林區(qū)污水處理工程工藝優(yōu)化的決策1)

周 延 李晨洋 孫 楠

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，哈爾濱，150030)

據(jù)聯(lián)合國(guó)統(tǒng)計(jì)，到2025年，三分之二的世界人口可能會(huì)面臨水資源短缺。隨著城鎮(zhèn)人口的增加和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，污水排放量也日益增加，水體污染相當(dāng)嚴(yán)重，而且?guī)缀醣榧叭珖?guó)各地。黑龍江省國(guó)有林區(qū)主要包括大興安嶺國(guó)有林區(qū)和小興安嶺國(guó)有林區(qū)。兩片國(guó)有林區(qū)，由于長(zhǎng)時(shí)間高強(qiáng)度的商品林采伐，森林資源大幅減少，生態(tài)屏障作用大幅降低?；诖爽F(xiàn)狀，20世紀(jì)90年代末期，中國(guó)政府便通過天然林保護(hù)工程，將上述區(qū)域納入保護(hù)范疇。2010年，國(guó)務(wù)院批復(fù)黑龍江省大小興安嶺生態(tài)功能區(qū)建設(shè)的意見，將其升格為國(guó)家戰(zhàn)略。城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略的推進(jìn)，離不開城鎮(zhèn)污水處理。近幾十年來，越來越多的研究者認(rèn)為，污水處理工藝優(yōu)選決策過程，應(yīng)當(dāng)涵蓋經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、技術(shù)、運(yùn)行管理、環(huán)境影響、占地、污泥處置等方面。這些因子間的關(guān)系復(fù)雜，各因子的量綱或量級(jí)不同，有的還相互矛盾，難以將這些因子轉(zhuǎn)化為單一的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行比較，亟需建立客觀、科學(xué)、有效的城鎮(zhèn)污水處理工藝優(yōu)選決策方案，為決策者優(yōu)選工藝提供更為科學(xué)的指導(dǎo)。本文基于此背景，進(jìn)行污水治理工程中所產(chǎn)生的工藝優(yōu)化決策研究。

1 林區(qū)城鎮(zhèn)污水治理工程典型工藝評(píng)述

1.1 污水處理工藝類型評(píng)述

目前，城市污水處理主要采用了生物活性污泥法。生物活性污泥法有多種處理工藝，城市二級(jí)污水處理廠常用的工藝方法有:普通曝氣法、A－B法(二段曝氣法)、A/O除磷工藝、A/O脫氮工藝、A2/O除磷脫氮工藝、氧化溝工藝、序批式反應(yīng)器(SBR)工藝等。按照構(gòu)筑物的組成形式，運(yùn)行性能以及運(yùn)行操作方式的不同，已有的生物除磷脫氮的工藝可分成幾個(gè)系列:A/O系列、氧化溝系列和SBR系列等。隨著各個(gè)系列不斷地發(fā)展、改進(jìn)，形成了目前較典型的工藝:A/O工藝、UCT工藝、改良UCT工藝、VIP工藝、A2/O工藝、改良A2/O、倒置A2/O工藝、orbel氧化溝工藝、CAST工藝、百樂克工藝等。下面就幾個(gè)應(yīng)用比較廣泛的處理工藝進(jìn)行闡述。

雖然所述各工藝的技術(shù)比較成熟，處理效果也不錯(cuò)，但都或多或少存在著問題，都還須在實(shí)際運(yùn)行中得到解決和完善。

A/O工藝。污泥回流需用泵提升;設(shè)備數(shù)量較多，操作維護(hù)難，投資較大;生物池和二沉池單獨(dú)設(shè)置，占地面積較大;抗沖擊負(fù)荷的能力，不如CASS工藝和氧化溝工藝。

百樂克工藝。曝氣時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng);污泥處置，不如A/O工藝。CASS工藝。自控設(shè)備質(zhì)量要求高;工程投資較大，設(shè)備利用率較低;水頭損失比連續(xù)流工藝大;國(guó)內(nèi)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)不多。

