吳育華 (天津大學管理學院)
鄭道英 吳慶雄(?？谑形鬯幚砉?

　　一個城市污水處理的規(guī)劃研究首先要涉及處理工藝方案選擇，這將關系到污水處理廠處理的質(zhì)量及運營效率。而如何科學地評價選擇一個處理工藝方案，則要涉及到技術、經(jīng)濟、環(huán)境影響等多個因素。本文結(jié)合?？谑虚L流污水處理廠實際規(guī)劃工作，使用一種多目標決策技術——AHP方法，對該廠三種可行的工藝方案進行綜合評價，為該廠選擇合理方案提供科學依據(jù)。

1 處理工藝方案

　　?？谑虚L流廠三面臨海，故采用排海方式處理城市污水。經(jīng)討論研究，擬選用三個污水處理方案：?
　　方案一：沉淀法(一級處理)，工藝流程見圖1。

　　這種方案工藝簡單、造價較低、易于工程上馬，但大量的污染物排入海域，會對海域的生態(tài)環(huán)境造成難以預料的影響。
　　方案二：生物吸附法(一級半處理)，工藝流程見圖2。

　　這種方案工程費用不算太高，但比二級處理的效果差些。
　　方案三：二級處理，采用A/B法即吸附絮凝生物氧化法，工藝流程見圖3。

　　此方案處理程度高，出水水質(zhì)好，但運轉(zhuǎn)復雜，工程及運行費用高。

2 多目標綜合評估方法(AHP)

　　為了使方案選擇科學化，采用層次分析法(AHP)對三個方案進行分析評判和選擇。
　　AHP法是由美國著名數(shù)學家薩蒂教授在70年代提出的，該方法能把定性因素定量化，使評價更趨科學化。其主要思想是：首先根據(jù)問題的性質(zhì)和要求達到的總目標，將問題按層次分解成不同因素，主要層次包括目標層、準則層、方案層。同一層次(或稱同一水平)內(nèi)各個不同因素的權重可以通過它們之間進行兩兩比較而得到。下一層次因素的重要程度，即要考慮本層次，又要考慮上一層次的權因子。因此，一般須計算組合權重并逐層計算下去，直到最后一層(一般是比較的各個方案)。由其相對重要性得知哪一個方案更重要。其主要內(nèi)容如下：
　?、?明確問題，建立歸遞層次結(jié)構(gòu)評價指標體系；
　　② 構(gòu)造各層判斷矩陣，計算單一準則下同層各元素單權重；
　?、?計算各層元素的總權重(即合成權重)；
　?、?一致性檢驗。

3 工藝方案評價指標體系

　　按照AHP法的要求，首先建立一個具有層次結(jié)構(gòu)的評價指標體系，由目標層、準則層和方案層構(gòu)成。選擇污水處理工藝方案首先要考慮污水經(jīng)處理后排入海洋是否造成污染，并力求處理費用低，這是總目標，用A表示。進一步細分，則應從工藝技術、經(jīng)濟投資、環(huán)境影響、運轉(zhuǎn)管理、施工條件、排海污物量六個方面考慮，這一準則層指標用B_i表示(i=1,2,…，6)。對這些指標還可進一步細分，即工藝技術包括處理工藝和處理程度；經(jīng)濟投資包括工程投資和電耗，分別用C₁、C₂、C₃、C₄表示；排海污物量包括BOD和SS，用C₈、C₉表示；為了使C層平衡，將B₃、B₄、B₅下面分別再虛設一個準則層用C₅、C₆、C₇表示。方案層包括方案一、二、三，用H?i表示(i=1、2、3)。具體結(jié)構(gòu)見圖4。

4 工藝方案評價與選擇

　　根據(jù)評價指標體系，對三個方案進行綜合評價。并在作多目標定量分析前，先從定性的角度對這三個方案進行比較，以供定量分析時參考，其詳細分析結(jié)果見表1。

表1 工藝方案比較 比較項目 方案一 方案二 方案三 工藝技術 工藝成熟，處理程度低 工藝成熟，處理程度50%左右，出水中等水平 工藝成熟，技術可靠，處理程度高，出水水質(zhì)好，對N、P等有較高處理程度 經(jīng)濟投資 污水廠投資（億元） 1.5 2.4 3.4 排海工程投資（億元） 0.46 0.45 0.08 電耗（kw） 1.387 2600 5030 環(huán)境影響 由于出水水質(zhì)差，雖能排入深海，但長期運轉(zhuǎn)會對海域生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生難以預計的影響 深海排放，可以達到預期的環(huán)境目標，預期運轉(zhuǎn)不正常時不會對環(huán)境千萬大的影響。因此，如需要也易于發(fā)行為二級處理工藝 處理程度高，出水水質(zhì)好，但由于近海排放，著運轉(zhuǎn)不正常會對海岸千萬較大污染。 運轉(zhuǎn)管理 簡單 簡單 運轉(zhuǎn)復雜，要求較高的運轉(zhuǎn)管理水平 施工條件 污水廠施工條件好；排海管在水下施工，施工條件差，對施工條件要求高 污水廠施工條件好；排海管在水下施工，施工條件差，對施工條件要求高 全部工程均在陸地施工，條件好 排海污物量 BOD（t/d) 47.6 22.4 2.3 SS(t/d) 28 22.4 2.3

