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' 典型工业园区末端水处理技术评估方法研究StudyontheMethodofWastewaterTreatmentTechnologyAssessmentintheTypicalIndustrialPark学科专业：环境工程研究生：蒋博龄指导教师：刘洪波副教授天津大学环境科学与工程学院二零一五年十二月 摘要我国正处于工业高速发展的阶段。随着工业化的不断深入，工业园区排放的废水对湖泊流域造成的污染日趋严重。评估工业园区现有末端水处理技术并找出不足之处，对工业园区废水的达标排放，减轻湖泊流域的污染具有重要意义。本文以太湖及海河流域的国家级工业园区为研究对象，论述了工业园区末端水处理技术的现状。在研究相关技术评估方法的基础上，选择了模糊综合评价法对工业园区末端水处理技术进行评估并根据评估的结果提出了改进的意见。主要研究内容为：首先提出了工业园区末端水处理技术评估指标体系。利用分析法与综合法初步构建评估指标体系，并采用专家咨询法（Delphi）进行指标体系的修正。结合工业园区末端水处理技术的现状，构建了科学、合理的适用于工业园区末端水处理技术的评估指标体系。其次确定了工业园区末端水处理技术评估指标的权重。在建立工业园区末端水处理技术评估指标体系的基础上，运用层次分析法确定了评估指标的主观权重，运用熵权法确定评估指标的客观权重。并采用加权平均的方式将主观权重与客观权重相结合，最终确定了工业园区末端水处理技术评估指标体系各级指标的权重。第三构建了工业园区末端水处理技术评估模型。通过文献查阅、现场调研及咨询相关专家，划分了评估等级并提出了评估标准，通过采用模糊分布方法确定了各指标的隶属度函数，确定了合成方法及综合得分计算方法，构建了典型工业园区末端水处理技术评估模型。以天津经济技术开发区西区水厂为例进行了模型的验证。验证结果表明天津经济技术开发区西区水厂末端水处理技术得分77分，属于一般水平。根据评估的结果提出相关改进的建议。最后根据确立的评估指标体系和评估模型，采用JAVA语言编制了相应的计算机评估程序，并以天津经济技术开发区西区为例实际运行了程序。通过程序的运行，可看出该程序可快速、准确地评估工业园区末端水处理技术的优劣，并给出相应的建议，为我国工业园区水污染防治政策的制定提供了参考。关键词：工业园区；指标体系；权重；废水处理技术；模糊综合评价；JAVA语言 ABSTRACTNowadaysChinahasexperiencedthestageofrapiddevelopmentofindustrialization.Withthedeepeningofindustrialization,theproblemandpollutioncausedbypouringwastewaterofindustrialparkintolakesisbecomingmoreandmoreserious.Itisnotonlysignificanttoevaluateexistingwatertreatmenttechnologyinordertosetupwastewaterdischargestandard,butalsoimportantforeffectivemanagementofpollutioninlakesandrivers.Inthisthesis,wechoosetwoofNationalindustrialzones,whichareTaihuLakeandHaiheRiver,asstudyarea.Wediscussandanalyzethecurrentstatusofwatertreatmenttechnology.Basedonanalysisofrelatedassessmentmethods,wechoosefuzzycomprehensiveevaluationmethod.Furthermore,somesuggestionsforimprovementareprovided.Themaincontentsofthisthesisareasfollows:First,theevaluationsystemforendwatertreatmenttechnologyforindustrialparksisprovided.Weuseanalysisandsynthesismethodsforpreliminarybuildingupevaluationsystem.Furthermore,Delphiisusedtoamendindexsystem.Basedonthecurrentdevelopmentsituationofendwatertreatmenttechnology,webuildupascientificandrationalevaluationsystemwhichissuitableforindustrialzone.Second,theweightcoefficientsofournewproposedevaluationsystemfortypicalstudyareaaredecided.Basedontheestablishmentofournewproposedevaluationsystem,thesubjectiveweightcoefficientsaredeterminedbyAnalyticHierarchyProcess(AHP)andobjectiveweightcoefficientscorrespondstoEntropymethod.Thenweuseweighted-averagemethodtocombinethesubjectiveandobjectiveweightcoefficientsandfinallyobtainindexlevelsfortheevaluationsystem.Moreover,theassessmentmodelsforwatertreatmenttechnologyintheindustrialparksareproposedinthethesis.Theassessmentlevelandcriteriaareconfirmedbasedonliteraturereview,fieldresearchandconsultingexperts.Wedeterminethemembershipfunctionforeachcriteriausingfuzzydistributionmethodsandfurthermoredeterminesynthesismethodandscorecompositioncalculationmethod.WeusethewastewatertreatmentplantinTianjinEconomic-TechnologicalDevelopmentArea(TEDA)asacasestudyformodelverificationandvalidation.The