吳育華 (天津大學(xué)管理學(xué)院)
鄭道英 吳慶雄(海口市污水處理公司)

　　一個(gè)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(guān)系到污水處理廠處理的質(zhì)量及運(yùn)營效率。而如何科學(xué)地評價(jià)選擇一個(gè)處理工藝方案，則要涉及到技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境影響等多個(gè)因素。本文結(jié)合海口市長流污水處理廠實(shí)際規(guī)劃工作，使用一種多目標(biāo)決策技術(shù)——AHP方法，對該廠三種可行的工藝方案進(jìn)行綜合評價(jià)，為該廠選擇合理方案提供科學(xué)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(gè)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(jià)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(yù)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(fèi)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(yùn)轉(zhuǎn)復(fù)雜，工程及運(yùn)行費(fèi)用高。

2 多目標(biāo)綜合評估方法(AHP)

　　為了使方案選擇科學(xué)化，采用層次分析法(AHP)對三個(gè)方案進(jìn)行分析評判和選擇。
　　AHP法是由美國著名數(shù)學(xué)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(jià)更趨科學(xué)化。其主要思想是：首先根據(jù)問題的性質(zhì)和要求達(dá)到的總目標(biāo)，將問題按層次分解成不同因素，主要層次包括目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、方案層。同一層次(或稱同一水平)內(nèi)各個(gè)不同因素的權(quán)重可以通過它們之間進(jìn)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(quán)因子。因此，一般須計(jì)算組合權(quán)重并逐層計(jì)算下去，直到最后一層(一般是比較的各個(gè)方案)。由其相對重要性得知哪一個(gè)方案更重要。其主要內(nèi)容如下：
　　① 明確問題，建立歸遞層次結(jié)構(gòu)評價(jià)指標(biāo)體系；
　　② 構(gòu)造各層判斷矩陣，計(jì)算單一準(zhǔn)則下同層各元素單權(quán)重；
　?、?計(jì)算各層元素的總權(quán)重(即合成權(quán)重)；
　?、?一致性檢驗(yàn)。

3 工藝方案評價(jià)指標(biāo)體系

　　按照AHP法的要求，首先建立一個(gè)具有層次結(jié)構(gòu)的評價(jià)指標(biāo)體系，由目標(biāo)層、準(zhǔn)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(fèi)用低，這是總目標(biāo)，用A表示。進(jìn)一步細(xì)分，則應(yīng)從工藝技術(shù)、經(jīng)濟(jì)投資、環(huán)境影響、運(yùn)轉(zhuǎn)管理、施工條件、排海污物量六個(gè)方面考慮，這一準(zhǔn)則層指標(biāo)用B_i表示(i=1,2,…，6)。對這些指標(biāo)還可進(jìn)一步細(xì)分，即工藝技術(shù)包括處理工藝和處理程度；經(jīng)濟(jì)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(shè)一個(gè)準(zhǔn)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(jià)與選擇

　　根據(jù)評價(jià)指標(biāo)體系，對三個(gè)方案進(jìn)行綜合評價(jià)。并在作多目標(biāo)定量分析前，先從定性的角度對這三個(gè)方案進(jìn)行比較，以供定量分析時(shí)參考，其詳細(xì)分析結(jié)果見表1。

表1 工藝方案比較 比較項(xiàng)目 方案一 方案二 方案三 工藝技術(shù) 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(shù)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(jì)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(yùn)轉(zhuǎn)會對海域生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生難以預(yù)計(jì)的影響 深海排放，可以達(dá)到預(yù)期的環(huán)境目標(biāo)，預(yù)期運(yùn)轉(zhuǎn)不正常時(shí)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(yùn)轉(zhuǎn)不正常會對海岸千萬較大污染。 運(yùn)轉(zhuǎn)管理 簡單 簡單 運(yùn)轉(zhuǎn)復(fù)雜，要求較高的運(yùn)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(jìn)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(jìn)一步用方根法求得這一層次6個(gè)元素之權(quán)重及最大特征值并通過一致性檢驗(yàn)。
　　WB=（0.1495,0.3343,0.3343,0.0606,0.0606,0.0606
　　

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

表2 C層元素總權(quán)重 B層權(quán)重 B₁ 0.1495 B₂ 0.3343 　B₃ 0.3343 B₄ 0.0606 B₅ 0.0606 B₆ 0.0606 總權(quán)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(gè)元素重復(fù)上述過程，即相對于C層每個(gè)指標(biāo)，對三個(gè)方案進(jìn)行兩兩比較，建立判斷矩陣，求出其單權(quán)重向量，結(jié)合C層權(quán)重聚合得三個(gè)方案之相對重復(fù)性——總權(quán)重排序，其過程見表3。

表3 總權(quán)重排序 C層權(quán)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(jìn)行一致性檢驗(yàn)，RI=0.58、CR=0.032<0.1。由此得長流廠三個(gè)工藝方案評價(jià)排序，見表4。
　　方案二的權(quán)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(dá)到環(huán)境目標(biāo)，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(jì)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(jià)排序 排序 1 2 3 方案 一 二 三 權(quán)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(jìn)行分析，認(rèn)為采用深海排放方案較佳。選擇排海管位置應(yīng)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(shè)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(xiàn)

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　　3 陳挺.決策分析.科學(xué)出版社，1989
　　4 Satty T L.The Analytic Hierarchy Process: Planning, Priority Setting, Resource Allocation. New York: McGraw-Hill,1980

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