氧化溝工藝。池深較淺，占地面積較大;動(dòng)力消耗較大，運(yùn)行費(fèi)用較高;設(shè)備維護(hù)工作量較大。

從目前國(guó)際及國(guó)內(nèi)所采用的污水處理工藝情況來，各種工藝并不是短時(shí)所能改進(jìn)和完善的，也更不是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)所能完成的，理論上的論證與實(shí)踐是有差距的。因此，各種處理工藝需要在實(shí)際運(yùn)行中不斷改進(jìn)和完善，才能提高工藝先進(jìn)性，從而減少工程投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用，并提高廢水處理技術(shù)水平。

1.2 林區(qū)城鎮(zhèn)污水治理工程典型工藝

通過對(duì)城鎮(zhèn)污水治理工程的現(xiàn)狀研究，以及對(duì)工藝類型的具體評(píng)述，不難發(fā)現(xiàn)，我國(guó)對(duì)大部分工藝都曾經(jīng)有過嘗試。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，SBR、氧化溝、活性污泥等占的比例較大，是城鎮(zhèn)常用工藝，也是比較典型的工藝，是應(yīng)用效果比較好的工藝;但是，在應(yīng)用中仍然存在一些問題。

通過實(shí)地調(diào)研、文獻(xiàn)調(diào)查及評(píng)述結(jié)果，城鎮(zhèn)推薦采用SBR系列、氧化溝系列以及活性污泥系統(tǒng)，土地資源比較豐富的城鎮(zhèn)可采用自然凈化系統(tǒng)。

城市污水處理廠需要較大的投資和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。林區(qū)污水廠由于設(shè)計(jì)、運(yùn)行、低溫等各方面的原因，成本比我國(guó)其他區(qū)域高很多，同時(shí)設(shè)備很難取得穩(wěn)定的處理效果，甚至出現(xiàn)冬季部分設(shè)備無法運(yùn)轉(zhuǎn)、生化池結(jié)冰等不正常現(xiàn)象。由于東北國(guó)有林區(qū)，冬季氣候寒冷漫長(zhǎng)，冰凍期長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月;嚴(yán)酷的氣候條件對(duì)污水生物凈化極為不利。為保證冬季低溫污水的處理效果，目前我國(guó)寒冷地區(qū)工程中，一般采用增加水力停留時(shí)間、降低污泥負(fù)荷、對(duì)構(gòu)筑物采取保溫或升溫等措施，保證冬季污水處理達(dá)標(biāo)。這些措施，不僅會(huì)增加工程投資和運(yùn)行費(fèi)用，而且污水處理的效果也很難得到保證，還常會(huì)引起污泥膨脹等問題。所以，開發(fā)出一套在東北國(guó)有林區(qū)低溫地區(qū)能有效、穩(wěn)定處理城市污水的工藝，已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。

2 林區(qū)城鎮(zhèn)污水治理典型工藝指標(biāo)體系

2.1 指標(biāo)選取因素分析

城市污水治理工程，是一項(xiàng)極其復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及到社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境等各個(gè)方面。其中，經(jīng)濟(jì)是影響其發(fā)展的重要因素，必須通過多種指標(biāo)方案的綜合比較研究。經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)，涉及經(jīng)濟(jì)效益、技術(shù)性能和管理效益3個(gè)方面;評(píng)價(jià)指標(biāo)，包括基本建設(shè)投資、基本運(yùn)行費(fèi)用、廠區(qū)占地投資、基本運(yùn)行能耗、運(yùn)行穩(wěn)定性情況、生物效果、自控系統(tǒng)完善性、污泥處理與利用、工藝成熟性、設(shè)備完好性、運(yùn)行安全性、操作難易程度、工藝處理效率等多個(gè)方面。

