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试论当前城市污水处理工艺方案的层次

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品牌: 试论当前城市污水处理工艺方案的层次
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最后更新: 2019-09-11 11:52
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 试论当前城市污水处理工艺方案的层次
【摘要】本文首先简要分析了我国当前城市污水处理的工艺现状,并在此基础上基于层次分析法对城市污水处理工艺方案选择进行论述。期望通过本文的研究能够对城市污水处理厂选择最优的污水处理方案有所帮助。 
  【关键词】城市污水处理;工艺方案 
  1 我国当前城市污水处理的工艺现状分析 
  通过对国内一些主要城市进行调查分析后发现,其中有将近80%以上的污水处理厂全部采用的都是活性污泥法处理工艺,该方法在国内城市污水处理中的应用较为广泛。随着国家进一步加大对城市污水处理工艺方面的研究力度,使得我国在污水和污泥处理技术上取得了显著的成绩,某些科研成果甚至已经达到了国际先进水平。我国在上个世纪80年代以前建设的城市污水处理厂基本上采用的都是曝气法活性污泥处理工艺,该技术虽然在BOD和SS的处理方面具有一定的优势,但其对氮和磷的去除率相对较低,为满足水环境和排放要求,很多污水处理厂都纷纷对现有的技术工艺进行了改造,进一步完善了脱氮和除磷功能。AB法在我国污水处理工程中的应用是从上个世纪80年代初开始的,因该工艺具有较强的抗冲击负荷能力以及对有毒物质具有缓冲作用,故此,其多数被应用于工业污水所占比例较大的城市当中。近年来,随着我国对水环境质量要求的不断提高,国家对与污水处理相关的规范标准进行重新修订,修订之后的规范标准提高了对出水氮和磷的要求,这使得各大城市在新建污水处理厂时,均必须将氮和磷的去除作为首要考虑问题。 
  2 基于层次分析法的城市污水处理工艺方案选择 
  就我国的城市污水处理而言,其具有投资大、运行成本高等特点,为了有效降低前期投资和运行费用,污水处理厂应当按照因地制宜的原则选择工艺方案。然而,在污水处理工艺系统的方案设计中,大多数设计人员一般都是按照以往的工程经验,并依据国家现行的规范标准,拟定两个以上的备选方案,再通过经济和技术可行性分析确定最终的方案。这种工艺方案的选择方法看似合理,但却不够科学,究其根本原因是有些设计人员在拟定备选方案时存在一定的倾向性,这就造成了所选的方案并非是最优方案,由此一来可能会导致两种情况:一种是前期建设投资成本增大,后期运行费用提高;另一种是投资成本较低,但污水处理效果不达标。鉴于此,在对污水处理工艺方案的选择上,必须本着客观、全面的思想,并遵循技术合理、经济合算、便于管理、运行稳定可靠的原则,对工艺方案进行优选。 
  层次分析法是目前较为成熟且先进的一种决策方法,简称为AHP,在城市污水处理工艺方案选择的过程中应用该方法,能够有效降低个人主观对方案选择的影响,有助于提高所选方案的科学性。 
  2.1 层次结构的建立 
  在AHP法中,层次结构的建立是关键环节,它是各个元素隶属关系的策度,按照对问题的分析,可将所含的因素分层次构筑成为树状结构,具体包括以下几个层次: 
  ⑴目标层。在污水处理方案优选中,最佳方案即目标层。 
  ⑵准则层。该层也被称之为指标层,它是由诸多可以直接度量的因素构成,如工程、环境、经济等指标。 
  ⑶子指标层。在一些相对比较复杂的系统当中,指标又可以分为2-3个层次,如工程的地质条件及造价等均可作为子指标层。 
  ⑷测算层。该层主要包括决策的方案,在污水处理工艺方案当中,测算层指的是参与必选的所有方案。 
  2.2 判断矩阵的构建 
  AHP法要求决策者必须对每一个层次当中的各个元素的相对重要性做出准确、合理的判断。由于方案比选属于比较复杂的决策问题,很难直接给出各个指标之间的权重,所以需要借助相应的方法导出指标间重要性的权重。通常情况下,AHP采用的是两两比较法。该方法具体是指在一定的标度下,对某一个元素集 中的任意两个元素进行比较,并得出最终的比较结果。假设该元素集当中存在n个元素,那么通过下式的比较,便可获得整个元素集的比较结果: 
  (1) 
  想要构建判断矩阵A,其关键就是如何对两两比较结果进行有效利用。以n阶的判断举为例,若是某个层次中因素对于上一层某个因素为确定值,那么该层次中各个因素之间的两两比较结果可用下式进行表示: 
  (2) 
  2.3 实例分析 
  为了便于本文研究,下面以某城市污水处理厂的工艺方案优化选择为例,对AHP法的应用进行论述。该污水处理厂要求采用二级生化工艺对污水进行处理,同时,对氮和磷的去除要求比较严格。经过初步分析论证后,提出了以下四种备选方法:SBR、 、UCT和改良氧化沟工艺。图1 为基于AHP法构建的层次结构图。 
  图1 基于AHP法层次结构示意图 
  图1中各个指标的重要性排序如下: 。各个方案的比较情况如表1所示。 
  表1 工艺方案比较 
  比较项目 A2O 改良氧化沟 SBR UCT 
  基建费用(元/m?污水) 1245 1301 1198 1206 
  处理费用(元/m?污水) 0.61 0.67 0.60 0.58 
  工艺成熟度(%) 80 80 80 90 
  氮和磷的去除效果(%) 70 80 80 90 
  按照相关的评分结果便可构建起层次方案的比较矩阵,然后再进行层次单排序,并以方根法对特征向量进行求解,在以该方法分别求出 的特征向量,最后对方案进行排序。由相关计算结果可知,各个方案的优劣排序如下 (UCT工艺)> (改良氧化沟工艺)> (SBR工艺)> ( 工艺)。通过上述分析可知,可将UCT工艺作为当前该城市污水处理厂的首选污水处理方案。 
  3 结论 
  综上所述,在城市污水处理过程中,污水处理工艺方案的选择是重中之重,为了确保所选的工艺方案科学合理,可在具体的选择过程中,应用层次分析法。通过本文的研究可知,在确定几种备选工艺方案的基础上,借助层次分析法,可以从这些方案中选择出最适合污水处理厂的工艺方案,这充分证明了该方法的可行性与实用性。在未来一段时期,为了适应我国水环境要求的不断提高,要不断加大对污水处理工艺的研究力度,除了要对现有的工艺技术进行不断改进和完善之外,还应当积极研发一些新的工艺、技术和设备,以此来更好地为城市污水处理服务,这对于促进我国城市的可持续发展具有非常重要的现实意义。 
  参考文献 
  [1]霍宏伟.长春南部污水厂改良型A/O工艺研究[D].吉林大学环境与资源学院.2010. 
  [2]何士龙.我国城市污水处理厂的建设发展及运营管理[J].能源环境保护.2013(11). 
  [3]邱兆富,周琪.国内城市污水污泥的特点及处理处置对策[J].中国沼气.2012(10). 
  [4]周佳恒.城市污水处理厂污泥处置规划案例研究[J].环境与可持续发展.2010(4). 
  [5]凌猛.城市污水处理厂工艺方案模糊决策方法的应用[J].污染防治技术.2010(9).
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