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摘要：針對(duì)我國(guó)目前各大城市原有污水處理廠存在的問題，提出一套評(píng)價(jià)體系，并結(jié)合上海11家污水處理廠進(jìn)行了評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果與專家們的意見相一致，從而驗(yàn)證了該評(píng)價(jià)系統(tǒng)的可行性，其方法對(duì)于城市現(xiàn)有污水處理廠的改造和去留問題的決策，具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：污水處理評(píng)價(jià)系統(tǒng)綜合效益規(guī)劃改造

onplanningofurbanwtpreformation

abstract:inconsiderationoftheproblemsrisenfromsomeurbanwtpsoflargecitiesinthiscountry,anevalu～ationschemehasbeenproposedandthefeasibilityofthisschemehasbeenapprovedbythepracticalapplicationfor11wtpsinshanghai.theverdictofthisschemeisquiteconformablewiththeargumentationofexperts.thisschemewouldbehelpfultopolicymakingaboutreformandresignationofexistingurbanwtps.

城市污水處理廠是城市的重要基礎(chǔ)設(shè)施，也是目前國(guó)內(nèi)外用以“防治污染，保護(hù)環(huán)境”的重要措施之一。隨著城市建設(shè)的發(fā)展，工業(yè)區(qū)的開發(fā)，新區(qū)住宅建設(shè)速度的加快，各地都在新建一批污水處理廠，并考慮原有污水廠如何改建和繼續(xù)發(fā)揮其效益。由于早期的污水處理廠規(guī)模都比較小，而且效益低，隨著城區(qū)的擴(kuò)大，這些污水處理廠的去留問題如何解決，是人們普遍關(guān)注的問題。本文旨在建立一套綜合評(píng)價(jià)體系，并對(duì)上海市現(xiàn)有的11座污水處理廠進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

1規(guī)劃評(píng)價(jià)系統(tǒng)

全國(guó)大多數(shù)污水處理廠都不同程度地存在著多年來缺乏改造資金、年久失修、工程不配套等問題，實(shí)際處理量往往與設(shè)計(jì)要求相差甚遠(yuǎn)，若針對(duì)各個(gè)廠的現(xiàn)狀從土建、設(shè)備、電氣、儀表等方面進(jìn)行深入分析，適當(dāng)投入一定數(shù)量的資金加以改造，其污水處理能力可能會(huì)大大提高。改造投資規(guī)劃目標(biāo)應(yīng)滿足投資少、見效快、近遠(yuǎn)期結(jié)合，提高綜合效益的要求。評(píng)價(jià)體系如下：

1.1污水處理廠與其它排水系統(tǒng)的相關(guān)位置u1(m)

隨著城市的高速發(fā)展，污水處理和排水設(shè)施等越來越向集約化和大型化方向發(fā)展，原有的污水處理廠因規(guī)模小、設(shè)備落后等原因，有可能被周圍一定范圍內(nèi)的在建或待建的大型污水處理廠或大型污水輸送管道所取代(例如上海市的污水合流工程)時(shí)，此類廠應(yīng)予以報(bào)廢。

1.2現(xiàn)有污水處理廠廠區(qū)占地面積u2(畝，1畝≈666m2)

廠區(qū)現(xiàn)有面積越大越便于該廠的擴(kuò)建，廠家可節(jié)省土地征用費(fèi)，利于投資改造。

1.3廠區(qū)周圍的人口密度u3(100人/ha)

廠區(qū)周圍的建筑與人口密度過高，尤其是新建住宅因城區(qū)的擴(kuò)大，實(shí)際上已包圍了該污水處理廠，對(duì)居民生活環(huán)境產(chǎn)生不利影響，擴(kuò)建變得十分困難。這種類型的廠應(yīng)遷出，不予繼續(xù)追加投資。

1.4廠外設(shè)施u4(分)

