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

關(guān)鍵詞：污水處理評價系統(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，也是目前國內(nèi)外用以“防治污染，保護環(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價體系，并對上海市現(xiàn)有的11座污水處理廠進行了評價。

1規(guī)劃評價系統(tǒng)

全國大多數(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，實際處理量往往與設(shè)計要求相差甚遠，若針對各個廠的現(xiàn)狀從土建、設(shè)備、電氣、儀表等方面進行深入分析，適當投入一定數(shù)量的資金加以改造，其污水處理能力可能會大大提高。改造投資規(guī)劃目標應滿足投資少、見效快、近遠期結(jié)合，提高綜合效益的要求。評價體系如下：

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，此類廠應予以報廢。

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建，廠家可節(jié)省土地征用費，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)的擴大，實際上已包圍了該污水處理廠，對居民生活環(huán)境產(chǎn)生不利影響，擴建變得十分困難。這種類型的廠應遷出，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，此時應加大投資，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)計量相差較大，說明該廠的設(shè)施未按照原設(shè)計配套，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，應首先對其考慮追加投資。

1.6污泥處理的難易程度u6(分)

污泥的處理與外運，對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)的遠近、污泥量的大小以及運輸?shù)姆奖愠潭取Ｎ勰嗵幚砝щy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到的最大污水處理量之比，比值越大，說明污水處理的代價越高，從投資的角度分析越不利。

1.8投產(chǎn)年代長短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，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，并遠離市區(qū)，因人口增加、城區(qū)擴大，當其出水轉(zhuǎn)移到其他輸送管道的可能性不大時，原來的排放口不得不外遷至更遠的地方。此種處理廠發(fā)展前途不大，不宜考慮增加投資。

1.10運行成本u10(元/m3污水)

一般說來，污水處理運行成本過高的廠，從經(jīng)濟上分析，擴大再投資是不合適的，應慎重考慮。

必須指出，上述各因素基本上已排除了相關(guān)性，在利用各因素對污水處理廠進行評價時，只須分別單獨考慮。

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到國家規(guī)定的排放標準，效果越差的廠應重點加以投資改造。設(shè)bod5、nh3-n、ss的去除率(%)分別為u11、u12、u13。

2模糊綜合評價

為便于分析，此處引用fuzzy數(shù)學，以建立模糊綜合評價模型。根據(jù)上述規(guī)劃評價系統(tǒng)，其論域為

u={u1，u2，…，u13}

式中各符號意義見前述。

決擇集為v={v1，v2，v3，v4}，即v={好，中，差，極差}

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

本文針對上海市區(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)合國家現(xiàn)有規(guī)范標準，通過專家定量打分，確定fuzzy關(guān)系r，具體程序如下：

2.1級別的確定

據(jù)實際統(tǒng)計結(jié)果作相對的劃分，

注：*由專家評估給出(10分制)，最高得10分，最低得1分。

2.2確定評價因素的fuzzy集

根據(jù)原始數(shù)據(jù)分別確定各個因素的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個因素的角度，對被評對象作出第j種評語的可能程度。r通常由專家打分統(tǒng)計而定出。由于以上13個評價因素對污水處理廠去留問題的評判結(jié)果的影響程度不同，即各因素所對應的權(quán)重不同，專家組對被評對象所控制的寬松程度也就不同，例如，有的專家認為某些因素特別重要，要嚴格掌握等，而另外的專家則不然。

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

若某一污水處理廠各評價因素的原始數(shù)據(jù)已被測定為

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價為

b=（μb1（v1），μb2（v2），μb3（v3），μb4（v4））

對其進行歸一化，然后取隸屬度最大者作為綜合評判的結(jié)論。

3上海城市污水處理廠的改造問題

上海是我國最早建造污水處理廠的城市，目前市區(qū)正常運行的污水處理廠有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)計能力48萬m3/d相差較遠。要使污水處理廠達到設(shè)計的水量，除對廠外管網(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。改造的目標是：處理能力達到48萬m3/d，水質(zhì)參數(shù)：bod5進水180mg/l～220mg/l，出水20mg/l～30mg/l；ss進水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11座污水處理廠進行了調(diào)查。

3.2fuzzy化處理及模糊運算

將表3中的第一列數(shù)據(jù)進行模糊處理后得

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評價結(jié)果

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

按評價結(jié)果11座污水處理廠被劃分為4類：一類為長期保留，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，但長期存在的可能性不大；三類為條件較差，但在相當長一段時期內(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。

改造投資費用的估算(見表4)是在對上述各廠進行詳細調(diào)查后提出的，主要包括土建、設(shè)備、電氣、儀表以及設(shè)計、管理、銀行貸款、工程預備等費用，且按近期一次性集中到位。盡管四類廠處在報廢的邊緣，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，對其追加改造投資還是符合實際的。而對于其他各類廠還要考慮對其實施中、長期的改造投資，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)劃評價系統(tǒng)與模糊評判方法，通過對上海城區(qū)11座污水處理廠的評價結(jié)果，與專家們的意見比較一致，評價系統(tǒng)得到了驗證。分析還表明：因污水處理廠的投資與運轉(zhuǎn)成本較高，根據(jù)我國國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，加強對現(xiàn)有污水處理廠的分期改造，在保證污水排放水質(zhì)達標的前提下，可以實現(xiàn)資金的優(yōu)化投入。隨著我國城市化速度的加快，對污水處理廠實施科學評價、動態(tài)管理，不斷地加強投資改造，逐步提高污水處理能力是符合實際的。

參考文獻

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3上海市城市排水技術(shù)設(shè)計研究所.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)情報網(wǎng)編.全國主要城市污水處理廠概況匯編(第一冊)，1991