可加性”的度量結果在理論上是不可信的。稱滿足式(1)、(2)、(3)的μ為未確知測度，簡稱測度。稱矩陣：

　　1.3　多指標效果綜合測度μik＝μ（xi∈ck）表示第i個研究對象xi，屬于第k個評價等級ck的程度，則

　　為效果的綜合測度評價矩陣，矩陣(7)的第i個行向量稱為x?i的綜合測度評價向量。?
　　1.4 置信度識別準則?
　　因｛c₁，c₂，c₃，c₄，c₅｝＝｛很好，好，中，差，很差｝，滿足c₁＞c₂＞c₃＞c₄＞c₅，所以｛c₁，c₂，c₃，c₄，c₅｝是評價空間U的一個有序分割類，這時最大隸屬識別準則不適用。?
　　置信度識別準則：設λ為置信度(λ＞0.5，常數λ＝0.6或0.7)，當c₁＞c₂＞ …＞c_p時，令

　　如x_i的綜合測度評價向量為(0，0.4，0.2，0.3，0.1)，取λ＝0.6，則判x_i屬于c₃，其直觀解釋是“x_i不低于c₃有6成把握”。按最大隸屬度識別準則，則判x_i屬于c₂，但這只有4成理由，而有6成理由說xi不屬于c2，可見最大隸屬度識別準則在此不適用。
　　1.5評分準則與排序?

　　2 應用實例?

　　2.1 基本數據?
　　根據某污水廠的實際處理情況，指標測值的等級劃分見表1，該污水廠第二季度平均測值見表2。

表1 某污水廠處理指標測值的等級劃分

指標I_j	評價等級C_k
指標I_j	c₁	c₂	c₃	c₄	c₅
I₁：污水處理量（10⁴m³/d)	＞1.8	1.7-1.8	1.6-1.7	1.5-1.6	＜1.5
I₂:BOD₅去除率（%）	＞93	89-93	85-89	80-85	＜80
I₃：SS去除率（%）	＞93	89-93	85-89	80-85	＜80
I₄：氣水比（m₃/m₃）	＜5	5-6	6-7	7-8	＞8
I₅：電耗（kW.h/kgBOD₅)	＜0.7	0.7-0.85	0.85-1	1-1.15	＞1.15
注 BOD₅去除率為總去除率

表2 某污水廠第二季度評價指標平均測值

污水樣本	評價指標I_i
污水樣本	I₁（10⁴m³/d0	I₂(%)	I₃(%)	I₄(m³/m³）	I₅（kW.h/kgBOD₅)
x₁	1.73	95.9	92.5	7.74	0.89
x₂	1.74	95.9	93.8	6.69	0.79
x₃	1.74	91.4	89.3	6.22	0.68
x₄	1.84	87.6	83.6	7.15	0.67
x₅	1.58	81.4	52.4	6.69	0.82
x₆	1.37	87.8	87.5	7.39	0.71
x₇	1.66	87.6	84.4	8.30	0.87
x₈	1.55	94.7	89.3	7.88	0.98
x₉	1.59	94.5	92.8	7.24	1.11

　　根據以上數據，評價該污水處理廠第二季度運行效果，并對x_i優劣排序。

2?2 評價過程?
2?2?1 建立單指標效果測度函數?
　　由表1的單指標測值的等級劃分，構造單指標效果測度函數圖，見圖1。?

　　根據表2中X_ij的測值X_ij，對照測度函數圖1至圖4，求出各單指標效果測度。比如，X₅₃=81.4，表示關于I₃的測量值是81.4。在圖2中，找到點X=81.4所在區間，寫出該區間上直線AB的方程：??

　　2.2.2 指標權重?
　　指標權重由專家給出：(w₁，w₂，w₃，w₄，w₅)＝(0.25，0.20，0. 20，0.10，0.25)(10)?
　　2.2.3多指標綜合測度?
　　由指標權重向量(10)，單指標效果測度評價矩陣及公式(6)，求得多指標效果綜合測度評價矩陣為：

　　2.2.4識別
　　取置信度λ＝0.6，由綜合測度評價矩陣(11)及式(8)求得各樣本的評價級別見表3。

**表3 樣本等級、得分、排序表**
樣本x_i	x₁	x₂	x₃	x₄	x₅	x₆	x₇	x₈	x₉
評價等級	c₂	c₂	c₂	c₃	c₄	c₃	c₃	x₄	c₄
得分數	1.858	2.289	2.093	1.773	0.569	0.846	1.191	1.066	1.105
名次排序	3	1	2	4	9	8	5	7	6

　　3 結果分析

　　該處理廠第二季度的前一個月運行效果屬c₂即“好”，后兩個月在c₃與c₄間徘徊，從第二個月起情況變壞，總體運行效果欠佳。主要問題是質量指標即BOD₅與SS去除率低和電耗大。比較定級與排序結果可發現：x₂，x₃，x₁都處于c₂等級，等級分最高，排序也是前三名，定級與排序一致；x₈屬c₄，x₆屬c₃，但x₈得分比x₆多，名次在前，定級與排序不一致，這是正常的；注意到x₆屬于c₁與c₂的測度很小，屬于c₃的測度為0.381稍大，說明x₆升入c₁、c₂困難；x₈雖處c₄級，就級別而論比x₆差，但離c₃很近，并且屬c₁的測度為0.200，屬c?2的測度為0.153，屬c₃的測度為0.197，由此看出，對x₈改善一下指標I₁、I₃便可升入c₃，甚至升入c₂。所以，盡管x₈定級在后，但頗具潛力，綜合名次應在x₆前。定級與排序是從不同角度評價x₁，二者結合可減少誤判。?
　　可按月、季、年的指標平均測值評價月、季、年的運行效果，也可以根據各污水處理廠的具體情況，增減若干評價指標(如質量指標、消耗指標、管理指標等)，還可統一標準，對不同污水處理廠的運行效果進行比較、排序。
　　與運用模糊綜合評判等綜合評價模型相比，未確知測度評價模型理論上嚴謹，單指標測度函數構造精細，對評價空間實現有序分割，建立置信度識別準則與評分準則，提高了分辯率而減少誤判。所以，未確知測度識別模型是污水處理廠運行效果綜合評價的實用模型。?