scoreforthiswastewatertreatmenttechnologyis77,whichisinaveragelevel.Thecorrespondingimprovementsuggestionsareprovidedinthethesis.Finally,basedontheaboveassessmentsystemandmodel,weuseJAVAlanguagetobuildupanassessmentprogram.ThewastewatertreatmentinTianjinEconomic-TechnologicalDevelopmentArea(TEDA)isusedasacasestudyforthisprogramme.Theprogrammeisefficientandcanaccuratelyassesstheprosandconsforvariouswatertreatmenttechnologyintheindustrialparks.Theprogramcanprovidecorrespondingsuggestionsandadvicesforwastewatertreatmentplants.ThepointsthatareprovidedinthethesiscanberegardedasareferenceforfuturewastewaterpollutionpolicyinChina.KEYWORDS：industrialpark;indexsystem;weight;wastewatertreatmenttechnology;fuzzycomprehensiveevaluation;javalanguage. 目录第一章绪论..................................................................................................................11.1课题的背景及意义.........................................................................................11.1.1课题的背景..........................................................................................11.1.2课题的意义..........................................................................................41.2工业园区废水处理特点.................................................................................41.3工业园区末端水处理技术现状.....................................................................61.4技术评估研究现状.........................................................................................81.4.1国外技术评估研究现状......................................................................81.4.2国内技术评估研究现状......................................................................91.4.3常用的技术评估方法........................................................................101.5研究内容与技术路线...................................................................................131.5.1研究内容............................................................................................131.5.2技术路线............................................................................................14第二章理论基础........................................................................................................152.1模糊综合评估理论.......................................................................................152.1.1模糊综合评价的基本概念................................................................152.1.2模糊集合............................................................................................152.1.3隶属函数............................................................................................162.1.4模糊综合评价的基本流程................................................................202.2指标权重确定方法理论...............................................................................212.2.1层次分析法........................................................................................212.2.2熵权法................................................................................................252.3本章小结.......................................................................................................27第三章工业园区末端水处理技术评估指标体系的构建.......................................283.1评估指标体系建立的原则...........................................................................283.2评估指标初选的方法...................................................................................293.3评估指标体系的建立...................................................................................303.3.1评估指标体系的初步建立................................................................303.3.2评估指标体系的修正........................................................................34 