污水處理廠服務(wù)區(qū)內(nèi)的地下排水管道的設(shè)置，應(yīng)與廠內(nèi)污水處理能力相匹配，否則其污水處理廠的潛力得不到合理的發(fā)揮，此時(shí)應(yīng)加大投資，改造完善廠外管道和泵站等。

1.5污水日處理量與原設(shè)計(jì)日處理量的差距u5(m3/d)

污水處理廠的現(xiàn)有日處理量若與原設(shè)計(jì)量相差較大，說明該廠的設(shè)施未按照原設(shè)計(jì)配套，或某些生產(chǎn)環(huán)節(jié)存在問題，造成該廠不能充分發(fā)揮其潛力，應(yīng)首先對(duì)其考慮追加投資。

1.6污泥處理的難易程度u6(分)

污泥的處理與外運(yùn)，對(duì)污水處理廠的處理量影響較大，其難易程度主要依賴于該廠是否具備脫水設(shè)施、離開郊區(qū)的遠(yuǎn)近、污泥量的大小以及運(yùn)輸?shù)姆奖愠潭?。污泥處理困難的廠，一般無發(fā)展前途，故不宜多投資。

1.7改造投資率u7(100元/m3污水)

改造投資率是指投入的改造資金與該廠通過改造后所達(dá)到的最大污水處理量之比，比值越大，說明污水處理的代價(jià)越高，從投資的角度分析越不利。

1.8投產(chǎn)年代長(zhǎng)短u8(a)

污水處理廠的建造一般與城市的發(fā)展同步，建造年代久遠(yuǎn)，其設(shè)備、設(shè)施則更為陳舊，生產(chǎn)工藝也往往更為落后，改造的代價(jià)也就越高，追加投資的可能性不大。

1.9污水處理廠直接排入的水體u9(分)

為防止污染城區(qū)的主要河流，污水處理廠的排放口一般布置在河流下游，并遠(yuǎn)離市區(qū)，因人口增加、城區(qū)擴(kuò)大，當(dāng)其出水轉(zhuǎn)移到其他輸送管道的可能性不大時(shí)，原來的排放口不得不外遷至更遠(yuǎn)的地方。此種處理廠發(fā)展前途不大，不宜考慮增加投資。

1.10運(yùn)行成本u10(元/m3污水)

一般說來，污水處理運(yùn)行成本過高的廠，從經(jīng)濟(jì)上分析，擴(kuò)大再投資是不合適的，應(yīng)慎重考慮。

必須指出，上述各因素基本上已排除了相關(guān)性，在利用各因素對(duì)污水處理廠進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，只須分別單獨(dú)考慮。

1.11污水處理的效果u11、u12、u13(%)

處理效果是指經(jīng)污水處理廠處理后bod5、nh3-n、ss的處理效果是否已達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，效果越差的廠應(yīng)重點(diǎn)加以投資改造。設(shè)bod5、nh3-n、ss的去除率(%)分別為u11、u12、u13。

2模糊綜合評(píng)價(jià)

為便于分析，此處引用fuzzy數(shù)學(xué)，以建立模糊綜合評(píng)價(jià)模型。根據(jù)上述規(guī)劃評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其論域?yàn)?/p>

u={u1，u2，…，u13}

式中各符號(hào)意義見前述。

決擇集為v={v1，v2，v3，v4}，即v={好，中，差，極差}

評(píng)價(jià)空間為μ=(u，v，r)，其中，r為f(u)到f(v)的一個(gè)fuzzy變換，也就是從u到v的一個(gè)fuzzy關(guān)系，即r是u×v上的一個(gè)fuzzy子集。

本文針對(duì)上海市區(qū)現(xiàn)有污水處理廠的狀況，在調(diào)查分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)家現(xiàn)有規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，通過專家定量打分，確定fuzzy關(guān)系r，具體程序如下：

