黃紹娃，胡志光
(華北電力大學(xué) 環(huán)境工程學(xué)院，河北 保定 071003)

　　摘要：用模糊綜合評判法對城市污水處理工藝進(jìn)行評判。選擇技術(shù)、經(jīng)濟、環(huán)境三類綜合因素構(gòu)成模糊評判的因素集，在確定各項綜合評判因素具體評判指標(biāo)隸屬函數(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行多級模糊評判。評判結(jié)果認(rèn)為：常規(guī)活性污泥法從綜合因素考慮為城市污水處理最優(yōu)選用工藝。
　　關(guān)鍵詞：城市污水處理；工藝選擇；模糊綜合評判
　　中圖分類號：X505　　 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A　　 文章編號：1009—2455(2004)04—0012—03

Determination of Municipal Sewage Treatment Process Based on Comprehensive Fuzzy Evaluation

HUANG Shao-wa，HU Zhi-guang
(North China Electric Power University,Baoding, 071003 China)

　　Abstract：Processes for municipal sewage treatment were evaluated based on comprehensive fuzzy evaluation．With technical，economical and environmental comprehensive factors selected as the factor aggregate for fuzzy evaluation，multiple-stage fuzzy evaluation was carried out based on determination of the subordinate functions of specific evaluation indicators for various evaluation factors．The conclusion of the evaluation is that in consideration of comprehensive factors the conventional activated sludge process is the optimal process to be selected for municipal sewage treatment．
　　Key words：municipal sewage treatment；selection of process；comprehensive fuzzy evaluation

　　污水處理工藝選擇是多學(xué)科綜合運用的決策過程，應(yīng)根據(jù)設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)、處理規(guī)模、污泥處置以及城市經(jīng)濟狀況和管理水平等綜合因素進(jìn)行確定。在保證出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)的前提下，為選擇最佳工藝流程，決策者應(yīng)對所有可行性研究所選工藝的經(jīng)濟合理性、技術(shù)可行性、實施可能性等多方面進(jìn)行比選、類比分析和評價。由于決策者的自身因素，其決定往往不可避免地帶有一定主觀性。本文提出模糊綜合評判法，利用這種評估方法，可以有效地改變目前決策過程中的主觀性和不確定性，使城市污水處理工藝的選擇有章可循。

1 模糊綜合評判法

　　在生產(chǎn)實踐中，需要進(jìn)行決策的問題分為確定性與不確定性兩類，而模糊不確定性是由于排中律存在破缺引起中間狀態(tài)的存在，繼而引起的不確定性^[1]。城市污水處理工藝的選擇是定性與定量、確定性與不確定性同時存在的復(fù)雜決策問題。模糊綜合評判法恰好具有對這兩者相結(jié)合問題進(jìn)行決策的優(yōu)點。它把定性與定量因素結(jié)合起來，全部轉(zhuǎn)化為定量數(shù)據(jù)進(jìn)行量化，從而得到理性、客觀的評判結(jié)果。
　　模糊綜合評判法的基本步驟大體可分為五步：確定因素集、確定評語集、單因素評判、確定權(quán)重、進(jìn)行綜合評判。若評判對象的有關(guān)因素很多，難于真實地反映各因素在整體中的地位，難于合理確定權(quán)數(shù)分配，需采取多級評判^[2]。城市污水處理工藝的選擇要考慮技術(shù)、經(jīng)濟等一系列問題，所以本文采用多級模糊評判法。
　　所謂多級綜合評判就是把因素集按照其性質(zhì)的不同劃分為K類，對每一類進(jìn)行初級單因素綜合評判。然后，將其評判結(jié)果看成是另一個單因素評判，而這K類因素每一類看成一個單因素并賦予權(quán)重，進(jìn)行二級綜合評判^[3]。

2 城市污水處理工藝的評判

2.1 參評方法
　　污水水質(zhì)控制的基本方法主要有物理方法、化學(xué)方法和生物化學(xué)方法三大類。而生化法又主要有活性污泥法和生物膜法兩大類。由于活性污泥法具有工藝成熟、吸附凝聚和氧化分解能力強、易于管理等特點，已成為目前應(yīng)用最廣泛的有機污染廢水處理方法。
本文選取6種對于城市污水處理可行的活性污泥處理工藝進(jìn)行綜合評判，分別是：
　　①常規(guī)活性污泥法；
　　②前置反硝化生物脫氮(A／O)工藝；
　　③厭氧、缺氧／好氧(A²／O)的生物脫氮除磷工藝；
　　④鼓風(fēng)曝氣氧化溝工藝；
　　⑤CAST工藝；
　　⑥AB兩段活性污泥法。
2.2 評判因素
　　為使評判結(jié)果更為客觀全面，確定綜合評判所要考慮的評判因素，主要分為技術(shù)、經(jīng)濟、環(huán)境三個大方向^[4]。因素集如下：
　　U={u₁，u₂，u₃}={技術(shù)因素，經(jīng)濟因素，環(huán)境因素};
　　U₁={ u₁₁, u₁₂, u_13, u₁₄}={占地面積，管理維護(hù)及運行難易程度，操作控制難易程度，對污水水量水質(zhì)的適應(yīng)性}
　　U2={ u₂₁，u₂₂，u₂₃}={單方造價，運行費用，能耗(主要指電耗)}
　　環(huán)境因素主要指污水處理工藝的設(shè)計處理效果和出水排放對環(huán)境的影響程度，即對環(huán)境的總體貢獻(xiàn)和總體污染兩者的綜合效果。為了進(jìn)行定量分析，本文以BOD，COD，SS三者的去除率來衡量。
　　U3={ u₃₁，u₃₂，u₃₃}={BOD去除率，COD去除率，SS去除率}。