2.1.1 經(jīng)濟(jì)因素

經(jīng)濟(jì)指標(biāo)作為影響污水行業(yè)發(fā)展的重要因素，對(duì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的分析，則涉及投資、能耗、運(yùn)行成本、占地面積等。在出水水質(zhì)滿足排放要求的前提下，“投資省、能耗和運(yùn)行成本低、占地少”，是衡量處理工藝經(jīng)濟(jì)與否的基本要求[1]。對(duì)于污水處理廠，費(fèi)用包括建廠的一次性投資和運(yùn)行成本2部分。項(xiàng)目建設(shè)的一次性投資的大小，并不直接決定運(yùn)行成本，但可對(duì)運(yùn)行費(fèi)用起很大的影響和作用。建設(shè)投資內(nèi)容，主要包括土地(即廠址和搬遷安置)費(fèi)用、直接建設(shè)安裝工程費(fèi)用、設(shè)備費(fèi)用、管理費(fèi)用和財(cái)務(wù)費(fèi)用;運(yùn)行費(fèi)用內(nèi)容，包括人工費(fèi)、電力和運(yùn)輸費(fèi)、藥劑費(fèi)、維護(hù)費(fèi)。與工藝方法選擇直接相關(guān)的，有土地面積、建安費(fèi)、設(shè)備費(fèi)，電力與運(yùn)輸費(fèi)、藥品費(fèi)。其中，在選址已定的情況下，土地的價(jià)格、補(bǔ)償拆遷費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)、管理費(fèi)用、人工費(fèi)用，可看成是一種常數(shù)。

當(dāng)然，不同的工藝類型，追求的費(fèi)用目標(biāo)也不同。例如，生物工藝方法的主要目標(biāo)，是追求在最小的容積和時(shí)間內(nèi)，通過好氧或厭氧完成污水中污染物的生物降解。通過對(duì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行比較分析，對(duì)于城鎮(zhèn)污水治理工程工藝，以下經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)工藝的影響較大，主要有建設(shè)投資、土地面積、土地價(jià)格、處理成本(能源、藥劑、維護(hù)管理)。

①建設(shè)投資。污水處理廠處理工藝的不同，直接關(guān)系到污水廠的建設(shè)投資，因此，污水處理工藝方案的可行性首先要考慮建設(shè)投資。有研究指出，經(jīng)濟(jì)性能在5萬m3/d規(guī)模下，SBR和氧化溝系列的基建費(fèi)用明顯低于常規(guī)活性污泥法以及A/A/O工藝，規(guī)模越小優(yōu)勢(shì)越明顯。目前，四川、云南采用SBR、BAF或氧化溝系列的城鎮(zhèn)污水處理廠，單位基建投資一般在1000～1300元/(m3/d)，其中，氧化溝系列工藝因設(shè)有二次沉淀沉池，污水處理廠的基建投資較大;BAF污水處理廠的基建投資稍高于SBR工藝污水處理廠，主要源于BAF土建成本較高。

②土地面積。工藝類型的不同，導(dǎo)致污水處理廠建設(shè)的單元構(gòu)筑物的數(shù)量、大小不同，設(shè)備的種類、體積、質(zhì)量等都有所不同，因此成為影響經(jīng)濟(jì)性的主要因素。占地面積是制約工藝使用范圍的關(guān)鍵因素之一，尤其是針對(duì)城市用地緊張的特點(diǎn)，占地面積對(duì)于城市污水工藝的選擇至關(guān)重要。目前各類處理工藝中，采用氧化溝工藝的污水處理廠，平均噸水占地面積為0.88 m2。采用A/A/O工藝的污水處理廠，平均噸水占地面積為0.94 m2;采用SBR工藝的污水處理廠，平均噸水占地面積為0.84 m2;采用A/A/O工藝的污水處理廠，平均噸水占地面積為0.94 m2;其他工藝的污水處理廠，平均噸水占地面積為1.00 m2。

③土地價(jià)格。由于有些工藝類型對(duì)污水處理廠的位置也有所要求。故土地的類型、在城市中的位置，以及周圍商業(yè)的影響程度，會(huì)使土地的價(jià)格有所不同。