3.4评估指标体系指标含义的确定...................................................................373.4.1经济指标............................................................................................383.4.2技术指标............................................................................................383.4.3环境影响指标....................................................................................403.4.4操作管理指标....................................................................................403.5本章小结.......................................................................................................41第四章工业园区末端水处理技术评估模型的构建...............................................424.1评价空间的确定...........................................................................................424.2评价标准的确定...........................................................................................434.3隶属函数的确定...........................................................................................484.4合成算子的确定...........................................................................................544.5综合得分值计算方法的确定.......................................................................554.6本章小结.......................................................................................................55第五章实例应用及技术评估的计算机实现...........................................................565.1数据的获取...................................................................................................565.1.1调研方式............................................................................................565.1.2调研表格的制定................................................................................575.1.3调研数据的处理与汇总....................................................................635.2指标权重的确定...........................................................................................665.2.1指标的客观权重................................................................................665.2.2指标的主观权重................................................................................695.2.3综合权重............................................................................................785.3实例应用.......................................................................................................795.3.1园区简介............................................................................................795.3.2园区末端水污染防治状况................................................................795.3.3末端水处理技术评估........................................................................805.3.4结果分析及改进建议........................................................................845.4技术评估的计算机实现...............................................................................895.4.1编程语言的介绍................................................................................905.4.2功能模块的设计................................................................................915.4.3实例应用............................................................................................915.5本章小结.......................................................................................................93第六章结论与建议....................................................................................................946.1结论...............................................................................................................94 