3 城市污水處理工藝模糊綜合評判

　　確定了參評成員及評判因素，即可按照多級綜合評判步驟進(jìn)行評判。本文采取二級綜合評判。
3.1 確定隸屬函數(shù)
　　確定隸屬函數(shù)，是為了確定單因素評判矩陣。對應(yīng)不同的實際問題，隸屬函數(shù)有不同的確定方法。本文所考慮的具體因素都具有線性規(guī)律，所以采用三分法來確定其隸屬函數(shù)。具體方法是通過查閱大量的實際工程資料，專家評議等方法，確定所考慮因素的極值，然后用線性函數(shù)來表示。
3.1.1 技術(shù)因素
　　①占地面積。污水占地面積的單位為m²／m³。其隸屬函數(shù)為：
　　
　　②管理維護(hù)及運行的難易程度。將管理維護(hù)及運行的難易程度分為表1所示的5個級別。 其隸屬函數(shù)為：
μu₁₂(x)=(5-x)/5, 0≤x≤5

表1 管理維護(hù)及運行難易程度分級

　　③操作控制難易程度。此項評判因素同表1所示分為5級。隸屬函數(shù)為：μu₁₃(x)=(5-x)/5, 0≤x≤5
　　④對污水水量水質(zhì)變化的適應(yīng)性。此項可用污泥負(fù)荷Fw和容積負(fù)荷凡以及工藝適用范圍三個因素來衡量確定。分為表2所示5個級別。
　　其隸屬函數(shù)為：μu₁₄(x)=x/ 5，0≤x≤5

表2 對污水水量水質(zhì)變化的適應(yīng)性

3.1.2 經(jīng)濟因素
　　①單方造價。其單位為元／m³污水。取其約束條件為500 　　
　　②運行費用。其單位為元／m³污水。隸屬函數(shù)表達(dá)式為：
　　
　　③能耗。污水處理工藝的能耗主要表現(xiàn)為電單位是(kW·h)／m³污水。隸屬函數(shù)是：
　　
3.1.3 環(huán)境因素
　　此項評判因素的評判依據(jù)為BOD，COD，SS去除率三項。隸屬函數(shù)為：
　　
3.2 確定權(quán)重集
3.2.1 技術(shù)、經(jīng)濟因素權(quán)重的確定
　　技術(shù)、經(jīng)濟因素的權(quán)重分配按排序法確定。最重要的分項排第一，依次排序，然后按所排順序的倒數(shù)來確定其權(quán)重，并作歸一化處理，求得每個分項的權(quán)重^[5]。
　　①技術(shù)因素權(quán)重集A₁=(0.12，0.48，0.24，0.16)；
　　②經(jīng)濟因素權(quán)重集A₂=(0.50，0.17，0.33)。
3.2.2 環(huán)境及二級評判三大類因素權(quán)重的確定
　　環(huán)境因素和二級評判三大類因素的權(quán)重分配由于其重要性差別不大，若按排序法分配，會造成太大差異，所以不選用此法。由專家評議，根據(jù)其重要性的不同，確定其權(quán)重如下：
　　①環(huán)境因素權(quán)重集為A₃=(0.35，0.35，0.3)；
　　②技術(shù)、經(jīng)濟、環(huán)境三類權(quán)重A=(0.3，0.35，0.35)。
3.3 綜合評判
3.3.1 評判矩陣
　　由以上確定的隸屬函數(shù)，并經(jīng)過研究討論，確定各因素的模糊值(如表3所示)，組成初級評判矩陣R1，R2，R3。
3.3.2 二級評判
　　根據(jù)各個初級評判結(jié)果得出總評判矩陣R，經(jīng)歸一化后，得最后的二級評判結(jié)果：
　　B= (0.179，0.157，0.150，0.173，0.170，0.171)。
3.3.3 結(jié)果
　　根據(jù)最大的隸屬原則，由綜合評判結(jié)果，得出常規(guī)活性污泥法從綜合因素考慮為城市污水處理最優(yōu)選用工藝。第二是鼓風(fēng)曝氣氧化溝工藝，CAST工藝和AB兩段活性污泥法與位于第二位的鼓風(fēng)曝氣氧化溝工藝的優(yōu)越性也相差不大。

表3 各個因素的隸屬度

4 結(jié)論

　　①本文的權(quán)數(shù)集大部分是由排序法得到的，但是在實際工作中，可根據(jù)具體情況選擇權(quán)數(shù)集。例如常規(guī)活性污泥法，是由于其操控、運行、管理維護(hù)比較容易，才在綜合評判中取得最優(yōu)地位。當(dāng)實際工程中的控制條件比較先進(jìn)時，可降低技術(shù)因素權(quán)重，而把重點放在另外兩項的考慮上。做到具體問題具體分析。
　　②采用本文的評價方法，可為城市污水處理設(shè)計選擇處理工藝時提供一個相對客觀的參考依據(jù)，從而減少其主觀人為因素，進(jìn)一步推動污水設(shè)計的發(fā)展。

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作者簡介：黃紹娃(1980)，女，天津人，華北電力大學(xué)(保定)環(huán)境工程學(xué)院在讀碩士，電話(0312)2042882。