④處理成本。污水廠的處理成本，是衡量其經(jīng)濟(jì)性能的重要指標(biāo)。主要指污水處理廠運(yùn)行使用的各類費(fèi)用:能源、運(yùn)輸、藥劑價(jià)格、維護(hù)、管理等各類費(fèi)用。活性污泥法存在明顯規(guī)模效應(yīng)，小型污水處理廠的單位處理費(fèi)用比大型污水處理廠高40%。處理廠的單位污水處理成本，主要由能耗費(fèi)、工資福利費(fèi)、污泥處置費(fèi)、管理費(fèi)組成，且能耗費(fèi)是處理成本的主要組成部分。SBR系列、氧化溝系列、BAF系列，流程簡(jiǎn)單、設(shè)備少，其能耗費(fèi)一般較傳統(tǒng)活性污泥法、A/O、A/A/O少。從處理成本看，SBR系列、氧化溝系列、BAF工藝，適于處理規(guī)模5萬m3/d以下的城鎮(zhèn)污水處理廠。

根據(jù)上述分析，最終確定將上述所列指標(biāo)與本文所建立的費(fèi)用模型相結(jié)合，給出經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)因素。由于土地費(fèi)用在污水處理廠的基建投資中占有越來越大的份額，因此，將其從建設(shè)費(fèi)用中分離出來，并將土地價(jià)格與土地面積2個(gè)指標(biāo)綜合成土地使用費(fèi)。剩余部分，作為建設(shè)投資，單獨(dú)作為一個(gè)指標(biāo)。這樣得到了城鎮(zhèn)污水治理工程工藝優(yōu)化決策的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，即建設(shè)投資、土地使用費(fèi)、處理成本(運(yùn)行費(fèi)用)3部分。

2.1.2 技術(shù)因素

污水處理的基本作用是保證受納水體的使用功能，因而，技術(shù)可持續(xù)性，首先應(yīng)以污水處理工藝能達(dá)到相應(yīng)的污水排放標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)則。當(dāng)前，我國(guó)近海海域、各主要淡水湖泊以及三峽庫區(qū)，都有不同程度的富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象，大部分新建城鎮(zhèn)污水處理廠必須具有脫氮除磷功能。二級(jí)處理后，出水的BOD、COD、SS值，一般都能達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn);但對(duì)于TN、TP，只有部分二級(jí)處理工藝的出水能滿足排放要求[2]。一方面，磷是造成水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要因素;另一方面，磷是一種重要的不可再生資源，我國(guó)富磷礦貯藏量?jī)H能維持使用10～15 a時(shí)間[3]，從這個(gè)角度看，從污水中回收磷具有重要意義。因此，污水處理工藝在滿足污水排放標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，還應(yīng)考慮從污水中回收磷的潛力。所以，污水處理工藝的技術(shù)可持續(xù)性，可通過在滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，處理工藝對(duì)污水中磷的回收潛力來衡量。

針對(duì)林區(qū)城鎮(zhèn)的地理、氣候特點(diǎn)，分析污水處理工程的多種技術(shù)指標(biāo)，確定我國(guó)城鎮(zhèn)污水治理工程的主要技術(shù)影響因素，包括單位時(shí)間處理水量、進(jìn)水水質(zhì)、處理效率、出水水質(zhì)等，在研究工藝優(yōu)選時(shí)往往將其成為技術(shù)效果指標(biāo)。此外工藝可靠性指標(biāo)，也是工藝技術(shù)因素的一項(xiàng)很重要的內(nèi)容，包括所選用工藝技術(shù)的新穎性、先進(jìn)性、技術(shù)的成熟程度、對(duì)水量水質(zhì)變化的適應(yīng)性、設(shè)備的耐久性、設(shè)備維修的難易程度等。因此，最終確定林區(qū)城鎮(zhèn)污水治理工程工藝優(yōu)化決策的技術(shù)指標(biāo)，為技術(shù)效果、工藝可靠性2個(gè)。