2.1級(jí)別的確定

據(jù)實(shí)際統(tǒng)計(jì)結(jié)果作相對(duì)的劃分，

注：*由專家評(píng)估給出(10分制)，最高得10分，最低得1分。

2.2確定評(píng)價(jià)因素的fuzzy集

根據(jù)原始數(shù)據(jù)分別確定各個(gè)因素的fuzzy集a1，a2，…，a13。設(shè)論域x依次為u1(m)、u2(畝)，…，u13(%)，fuzzy集a1，a2，…，a13相應(yīng)的隸屬函數(shù)依次被定義為

2.3確定u×v的fuzzy子集r

r=(rij)13×4

其中，rij表示從第i個(gè)因素的角度，對(duì)被評(píng)對(duì)象作出第j種評(píng)語的可能程度。r通常由專家打分統(tǒng)計(jì)而定出。由于以上13個(gè)評(píng)價(jià)因素對(duì)污水處理廠去留問題的評(píng)判結(jié)果的影響程度不同，即各因素所對(duì)應(yīng)的權(quán)重不同，專家組對(duì)被評(píng)對(duì)象所控制的寬松程度也就不同，例如，有的專家認(rèn)為某些因素特別重要，要嚴(yán)格掌握等，而另外的專家則不然。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，得到如下fuzzy關(guān)系矩陣r，rij各值。

若某一污水處理廠各評(píng)價(jià)因素的原始數(shù)據(jù)已被測(cè)定為

a=(a1，a2，…，a13)

則根據(jù)ai(i=1，2，…，13)的值，分別在ai(i=1，2，…，13)中求得相應(yīng)的隸屬度值μai（ai），于是a被模糊化為fuzzy集

a=μa1（a1），μa2（a2），…，μa13（a13）

按a∈f(u)→b=a．r∈f(v)

則可得該污水廠的綜合評(píng)價(jià)為

b=（μb1（v1），μb2（v2），μb3（v3），μb4（v4））

對(duì)其進(jìn)行歸一化，然后取隸屬度最大者作為綜合評(píng)判的結(jié)論。

3上海城市污水處理廠的改造問題

上海是我國(guó)最早建造污水處理廠的城市，目前市區(qū)正常運(yùn)行的污水處理廠有11座，由于多年來缺乏改造和維修資金，實(shí)際處理能力大大萎縮，1996年處理污水能力25萬m3/d～26萬m3/d，與原設(shè)計(jì)能力48萬m3/d相差較遠(yuǎn)。要使污水處理廠達(dá)到設(shè)計(jì)的水量，除對(duì)廠外管網(wǎng)作改造外，還必須投入一定數(shù)量的資金，解決污水廠生產(chǎn)流程和設(shè)備上積累起來的問題。改造的目標(biāo)是：處理能力達(dá)到48萬m3/d，水質(zhì)參數(shù)：bod5進(jìn)水180mg/l～220mg/l，出水20mg/l～30mg/l；ss進(jìn)水180mg/l～270mg/l，出水20mg/l～30mg/l。采用的工藝主要是活性污泥法，部分廠還采用a/o脫氮工藝等。

3.1各污水處理廠的現(xiàn)狀

對(duì)11座污水處理廠進(jìn)行了調(diào)查。

3.2fuzzy化處理及模糊運(yùn)算

將表3中的第一列數(shù)據(jù)進(jìn)行模糊處理后得

μa1（a1）=0.998，μa2（a2）=0.08，

μa3（a3）=0，μa4（a4）=0.50，

μa5（a5）=0，μa6（a6）=0，

μa7（a7）=0.125，μa8（a8）=0，

μa9（a9）=0.5，μa10（a10）=0.002，

μa11（a11）=0.125，μa12（a12）=1，

μa13（a13）=1

a(東廠)=(0.1,0.08,0,0.5,0,0,0.125,0,0.5,0.002,0.125,1,1)

根據(jù)b=a．r，可得

b(東廠)=a(東廠)．r=(0.5,0.28,0.2,0.61)

歸一化處理后得：

b(東廠)=(0.31,0.18,0.125,0.38)