6.2建议...............................................................................................................95参考文献......................................................................................................................96发表论文和参加科研情况说明................................................................................100致谢........................................................................................................................101 第一章绪论第一章绪论1.1课题的背景及意义1.1.1课题的背景1.1.1.1我国工业园区发展概况工业园区是指在划定的较为独立地块或地段内，科学规划、合理布局建设，并且通过较为优惠的政策支持，实现项目、资金、人才、信息等的聚集效应和规划效应，从而形成一个具有充分活力的工业企业群体。工业园区作为第二次世界大战后一些发达国家为推动经济的发展、城市合理布局所采取的一种重要的园区建设方式，大大的促进了当地经济的发展。在我国，工业园区的概念较为宽泛，包括“工业园”、“工业园区”、“产业园”、“产业园区”、“开发区”、“经济技术开发区”等，都归为工业园区的范畴。我国工业园区从20世纪80年代开始设立，[1]经历了以下3个阶段：（一）起步阶段（1984—1990年）1984年，国务院批准在宁波、天津、秦皇岛、连云港、广州、南通、大连、烟台、青岛、湛江等10个地方建立经济技术开发区，作为我国首批经济技术开发区。到80年代末，在福州和上海两地又有4个国家级经济技术开发区获批成[2]立，我国的国家级工业园区达到14个。（二）成长阶段（1991—1997年）进入20世纪90年代，随着国家大力推进沿海地区外向型经济发展战略，各类工业园区迎来了发展的黄金时期。工业园区的层次逐渐由国家级延伸到省、市、县级，工业园区建立的位置也逐渐由沿海地区推进到沿边、沿江及内陆省会城市。这一期间全国形成了一股发展工业园区的热潮。截至1996年底，全国共有国家级高新技术产业区52个，省级工业园400多个，其他乡以上开发区近万个。（三）发展阶段（1997年至今）1999年，为了扭转我国区域经济发展不均衡的趋势，国家开始实施西部大开发战略。战略的重要举措之一就是国家批准在中西部地区省会、首府城市设立开发区。截至2013年底，全国共有国家级工业园区371个，其中，国家级经济技术开发区192个、高新技术产业开发区88个、出口加工区63个、保税区131 第一章绪论个、边境经济合作区15个。按流域分，海河流域共有国家级工业园区28个，太湖流域共有国家级工业园区28个，所占均为8%。海河、太湖流域的国家级工业园区分布情况见图1-1。图1-1海河及太湖流域国家级工业园区分布比例1.1.1.2重点流域工业园区排污状况我国工业园区污水集中处理起源自上世纪80年代环保部门鼓励工业废水连片治理。虽然也有一部分工业企业或其污水没有进入工业园区污水集中处理系统而是进入市政污水处理系统，对于天津、北京、江苏、上海等海河及太湖流域工业园区集中区，没有进入工业园区的企业逐年降低，也就是说，既然主要工业企业均集中在工业园区，因而工业污染排放情况基本可以代表工业园区的污染排放[2]状况。根据《重点流域水污染防治规划（2011-2015年）》，2015年，重点流域COD排放量1380.2万吨/年；其中，工业废水COD排放量为184.57万吨/年、氨氮排放量为13.98万吨/年；生活污水COD排放量为477.21万吨/年、氨氮排放量为[3]75.51万吨/年。对重点流域工业废水、生活污水的COD与氨氮排放量统计结果分别见图1-2、图1-3。2 第一章绪论生活污水；工业废水10080）%60（COD40200海河太湖辽河巢湖滇池淮河松花江黄河中上游三峡库区及其上游丹江口库区及上游图1-2重点流域水污染物COD排放状况（2015年）生活污水；工业废水10080）%60氨氮（40200海河太湖辽河巢湖滇池淮河松花江黄河中上游三峡库区及其上游丹江口库区及上游图1-3重点流域水污染物氨氮排放状况（2015年）由图1-2、图1-3可知，在十大流域中，太湖、海河流域的工业源排放COD、氨氮在（工业与生活污水）排放总量中的比例位于前列。如太湖流域工业排放COD已经达到本流域（工业与生活污水）排放总量的40%，位于第一；海河流域也超过30%，位于第三。由于工业废水排放具有不稳定性、复杂性、高危害性等特点，且多数COD成分难降解，对水环境危害程度远大于生活与农业源排放污染物。在当前水环境污染加重的趋势得到初步遏止的情形下，更需要强化管理与污染监管投入，降低工业污染排放及危害。由于目前工业基本在园区集中，因此对工业园区的污染控制就成为工业污染防治的重点。3 第一章绪论太湖流域工业经济源自上世纪八、九十年代的“乡镇企业”。根据污染源普查资料，江苏省太湖流域共有工业污染源105133家，工业废水年排放总量11.2亿吨，是城镇生活污水排放量的1.2倍，且工业污染源超标排放、事故性排放等情况基本上不在统计之列，废水中氮磷等指标的监测统计资料也不够完整，实际[3]的工业排污总量可能远高于统计数据。近年来，太湖流域重点加强工业园区的建设，加大工业布局优化调整力度，加快重污染企业向园区集中，规定新建工业项目必须“入园进区”。很多乡镇依托各级经济开发区建设工业配套区，工业布局园区化特征越来越明显。据统计，太湖15条主要入湖河流整治规划范围内就有各类工业园区88个，此外，还有一批没有审批手续的镇、村工业集中区、片区、配套区等，仅一级保护区内就有此类工业区20个。乡镇集中污水处理厂主要服务于工业园区，太湖重污染区范围内的52座污水处理厂，有23座全部处理工业废水，还有23座处理工业和生活[3]综合污水，只有6座全部处理生活污水。“十一五”期间，太湖流域主要开展了工业污染达标治理和重点行业的提标改造，工业污染防治水平明显提升。但“十一五”期间，重点关注COD和氮磷等常规指标的有效削减，对化工、印染等行业所排废水中的有难降解、有毒、含氮磷污染物的深度削减，以及区域范围内工业废水的资源化等内容涉及不多。虽然太湖流域将继续加大产业结构调整的力度，更加严格地限制重污染企业进入，但现有污染企业还将在较长时间内继续存在。这些企业所排废水中的难降解有毒污染物严重抑制微生物的代谢活性，降低废水处理效率，且废水中残留的难降解有机物在进入环境水体后将带来潜在的健康风险；同时，在废水资源化利用的过程中，难降解有机物在系统中的累积也是主要技术瓶颈之一。