2.1.3 環(huán)境因素

對(duì)于污水處理工藝而言，除了需要達(dá)到國(guó)家規(guī)定的污水水質(zhì)達(dá)標(biāo)以外，還應(yīng)考慮工藝中碳的排放指標(biāo)。因?yàn)槲鬯幚硎且粋€(gè)碳、磷等物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程，由于碳排放會(huì)造成大氣污染，因此需要考慮碳的排放要求。控制碳排放，大力采用低碳新技術(shù)和新產(chǎn)品。應(yīng)通過技術(shù)創(chuàng)新，加強(qiáng)節(jié)能新技術(shù)、新工藝、新材料和新設(shè)備的開發(fā)，向市場(chǎng)和公眾提供各種高效節(jié)能設(shè)備、材料和工具。以求實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，順應(yīng)社會(huì)的低碳經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。因此，在選取工藝時(shí)，也要考慮碳排放問題。近年來，部分國(guó)內(nèi)學(xué)者已開始研究污水處理廠在全球變暖、臭氧耗竭、光化學(xué)煙霧等方面產(chǎn)生的環(huán)境影響。因此，本文借鑒國(guó)內(nèi)相關(guān)的思想，通過量化分析工藝在其整個(gè)生命周期階段的能量與資源消耗，衡量其環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)性、分析污水處理工藝的環(huán)境影響。對(duì)污水處理廠整個(gè)生命周期階段，能量與資源消耗、對(duì)環(huán)境排放(如對(duì)全球變暖、臭氧耗竭的影響等)進(jìn)行數(shù)據(jù)量化分析。

能耗。污水處理工藝的能耗，包括直接能耗與間接能耗。前者指處理過程耗費(fèi)的能量，后者包括建材生產(chǎn)和運(yùn)輸、建筑施工、耗用藥劑的生產(chǎn)和運(yùn)輸，以及工藝拆除報(bào)廢階段的能耗。

直接能耗——城鎮(zhèn)污水處理廠的能耗，主要為二級(jí)處理系統(tǒng)與污水提升的能耗，且前者的能耗占總能耗的60%以上。由于各工藝中污水提升的能耗相近，故優(yōu)選工藝時(shí)，可采用二級(jí)處理系統(tǒng)的能耗(包括曝氣池、二沉池、混合液回流和污泥回流系統(tǒng)、剩余污泥排放單元)衡量與比較不同工藝的直接能耗。衡量污水處理工藝能耗的傳統(tǒng)指標(biāo)是比能耗，它指處理單位體積污水所耗費(fèi)的外界供給能量。對(duì)處理工藝而言，剩余污泥能量的回收，可以降低外界供能與生物固體的體積。當(dāng)用能量利用率衡量污水處理系統(tǒng)的直接能耗時(shí)，不僅能考慮剩余污泥對(duì)工藝能耗的影響，而且能兼顧進(jìn)水污染物本身能量對(duì)工藝能耗的影響。

能量利用率(η)，指系統(tǒng)有效耗用能量與外界供給總能量的比值。對(duì)于穩(wěn)定運(yùn)行的二級(jí)處理系統(tǒng)，輸入系統(tǒng)的能量包括進(jìn)水中有機(jī)污染物的含能量(Ejs，1gCOD=13.91 kJ)與外界輸入系統(tǒng)的能量(Esr，主要指電能)，輸出系統(tǒng)的包括出水中有機(jī)物含能量(Ecs)、剩余污泥蘊(yùn)含的能量(Esw，1gVSS=22.15 kJ)、系統(tǒng)損失的能(Er)。二級(jí)處理系統(tǒng)有效降低的能量為(Ejs－Ecs－Esw)，其回收的能量(Ehs)是被系統(tǒng)有效利用的部分，因此系統(tǒng)總有效耗能為(Ejs－Ecs－Esw)+Ehs。η=(總有效耗能/外界供給總能)=((Ejs－Ecs－Esw)+Ehs)/(Ejs+Esr)。