　?、?根據(jù)AHP方法步驟，由專家對B層各元素進行兩兩比較，確定其判斷矩陣。

A-B B1 B2 B3 B4 B5 B6 B1 1 1/3 1/3 3 3 3 B2 3 1 1 5 5 5 B3 3 1 1 5 5 5 B4 1/3 1/5 1/5 1 1 1 B5 1/3 1/5 1/5 1 1 1 B6 1/3 1/5 1/5 1 1 1

　　并進一步用方根法求得這一層次6個元素之權重及最大特征值并通過一致性檢驗。
　　WB=（0.1495,0.3343,0.3343,0.0606,0.0606,0.0606
　　

　?、?進一步對C層各元素相對每一B_k元素進行兩兩比較，建立各自判斷矩陣并求出其單權重，然后按公式聚合求得C層各元素之總權重并通過一致性檢驗，其過程見表2。

表2 C層元素總權重 B層權重 B₁ 0.1495 B₂ 0.3343 　B₃ 0.3343 B₄ 0.0606 B₅ 0.0606 B₆ 0.0606 總權重 C₁ 0。25 0 0 0 0 0 0.0374 C₂ 0。75 0 0 0 0 0 0.1121 C₃ 0 0.75 0 0 0 0 0.2507 C₄ 0 0.25 0 0 0 0 0.0836 C₅ 0 0 1 0 0 0 0.3343 C₆ 0 0 0 1 0 0 0.0606 C₇ 0 0 0 0 1 0 0.0606 C₈ 0 0 0 0 0.5 0 0.0303 C₉ 0 0 0 0 0 0.5 0.0303

　?、?對方案層三個元素重復上述過程，即相對于C層每個指標，對三個方案進行兩兩比較，建立判斷矩陣，求出其單權重向量，結(jié)合C層權重聚合得三個方案之相對重復性——總權重排序，其過程見表3。

表3 總權重排序 C層權重 方案H₁ 方案H₂ 方案H₃ C1 0.0374 0.2 0.2 0.6 C2 0.1121 0.1047 0.2583 0.637 C3 0.2507 0.6909 0.2176 0.0915 C4 0.0836 0.6491 0.279 0.0179 C5 0.3343 0.01047 0.637 0.2583 C6 0.0606 0.4545 0.4545 0.091 C7 0.0606 0.2 0.2 0.6 C8 0.0303 0.1047 0.2583 0.637 C9 0.0303 0.1061 0.1929 0.707 總排序 0.246 0.381 0.373

　　對于H層總排序進行一致性檢驗，RI=0.58、CR=0.032<0.1。由此得長流廠三個工藝方案評價排序，見表4。
　　方案二的權重最大，故長流廠污水處理工藝采用生物吸附法，這種方法可以達到環(huán)境目標，又保留了二級處理的可能性，將來如有更高的環(huán)境要求，在經(jīng)濟許可條件下，可以完善為二級處理。所以，無論是定性分析還是定量分析，方案二都是最理想的。

表4 工藝方案評價排序 排序 1 2 3 方案 一 二 三 權重 0.381 0.373 0.246

5 結(jié)論

　　長流廠的工藝方案根據(jù)AHP的分析選擇方案二，即采用生物吸附法、污泥厭氧消化的工藝方案。按城市規(guī)劃，長流廠位于新海附近擬建油氣碼頭岸線北側(cè)。對可供排放該污水廠出水的海域水文水質(zhì)狀況、海水密度、海域余流進行分析，認為采用深海排放方案較佳。選擇排海管位置應根據(jù)工程地質(zhì)勘察情況采用不同的施工方案，如巖石裸露，則可采取海底爆破形成管槽，然后直接拖管埋設的方案；如工程地質(zhì)條件極為不好，則采用沿油氣碼頭布置排海管方案。

參考文獻

　　1 高拯民.城市污水土地處理利用手冊.中國標準出版社，1991
　　2 王富康.工業(yè)廢水和城市污水處理經(jīng)濟手冊.清華出版社，1992
　　3 陳挺.決策分析.科學出版社，1989
　　4 Satty T L.The Analytic Hierarchy Process: Planning, Priority Setting, Resource Allocation. New York: McGraw-Hill,1980

---

　　作者通訊處：300072 天津大學管理學院
　　(收稿日期 1998-10-13)