1.1.2课题的意义本课题通过对工业园区末端水处理技术现状的分析，将建立针对于工业园区末端水处理技术的评估指标体系及评估模型，通过评估现有的工业园区末端水处理技术，找出技术的不足之处并给出改进的建议。从而为工业园区末端废水达标排放服务，为我国工业园区水污染防治政策的制定提供参考。1.2工业园区废水处理特点（一）废水来源的广泛性和污染物成分的多样性工业园区废水是由各个工业企业排出的废水组成的，即使是同一工业门类的工业园区，由于各个企业的工艺生产条件、产品品种、生产设备、管理水平等不4 第一章绪论同，废水排放状况亦不尽相同。所以，在确定园区废水排放量和水质时，应对工业园区内所有工业企业进行源头污染源调查，了解废水特性和排放规律，在此基础上方能确定园区综合废水排放量和废水水质。另外，工业园区废水除了工业废水以外，还包括企业和园区配套设施排出的生活污水。如果工业园区所占的地域大，园区内工业企业布局范围广，那么园区废水中还可能包括相当数量的市政污[4]水。废水来源的广泛性又决定了污染物成分的多种多样。（二）废水水质的复杂性工业园区是由不同工业企业组成的群体，园区废水是由不同企业排出的废水组成。工业园区的废水水质比单一工业企业废水水质复杂。例如表1-2所示为太湖流域某精细化工工业园的企业组成、和废水水量水质。从表1-1中可以看出，该精细化工工业园除精细化工企业外、还有纺织印染等企业。其中，园区废水中精细化工企业约占39%，纺织印染及其他企业约占61%。而精细化工企业又主要由染料化工、医药化工企业组成。精细化工废水排放量占57%，COD产生量占68.83%，纺织印染及其他企业废水排放量占43%，COD产生量占31.17%。由各企业排出废水组成的工业园区废水水质成分复杂，污染物浓度高，COD为1000mg/L以上。同时在废水中还含有苯和苯胺类等有害有毒物质。由此可见，废水[4]水质的复杂性是工业园区废水处理的一个显著特点。表1-1某精细化工工业园区废水水量水质组成COD产生量废水量废水量所占COD产生行业名称企业厂数所占比例（t/a）比例（%）量（t/a）（%）染料化工22827872047.228657.254.62高污染行医药化工2117139189.782252.714.21业小计43999263857.010909.968.83纺织、印染28573930132.743376.721.31其他企业39180023110.271561.99.86合计1101753217010015848.5100（三）执行排放标准的不确定性一般工业园区废水排放标准是根据排放条件，结合工业园区的行业门类等而确定。例如，有的工业园区废水视当地排放条件，可以经预处理后纳入市政污水系统一并处理，则园区废水排放按《污水综合排放标准》GB8978-2002的三级标准确定。有的工业园区相对比较独立，根据当地排放条件，也可能执行行业排放5 第一章绪论标准或者污水综合排放标准。对于特殊的地区比如环境较敏感或环境承载能力较脆弱，可以按当地排放条件执行GB18918-2002一级A标准，或者执行相关工业行业排放标准规定的水污染物排放特别限值标准，对排放废水的NH3-N、SS、COD、TP、TN等指标均有更加严格的要求。不同的排放标准将影响工业园区末[4]端废水处理程度、处理工艺、建设投资、运行成本和管理等。（四）处理技术的全面性相比于市政污水，工业园区废水的有机污染物浓度较高，可生化性差，水质复杂，有时还含有毒性污染物，所以，根据原水水质、排放要求和纳污条件，工业园区废水处理一般包括一级机械处理、二级生物处理、三级深度处理。所要求的处理技术包括生物法、物化法、高级氧化法等等。当原水有机物浓度较高，可生化性差，BOD/COD低于0.3时，经常采用水解酸化预处理。在好氧生物处理方法中以采用活性污泥法为多，以适用水质的多变性和耐冲击负荷。在物化处理方法中，根据水质特性和处理规模，一般采用化学混凝沉淀法，也可采用混凝气浮法（如水中含有大量悬浮物和进行纤维回收时）。当废水中氨氮和磷酸盐的浓度较高时，需要采用具有脱氮除磷功能的废末端水处理技术。同时，针对部分工业园废水可能还需增加脱色处理的工艺。此外，为了满足卫生学指标要求，工业园区废水处理出水还需进行杀菌消毒，如采用ClO2消毒、UV消毒、O3消毒等[4]处理技术。1.3工业园区末端水处理技术现状工业园区末端废末端水处理技术与工业园区行业门类及废水水质有关。若某工业园区以某工业行业为主，如，制药、纺织印染、化工等工业园区，其废水类型一般与其工业所属门类大致相同，末端废末端水处理技术也同所属工业门类相似。对于国家级工业园区或者生态工业园区，因由多个工业门类企业或者资源能源的上下游产业组成，其废水组成类型多，水质复杂，属于综合工业废水处理。工业废水综合处理常用技术包括厌氧水解酸化、好氧生物处理、生物脱氮除磷、深度处理等。（一）厌氧水解酸化国内外研究和工程实践表明，厌氧水解酸化能够实现难生物降解有机物的转化。经过厌氧水解酸化，分子链发生断裂、分子环裂解、分子基团被取代，将难降解的高分子有机物转变为易降解的低分子有机物，从而改善废水的可生化性和脱色效果，使最终电子受体除了低分子有机酸以外，还包括难生物降解有机物（分子结构中的基团或化学链）。目前，国内外化工、纺织染整工业园区末端废水处6 第一章绪论理中，针对废水的可生化性差的特点，大多采用厌氧（兼氧）水解酸化处理技术。通过设置厌氧水解酸化预处理，提高废水可生化性和稳定性，处理效果得到加强。（二）好氧生物处理由于工业园区废水水量大，水质复杂变化大，要求处理程度高。所以好氧生物处理单元一般不采用生物接触氧化法等膜处理方法，而是采用活性污泥法为多。活性污泥法可分为按空间进行分割的连续流活性污泥法和按时间进行分割的间歇式活性污泥法。按空间分割的连续流活性污泥法是各种处理功能在不同空间（不同的处理池）内完成，这种活性污泥法包括A/O法、氧化沟（OD）法和AB法等。按时间分割的间歇式活性污泥法即序批式活性污泥法（SBR）。近几年来，间歇式活性污泥法除传统的SBR法以外，已发展成多种改良型，如ICEAS法、CAST法、Unitank法和MSBR法等。间歇式活性污泥法的处理构筑物结构紧凑，占地面积小，在操作上可实现自动程序控制等，在国内工业园区末端废水处理中有一定的应用。但是，由于间歇式活性污泥法进水处理时间相对较短，若废水中含有较多的有毒有害难生物降解物质，则不能得到充分降解，易于在生物2处理池中积累，从而降低生物处理效果。而连续流活性污泥法中的A/O、AO法把生物筛选和降解有机物两个生物反应过程结合起来。在缺氧段（厌氧段）为生物筛选提供反应条件，在随后的好氧段为降解有机物提供共同条件。在（厌氧）缺氧、好氧交替运行的条件下，丝状菌的繁殖可以得到很好的抑制，丝状菌污泥膨胀的问题可以得到控制，同时由于好氧段的活性污泥性状好，处理效果得到加2强。因此，在工业园区废水处理中以采用A/O、AO法为多。（三）生物脱氮除磷某些工业废水中，如化工废水、食品废水、屠宰废水、发酵废水等，均含有高浓度的NH3-N和P。这些类废水汇总到工业园区末端污水厂，会使末端废水中的N和P的含量大大提高，若未经处理排放会导致湖泊水体的富营养化。所以工业园区末端水处理中需要包含生物脱氮除磷技术。生物脱氮除磷技术的原理为通过设置厌氧—好氧或厌氧—缺氧—好氧系统，完成硝化、反硝化及磷的吸收2与释放。常用的生物脱氮除磷技术包括A/O法、AO法、Phoredox法、UCT法2等。其中AO、A/O法在工业园区末端水处理中使用较为广泛。（四）深度处理湖泊流域的工业园区处于环境敏感区域和环境承载能力脆弱区域，所以工业园区的末端废水在经过二级生物处理后需要再进行深度处理，以达到相应的水污染物特别排放限值标准。