間接能耗——分析污水處理工藝間接能耗時(shí)，空間邊界一般界定為廠界，時(shí)間邊界通常為15～20 a。污水處理工藝的間接能耗，體現(xiàn)在施工建設(shè)階段、生產(chǎn)階段與拆除作業(yè)階段，其中:施工建設(shè)階段能耗(E1)，包括建材生產(chǎn)能耗(e11)、建材運(yùn)輸能耗(e12)和建筑施工能耗(e13);生產(chǎn)階段能耗(E2)，指耗用藥劑的生產(chǎn)(e21)、運(yùn)輸能耗(e22);拆除作業(yè)階段能耗(E3)，包括拆除作業(yè)能耗(e31)、覆土填充材料運(yùn)輸能耗(e32)。間接能耗E=E1+E2+E3。

物耗。污水處理工藝的物耗，由直接物耗與間接物耗2部分組成，前者主要指處理工藝的藥耗和占地，后者包括建筑施工階段與拆除作業(yè)階段的耗用物質(zhì)。成本效益分析中，采用運(yùn)行費(fèi)、征地費(fèi)、材料費(fèi)反映物耗。社會(huì)的高速發(fā)展，使土地的珍貴性日益突出，且土地是直接關(guān)系到人類可持續(xù)發(fā)展的重要資源;從這個(gè)意義上講，征地費(fèi)無法全面反映土地資源的價(jià)值。因而，有必要單獨(dú)考慮處理廠占地，并將其作為物耗指標(biāo)的重要組成部分，以便在決策中體現(xiàn)土地資源的價(jià)值。

二級(jí)處理系統(tǒng)占地，是工藝占地的主要組成。通常各工藝的預(yù)處理流程與構(gòu)筑物相似，并且各方案的道路、綠化等公共設(shè)施，與輔助建筑物的占地面積類似。工藝優(yōu)選決策時(shí)，本文用二級(jí)處理系統(tǒng)(包括生化池、二沉池、污泥處理與處置單元)的占地可以大體反映工藝的占地情況。

2.2 指標(biāo)體系的建立

通過對(duì)影響工藝的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、環(huán)境因素的研究，最終可確定城鎮(zhèn)污水治理工程工藝指標(biāo)體系(見圖1)。根據(jù)建立的指標(biāo)體系，運(yùn)用決策評(píng)價(jià)方法對(duì)城鎮(zhèn)污水治理工程進(jìn)行工藝優(yōu)化決策。

圖1 城鎮(zhèn)污水治理工程工藝指標(biāo)體系

3 基于灰色關(guān)聯(lián)分析的城鎮(zhèn)污水處理工程工藝優(yōu)化決策

污水處理工藝優(yōu)選，應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、環(huán)境與社會(huì)諸方面，屬于多目標(biāo)決策問題;一般而言，多目標(biāo)決策問題難以借助人的主觀判斷得出決策結(jié)果。因此，通過建立城鎮(zhèn)污水處理工藝優(yōu)選決策模型進(jìn)行工藝優(yōu)選，可以提高決策結(jié)果的客觀性與正確性。

評(píng)判最優(yōu)污水處理工藝的標(biāo)準(zhǔn)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平、人們的思想觀念以及污水處理事業(yè)的發(fā)展不斷改變。因此，城鎮(zhèn)污水處理工藝優(yōu)選決策模型的優(yōu)選決策目標(biāo)，需作相應(yīng)調(diào)整或改變，以保證優(yōu)選決策結(jié)果符合社會(huì)發(fā)展需求，使其能夠有效的為社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展服務(wù)。污水處理工藝優(yōu)選決策模型的客觀合理性，通常由其決策結(jié)果體現(xiàn)。為保證決策結(jié)果客觀合理，決策指標(biāo)及其量化結(jié)果，應(yīng)能客觀反映工藝性能;決策模型數(shù)學(xué)方法，需符合工藝優(yōu)選特點(diǎn)?；疑P(guān)聯(lián)法由鄧聚龍教授于1982年提出[4]，主要用于對(duì)信息不明確及信息不完整的系統(tǒng)進(jìn)關(guān)聯(lián)分析，從而找出影響系統(tǒng)發(fā)展態(tài)勢(shì)的重要因素，并掌握事物變化的主要特征。根據(jù)建立的城鎮(zhèn)污水治理工程工藝指標(biāo)體系，本文采用灰色關(guān)聯(lián)分析理論，對(duì)城鎮(zhèn)污水治理工程工藝進(jìn)行優(yōu)選研究。