同理得：

b(吳淞)=(0.43,0.17,0.17,0.23)

b(長(zhǎng)橋)=(0.43,0.15,0.16,0.25)

b(閔行)=(0.49,0.20,0.19,0.12)

b(程橋)=(0.18,0.16,0.25,0.40)

b(龍華)=(0.39,0.15,0.22,0.24)

b(泗塘)=(0.37,0.17,0.23,0.25)

b(天山)=(0.35,0.14,0.20,0.31)

b(曲陽)=(0.32,0.14,0.20,0.34)

b(北郊)=(0.22,0.15,0.24,0.39)

b(曹楊)=(0.20,0.18,0.12,0.50)

3.3評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)前述的評(píng)價(jià)系統(tǒng)，利用模糊評(píng)判的方法，將11座污水處理廠的評(píng)判結(jié)果，按照決擇集v={好，中，差，極差}所得的相應(yīng)隸屬度值，從好到差排列后，789163

按評(píng)價(jià)結(jié)果11座污水處理廠被劃分為4類：一類為長(zhǎng)期保留，規(guī)劃服務(wù)年限為15a以上，此類排水系統(tǒng)污水處理功能比較完善，廠區(qū)擴(kuò)展余地大，地理位置優(yōu)越；二類規(guī)劃服務(wù)年限為15a(從現(xiàn)在開始)，條件比較好，有一定發(fā)展前途，但長(zhǎng)期存在的可能性不大；三類為條件較差，但在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)又無法由其他污水處理系統(tǒng)代替者，服務(wù)年限定為10a：四類無發(fā)展前途，與城市建設(shè)的矛盾大，周圍居民反映強(qiáng)烈，其管轄的服務(wù)范圍無條件并入其它處理系統(tǒng)，服務(wù)年限定為5a。

改造投資費(fèi)用的估算(見表4)是在對(duì)上述各廠進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查后提出的，主要包括土建、設(shè)備、電氣、儀表以及設(shè)計(jì)、管理、銀行貸款、工程預(yù)備等費(fèi)用，且按近期一次性集中到位。盡管四類廠處在報(bào)廢的邊緣，但因近期還無法被其他污水處理系統(tǒng)所代替，在不至于造成城區(qū)水質(zhì)環(huán)境繼續(xù)惡化的前提下，對(duì)其追加改造投資還是符合實(shí)際的。而對(duì)于其他各類廠還要考慮對(duì)其實(shí)施中、長(zhǎng)期的改造投資，僅靠近期的一次性投資是不夠的。

4結(jié)論與建議

本文所建立的城市污水處理廠改造規(guī)劃評(píng)價(jià)系統(tǒng)與模糊評(píng)判方法，通過對(duì)上海城區(qū)11座污水處理廠的評(píng)價(jià)結(jié)果，與專家們的意見比較一致，評(píng)價(jià)系統(tǒng)得到了驗(yàn)證。分析還表明：因污水處理廠的投資與運(yùn)轉(zhuǎn)成本較高，根據(jù)我國(guó)國(guó)情決定了各大城市的污水處理必須采用分散與集中相結(jié)合的方法，加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)有污水處理廠的分期改造，在保證污水排放水質(zhì)達(dá)標(biāo)的前提下，可以實(shí)現(xiàn)資金的優(yōu)化投入。隨著我國(guó)城市化速度的加快，對(duì)污水處理廠實(shí)施科學(xué)評(píng)價(jià)、動(dòng)態(tài)管理，不斷地加強(qiáng)投資改造，逐步提高污水處理能力是符合實(shí)際的。

參考文獻(xiàn)

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3上海市城市排水技術(shù)設(shè)計(jì)研究所.上海市城市污水處理廠設(shè)施設(shè)備改造工程可行性研究，1997

4上海市市政工程管理局技術(shù)情報(bào)網(wǎng)編.上海市城市污水雨水泵站調(diào)研圖表，1995

5上海市市政工程管理局技術(shù)情報(bào)網(wǎng)編.全國(guó)主要城市污水處理廠概況匯編(第一冊(cè))，1991