深度处理进一步去除的包括TN、NH3-N、TP、有机物（BOD5、COD）、微生物（细菌、病毒）等，以及不同的工业门类废水所需去除的其他污染物项目，如重金属离子、色度、可吸附有机卤素等。常用深度处理技7 第一章绪论术如下表1-2。表1-2常用深度处理技术去除的污染物有关指标主要处理技术悬浮物VSS、SS混凝沉淀、气浮、过滤有机物混凝沉淀、气浮、活性炭吸附、臭氧氧化、溶解状态BOD、COD、色度氯氧化TN、NH3-N、植物性营氮生物脱氮（MBR等）NO2-N、NO3-N养盐类磷TP、PO4-P生物除磷（MBR等）、混凝沉淀溶解性无机电导率、Na、Ca、反渗透、纳滤、电渗析等微量成分物、无机盐类Cl等离子微生物细菌、病毒臭氧氧化、消毒（ClO2、紫外线等）1.4技术评估研究现状1.4.1国外技术评估研究现状技术评估这一专门术语是在1966年PhilipYeage第一次使用的。TomSettle认为技术评估这一术语是PhilipYeager提出的，但技术评估的概念思想早在1660年就诞生于英国，并随着亚当斯密的国富论被人们熟知。PhilipYeager为美国国会议员EmilioQDaddario工作。Daddario从事的工作是改善政策决策制定中一些有关于技术发展的问题的一些基础事物，并提议建立一个机构来帮助提前识别技术的一些结果，然后限制技术负面的影响增强促进技术有益的一些特性。二十世纪七十年代，美国MITRE公司受白宫科学技术局的委托，研究开发技术评估的方法论。MITRE公司对汽车排气、计算机通讯网络、工业用酵素、养殖渔业、因家庭废水使水质污浊等五个案例进行了方法论开发。受此影响1972年美国技术评价办公室（OTA）创立。作为技术评价的第一个机构，OTA为已经进行了近二十年的技术评价制定了标准。之后一些有争论的政策事务都得益于OTA。二十世纪八十年代参与式技术评价（participatorytechnologyassessment,PTA）作为传统技术评价的替代开始出现，主要在丹麦和荷兰。它是对更加社会导向的技术途径的需求的反应，是对在决策制定过程中更广泛范围的公众影响和8 第一章绪论参与的反应。作为特设的PTA包括一个比传统技术评价更广范围的参与者，如政客、NGO，贸易联盟，新闻杂志从业者、科学家、技术发展者和非派教的人们。然而，它的焦点和传统的TA一样，在早期预警新技术和分析技术的潜在结果，从而帮助政策制定。二十世纪八十年代中期技术评价领域被建构性技术评价CTA和创新性技术评价ITA所丰富，它们都关注技术开发者之间的交互性来影响技术开发过程。CTA的一个核心观点是技术设计过程应该对那些受技术影响的人们开放。因此网络由许多成员从技术开发、政策、组织利益到技术的使用者等等。在技术发展的早期就注重技术评价的整合。CTA不是PTA最关键的特征是CTA和设计过程相联系。CTA开始出现在荷兰，在1986年由当时的荷兰技术评价组织（现在是RathenauInstitute）提出。而ITA是二十世纪八十年代德国技术评价研讨会的一个结果，其目的和实践同CTA基本相同。二十世纪末越来越多的学者将生命周期评价（LAC）应用到技术评价领域。[5]AdisaAzapagic选择投资成本、运行费用、占地面积、能耗、药耗、剩余污泥产量等指标从经济和环境两个角度采用LAC方法对污水处理系统进行评价。[6]Brennan和Gotonka利用LAC理论构建了一个综合考虑技术性、市场性、经济性与环境影响性的工艺模型,评价了澳大利亚冶金工业处理SO2废气污染的备选方案。进入二十一世纪，美国、德国等国家的科学家们努力在技术评价中增加对伦理事物的关注处理。1.4.2国内技术评估研究现状与国外在技术评价领域的研究相比，我国起步较晚。1980年前后，黄擎明等学者首次提出技术评价体系，并对技术评价的方法论和实践论进行了详细的研究。姜迎全等提出的清洁煤技术的定量评价指标体系，并给出技术筛选的原则和[7]步骤，使得清洁煤技术的定量评价成为可能。我国学者邓聚龙首次提出灰色系[8]统理论，其中包括灰色局势分析、色聚类分析、灰色联度评价等。应天兀有机的结合了主成分分析（PrincipleComponentPC）与多维偏好线性规划（LINMAP），并提出了一种可以应用在多指标综合评价的新的赋权方法,即PC-LINMAP耦合[9][10]赋权法。程乾生教授提出了一种基于属性测度的属性综合评价方法。进入二十一世纪，技术评估在我国水污染防治领域开始大范围开展，在化工废水、制药废水及城镇污水等水处理技术的评估中得到了较为广泛的运用，对技术的优选及水污染防治路线的制定提供了支持。秦川构建了针对焦化废水处理技术的评估模型，采用层次分析法确定指标权重，利用模糊理论构建隶属函数和模糊评语集，9 第一章绪论[11]最后通过模糊矩阵的合成运算得到各焦化废水处理技术综合评价结果。杨渊在调研的基础上构建了包括技术、经济和环境三个准则的评估指标体系。通过专家咨询法及熵权法的综合使用来确定权重，最后采用模糊积分法进行合成，筛选出[12]了适用于小城镇的最佳污水处理技术。凌琪建立了镀铬废水处理技术的层次分析模型，该模型主要包括技术性能、经济效益、环境效益3个准则层指标以及下含的10项指标层指标，综合使用层次分析法与专家打分法确定各指标权重，最[13]后运用加权平均的合成方法确定技术的综合评价值。王谦在介绍电镀涉铬行业工艺特点、六价铬污染防治研究进展和最佳可行技术评估研究进展的基础上，运用层次分析法构建了电镀行业六价铬污染防治最佳可行技术评估指标体系，利用[14]模糊综合评价法对电镀行业六价铬污染防治技术进行了评估。李蕊通过分析辽河流域造纸工业废水特点，建立了以技术效益、经济效益和社会效益为三大准则的较为全面的评价指标体系。综合使用灰色综合评价法与模糊综合评价法，构建了针对辽河流域造纸工业废水处理技术的综合评价模型，实现了对辽河流域造纸[15]工业废水处理技术的评估。梁静芳针对制药行业目前废水处理技术现状以及未来技术的需求，采用层次分析法和模糊综合评价法建立了一套客观、公正、科学[16]的制药行业废水处理技术评估模型，实现了对制药行业废水处理技术的评估。姜涛在调研的基础上根据纺织染整行业废水的特点建立了以经济性能、技术性能、操作管理性能、环境生态性能为准则的指标体系，构建了基于模糊层次分析[17]法的印染废水技术评估模型。对纺织染整行业进行了水处理技术的评估。“十一五”期间，国家水专项办公室设立了“水污染控制与治理技术评估体系研究”项目。项目初步建立了水环境技术管理体系框架，并以轻工行业微量污染物减排技术、纺织行业难降解污染物减排技术、化工行业重污染物减排技术、冶金行业清洁生产减排技术及制药行业基于人体健康的污染防治技术评估作为目标，以层次分析法为主要技术手段，建立了15个不同子行业特征污染物评估指标筛选与评估方法，筛选出水处理最佳可行技术。1.4.3常用的技术评估方法技术评估方法是为实现评估目标提供支持的，是使相对指标表现为更复杂的调查、观测、计算的程序和方法。根据不同技术的特点和需要，常用的技术评估方法可以大致分为以下几类：（一）同行评议法同行评议法是由从事该领域或接近该领域的专家来评定研究对象水平或重要性的一种方法，该方法优点在于适用范围广，组织实施容易、评价周期短。缺点是受专家水平影响较大、评价主观性强。10 第一章绪论（二）多指标综合评价法多指标综合评价法通过建立一个统计指标体系，并根据指标体系中的指标采用一定的数学方法和模型从不同的方面对所要研究的对象进行综合分析，从而对所研究的事物做出定量的总体判断，进而揭示事物的本质及其发展规律。