現(xiàn)以黑龍江省大興安嶺地區(qū)塔河縣已建污水廠為例(該廠日處理規(guī)模為5.5萬t)，進(jìn)行具體綜合評(píng)價(jià)(見表1～表4)。

通過3種工藝各指標(biāo)的灰色關(guān)聯(lián)度計(jì)算可知，3種工藝中，各指標(biāo)的灰色關(guān)聯(lián)度最好為活性污泥工藝，灰色關(guān)聯(lián)度為0.854，為最優(yōu)方案，SBR次之，A/O再次之。即認(rèn)為，對(duì)于此東北地區(qū)城鎮(zhèn)污水治理廠而言，活性污泥工藝具有更好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，更適合在此污水處理廠采用。實(shí)際調(diào)研結(jié)果與評(píng)價(jià)結(jié)果相符，本案例中污水廠采用活性污泥工藝處理污水效果良好，污水廠運(yùn)行過程中工藝流暢，遇到問題較少，基本可以達(dá)到日處理5.5萬t要求。說明綜合優(yōu)選結(jié)果具有一定可靠性。

4 林區(qū)城鎮(zhèn)污水治理工程工藝優(yōu)化決策建議

林區(qū)城鎮(zhèn)污水處理，由于處理標(biāo)準(zhǔn)要求高、投資大、運(yùn)行費(fèi)用高，為降低污水處理投資和運(yùn)行成本，因地制宜地進(jìn)行工藝方案(主要是生物處理方案)比較是必須的。對(duì)污水處理方案的比較，力求客觀全面，在同等進(jìn)水、出水條件下，其設(shè)計(jì)參數(shù)，應(yīng)包括對(duì)各種污染物的去除率、曝氣時(shí)間、污泥負(fù)荷和容積負(fù)荷、曝氣量及氧的利用率(及動(dòng)力效率)和污泥產(chǎn)量(及污泥指數(shù))等做全面分析。數(shù)據(jù)豐富，可以做到集思廣益，揚(yáng)長(zhǎng)避短;根據(jù)技術(shù)上合理，經(jīng)濟(jì)上合算，管理方便，運(yùn)行可靠且有利于近、遠(yuǎn)期結(jié)合的原則，進(jìn)行污水處理工藝方案的優(yōu)化選擇。

表1 備選工藝方案指標(biāo)局勢(shì)矩陣(A)

表2 備選工藝方案指標(biāo)規(guī)范化決策矩陣(R)

表3 備選工藝方案指標(biāo)差序列

表4 備選工藝方案灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)及灰色關(guān)聯(lián)度

在對(duì)國(guó)內(nèi)污水處理設(shè)施建設(shè)投資及運(yùn)行費(fèi)進(jìn)行廣泛調(diào)研基礎(chǔ)上，認(rèn)為不包括管網(wǎng)工程、引進(jìn)污水處理設(shè)備和引進(jìn)沼氣發(fā)電設(shè)備，較優(yōu)的城鎮(zhèn)污水處理廠建設(shè)投資及運(yùn)行費(fèi)用的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo):污水處理設(shè)施建設(shè)投資宜控制在1000元/t左右;污水處理設(shè)施運(yùn)行費(fèi)(包括折舊費(fèi))宜控制在0.5元/t左右。

[1]王濤，樓上游.中國(guó)城市污水處理工藝現(xiàn)狀調(diào)查與技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)評(píng)價(jià)[J].給水排水，2004，30(5):1－4.

[2]Marcos Van Sperling，Carlos Augusto de Lenmos Chernicharo.Urban wastewater treatment technologies and the implementation of discharge standards in developing countries[J].Urban Water，2002，4(1):105－114.

[3]荊肇乾，呂錫武.污水處理中磷回收理論與技術(shù)[J].安全與環(huán)境工程，2005，12(1):29－32.

[4]劉思峰，鄧聚龍.GM(1，1)模型的適用范圍[J].系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐，2000(5):121－124.