它的优点是适合处理复杂问题、实用性强；定性和定量指标相结合，评价结构更合理；减少专家的主观影响；评价方法确定，评价结论可重复性高。特别适用于因素较多、相互影响且难以确定的复杂问题事物的评价。（三）比较研究法比较研究法是根据一定的标准，对两个或两个以上有联系的事物的相似性或相异程度进行研究与判断的方法。这种方法的优点在于简单易行，缺点是对影响因素较多且各影响因素间关系难以确定的复杂问题时，难以给出科学性的综合评价结果。所以比较研究法比较适用于因素较少，且各因素之间关系可以确定的简单事物的评价。（四）费用效益法费用效益法是一种通过权衡效益与费用来评价项目可行性的一种分析方法，对经济活动方案的得失、优劣进行评价、比较，以供合理决策的一种经济分析方法。它可以对技术的经济性或综合收益进行量化判断。但方法对数据要求多，评价模型复杂，难以评价环境效益、社会效益。费用效益法多用于主要考虑经济性的工程建设项目的评价（五）情景分析法情景分析法又称脚本法或者前景描述法，是对所研究对象的未来发展作出种种设想或预计，是定性预测方法的一种。该方法可对技术方案前景做出预测，但无法对技术现状做出评估且预测结果的准确性有待验证。主要用于技术方案的预测。根据以上方法的介绍可以得出，工业园区末端水处理技术评估作为一个影响因素众多，各因素之间相互影响且各影响因素关系难以确定的复杂问题事物，最适合采用多指标综合评价。而多指标综合评价方法是对多指标进行综合的一系列有效方法的总称，其又包含的主要方法如下：（1）层次分析法层次分析法（TheAnalyticHierarchyProcess，简称AHP）是美国著名的运筹[18]学家T.L.Satty等人在20世纪70年代提出的一种多准则决策方法。它把所要研究或决策的问题的相关元素分解成目标层、准则层、指标层、方案层等多个层次，并通过定性分析与定量分析相结合对事物做出决策。在这个过程中，人的思维会被层次化、数量化。这一方法的关键在于通过深入分析所研究的事物，构建11 第一章绪论一个科学、合理的层次结构模型。然后尽可能用相对少的定量信息，将决策的思维过程数学化，从而为多目标、多准则等复杂问题的求解提供一种简便的决策方式。这种方法在人的定性判断占主导地位、决策结果难以直接准确计量的场合特别适用。（2）模糊综合评价法模糊综合评价简单来讲就是将模糊数学的相关理论应用到综合评价中，将复[18]杂的难以定量的综合评价问题转化为简单的定量的评价。具体来说，模糊综合评价就是以模糊数学为基础，利用模糊集合、模糊合成、模糊隶属度等理论，将一些边界不明确、难以定量的因素定量化，从不同的角度对所评价事物的隶属等级状况进行综合性评价的一种方法。其优点是：数学模型简单易懂，易于构建，同时它对具有多因素、多层次的复杂问题的评判效果是其它数学分支和模型难以匹敌的。模糊综合评价在经济、工程建设、环境、人文社科等很多领域都有着广泛的应用。（3）人工神经网络法人工神经网络法作为多指标综合评价方法中一种新兴起的评价方法，主要是通过利用神经网络强大的自适应能力、强容错能力及自学习能力，建立与人类思[18]维模式相似的定性和定量相结合的综合评价模型。具体来说就是将专家的评价思想以连接权的形式赋予在神经网络上，利用大量原始数据训练神经网络，使该网络达到可以模拟专家进行定量评价的程度。该方法可以充分吸收专家的经验，又可以避免评价过程中可能产生的人为失误。模型的权值是通过大量案例数据学习得到的，避免了人为计算权重和相关系数的主观影响和不确定性，具有一定客观性。但其缺点是评价的过程是暗箱的，无法给出直观的数学模型，这让人们对其的正确性抱怀疑态度。并且人工神经网络评价的方法需要大量的历史数据。（4）灰色综合评价法灰色系统理论产生于1982年，由我国知名学者邓聚龙先生提出，是一种针对不确定问题的研究方法。灰色理论主要利用控制论中关于颜色的描述，将“黑”定义为未知，将“灰”定义为部分未知部分已知，将“白”定义为已知。通过利用已知的信息来确定未知信息，使系统由“灰”到“白”，特别适合处理历史或观测数据较少，信息匮乏的项目。灰色理论中应用最广的要属关联度分析方法，作为灰色系统分析、评价和决策的基础。它是一种属于集合处理范畴的相对性的排序分析，是一个发展变化的系统。基本思想是将不同的研究对象设定为不同的序列，通过对研究对象的分析选出理想（标准）列，比较不同序列曲线几何形状与理想列曲线几何形状的相似程度来判断不同对象与理想对象（标准）的联系是否紧密，序列曲线与理想列曲线的几何形状越相似，表明评价对象与理想对象（标12 第一章绪论准）的关联程度越大。所以关联度反应各评价对象对理想（标准）对象的接近次序，即评价对象的优劣次序。由于灰色关联分析是非统计方法，所以对数据的要求不高，在历史或观测数据较少和条件不满足统计要求的情况下，更具有实用性。缺点是灰色关联度分析只能给出评价对象的优劣次序，但无法评估影响其优劣的内部因素。（5）数据包络法数据包络分析（DataEnvelopmentAnalysis,简称DEA）是著名运筹学家A.Charnes和W.W.Copper等学者以“相对效率”概念为基础，根据多指标投入和多指标产出对类型相似的对象进行相对有效性或效益评价的一种新的系统分析方法。数据包络分析法运用相对效率的概念，以凸分析和线性规划为工具，应用相关的数学规划模型计算和比较决策单元之间的相对效率，从而对所研究的对象作出评价。该方法结构简单，使用方便。但是历史数据要求较多。从以上介绍可以看出层次分析分析法对人的主观判断过于依赖，数据包络法和BP神经网络法对历史数据要求较多。灰色综合评价虽然可以评估技术的优劣，但是无法评估影响优劣的具体因素。结合本课题的需要，确定模糊综合评价是适合本课题的评估方法。1.5研究内容与技术路线1.5.1研究内容首先以工业园区废水的排放要求为基础，结合工业园区废水水质及末端处理技术的特点，拟建立一套基于技术性、经济性、环境影响性、操作管理性4个准则的工业园区末端水处理技术评估指标体系。其次将层次分析法与熵技术法相结合确定了工业园区末端水处理技术评估指标体系的权重。然后在此基础上构建了针对工业园区末端水处理技术的综合评估模型并结合实例进行技术评估。最后拟编制一套技术评估程序。具体研究内容如下：（一）构建工业园区末端水处理技术评估指标体系综合使用指标体系构建方法中的分析法与综合法，并采用专家咨询法（Delphi）进行指标体系的修正，结合工业园区末端水处理技术的现状，构建了科学、合理的适用于工业园区末端水处理技术的评估指标体系。（二）确定工业园区末端水处理技术评估指标体系权重在建立工业园区末端水处理技术评估指标体系的基础上，运用层次分析法来确定评估指标的主观权重，运用熵权法确定评估指标的客观权重。主观权重与客13 第一章绪论观权重相结合来确定业园区末端水处理技术评估指标体系中各级指标的权重。（三）构建工业园区末端水处理技术评估模型根据文献查阅及现场调研的实际情况，结合咨询相关专家，划分了评估等级并制定了各指标的评估标准，通过采用模糊分布的方法确定了各指标的隶属度函数，构建了工业园区末端水处理技术评估模型。（四）工业园区末端水处理技术评估以天津经济技术开发区西区污末端水处理技术（MBBR）为例进行了评估模型的验证，评估技术的优劣，找出技术的不足之处并提出相关改进的建议。（五）技术评估的计算机实现根据评估的指标体系和评估模型，采用JAVA语言编制计算程序。避免了复杂的人工计算及人工计算中可能产生的错误。通过编制的计算程序可以快速、准确的评估工业园区末端水处理技术。为工业园区水污染防治技术政策的制定服务。1.5.2技术路线图1-4技术路线图14 第二章理论基础第二章理论基础2.1模糊综合评估理论2.1.1模糊综合评价的基本概念日常工作中如果要对一个事物进行评估，那么涉及的因素或者指标往往会很多，这时就需要我们综合这些因素对事物作出评价，而不能仅仅根据某个因素来评价事物，这就是综合评判。这里所谓的评判我们可以理解为根据给定的条件对所要评价的事物加以优劣的评选、判别；综合这里可以理解为给定条件包含的因素和指标有多种。所以，综合评价就是在充分考虑可能影响事物或系统的各个因素的基础上，对事物或系统进行总的评价。如果评价的指标具备模糊的属性时，我们称这样的评价为模糊综合评价或模糊综合评判，通俗来说模糊综合评判就是通过运用模糊数学来对受多个因素影响的事物作出全面评价。2.1.2模糊集合模糊集合理论作为模糊理论的基石，它被认为是经典集合理论的延伸。当具有明确边界的集合作为我们的研究对象时，经典集合理论可以很好的帮我们解决。然而当研究的对象变为某一类不确定现象时，经典的集合理论就会显现出它的局限性。这时模糊集合理论就会展现出他的优越性，因为它的研究对象是“模糊”集合，其边界是“灰色的”。在经典集合理论中，元素x与集合A是否是隶属关系是明确的，即xA或xA,我们可以用如下所示的特征函数来描述元素x对集合A的隶属关系:1　（xA）C(x)（2-1）0　（xA）对于模糊概念则不能用经典集合加以描述，因为元素对论域的符合程度不能用绝对的“属于”或“不属于”来描述，也就是说不能用绝对的0或1来判断[19]元素对论域的符合程度，而是通过介于0和1之间的一个实数。模糊集合定义：设论域U，集合A，对于任意一个元素xA，用一个函数UA(x)[0,1]来表示元素x隶属于集合A的程度，我们称这个集合A为模糊集合，UA(x)称为模糊集合A的隶属函数，特别的对于元素xi，UA(xi)称为元素xi对于15 第二章理论基础[20]集合A的隶属度。当在工业园区末端水处理技术评估上运用模糊理论时，末端水处理技术的评估指标体系就构成了论域，每一个指标就是元素。Zadeh教授在1965年发表的论文《模糊集合论》中最早给出了模糊子集的定义：设给定论域U,U到闭区间[0,1]任一映射μA其中：μA:U→[0,1]u→μA(u)都确定U的一个模糊子集A，μA称为模糊子集的隶属函数，μA(u)称为u对于A隶属度。从该定义也可以很直观的了解到属于论域U的模糊子集A被隶属函数μA(u)所表征，μA(u)可以在[0,1]上取值，其取值的大小直接表示了元素u对于模糊子集A的隶属程度。μA(u)与1越接近，则u与A的隶属程度越高；μA(u)与0越接近则u与A的隶属程度越低。由此可见，模糊子集完全可由隶属函数来描述的。2.1.3隶属函数2.1.3.1隶属函数的确定方法现实世界中客观存在着许多模糊现象，在科学研究中，需要用精确的数学方法去表现和处理这些模糊现象，这就需要用到模糊数学。要解决这类问题，首先要确定隶属函数，确定隶属函数是解决实际问题的核心和关键。但隶属函数的确定主要根据实际经验来进行对应法则的探求，没有统一的建立方法。国内提出的构建隶属函数方法主要包括模糊统计法，三分法，多维量表法等，国外有示范法（1972年，Zadeh）、统计法（1976年，H.M.Hersh）、蕴含解析法（1976年，[21]M.Kochen）等。这些方法都是通过建立一个从论域U到[0,1]上的映射来反映研究对象的某种模糊性质或属于某个模糊概念的程度。这种函数关系建立的是否正确，是否符合客观规律是关键，也是必须要遵循的原则。只有经过人们主观意识的分析、整理、综合、加工、完善，客观规律才能反映到函数式中来。下面介绍几种经常采用的确定隶属函数方法1.模糊统计法模糊统计法是通过模糊统计实验来求隶属度，所谓的模糊统计实验应包含以下四个要素：（1）论域U；（2）U中一个固定元素u0；*（3）U中的一个随机运动集合A（经典集合）；***（4）U中的一个以A作为弹性边界的模糊子集A，制约着A的运动。A可以覆盖u0，也可以不覆盖u0，致使u0对A的隶属关系是不确定的。16 第二章理论基础模糊统计实验的特点是，在各次实验中，u0是固定的，而A*在随机变动。设A∈F(U)，做n次试验，则*u0对A的隶属频率=x0∈A的次数/n通过实践证明，当n逐渐增大，隶属频率呈现出稳定性，模糊统计实验与随机统计试验不同，他可以反映隶属程度的客观意义。因此，x0对于A的隶属频率[22,23]稳定值当作x0对A的隶属度是可信的。2.专家经验法专家的个人经历或主观经验可以作为给出具体的隶属度数值的一种有效手段，这种方法较适用于论域元素离散的情况。虽然通过这种方法获得的隶属度在数值上的可信度有待提高，但作为一种可信的逼近，相比于只通过[0,1]两种隶属度来描述更加接近真实情况。如果想提高可信度以及逼近度，可以通过多次调查[24]后综合多个人的经验及相关知识。设要讨论问题的论域为U，模糊子集为A，A的隶属函数为μA，设模糊子集A中共包括n个元素x1，x2，x3，x4，...，xn。并把每个元素视为普通子集，则其特征函数如公式2-2所示：1xiAx(u)（2-2）i0xAi根据n个元素x1，x2，x3，x4，...，xn在事件A中所起的作用赋予它们一定的权系数a1，a2，a3，a4，...，an。则按加权平均方法确定A的隶属函数如式（2-3）所示a(u)a(u)a(u)(u)1x12x2nxn（2-3）Aaaa12n专家经验法确定隶属函数主要的依据来自专家的实际经验，辅助以必要的数字处理。然而在大多数情况下，我们经常是先确定比较粗劣的隶属函数，然后通过不断“学习”来修改和优化。并最终通过实际的运用效果来检验和调整隶属函[25]数。近年来研究采用神经网络、遗传算法自动生成隶属函数。3.五点法五点法是用随机区间的思想来处理模糊性的试验模型，采用五点法确定模糊子集A的隶属函数步骤如下：（1）依据客观规律和实践经验找出A(u)的最大值a，设a=1。假定有一个u0使A(u0)=1,则在u0处即可使曲线A(u)达到最高点；（2）在u0的左、右两边各找一个零点u1、u2，使得对（u1，u2）的内点u17 第二章理论基础均有A(u)>0;***（3）分别在（u1，u0）与（u1，u2）内各找一点最模糊的点u1与u2，即A(u1)=*1A(u2)=;2**（4）以u1、u1、u0、u2、u2五点为基础，可考虑用线性插值法求这5个点中相邻两点间任一点u的隶属度。于是，我们可以设想a(f(u)),uuu;110A(f2(u)),u0uu2;（2-4）0,　　　　　其他其中，线性函数f1(u)、f2(u)应满足f1(u1)f2(u2)0；f1(u0)f2(u0)1。lg2lg2a、**lgf(u)lgf(u)11214.模糊分布法所谓的模糊分布法也叫典型函数法，即从给定的一系列模糊函数解析式中选择出合适的函数作为自己的模糊函数。所选取的分布函数应尽量符合模糊集合的本质特性，函数中的待定参数可根据要表达的模糊集合的实际情况进行选择和统计确定。除此之外，也可以根据处理问题的特点来自行设计隶属度函数。常用的[26]隶属函数形式包括矩形分布、梯形分布、抛物线分布等。通过以上介绍可以看出五点法、模糊统计法都需要大量的测试值，隶属函数是在大量测试值的基础上确定的。专家经验法太过于依赖专家的主观经验、所以模糊分布法是最适合本课题确定隶属函数的方法，下节将介绍常用的隶属函数类型。2.1.3.2常用隶属函数类型（1）矩形分布或半矩形分布如图2-1所示1xa（a）偏小型：A(x)（2-5）0xa0xa（b）偏大型A(x)（2-6）1xa0xa（c）中间型A(x)1axb（2-7）0xb18 第二章理论基础图2-1矩形分布或半矩形分布图（2）半梯形分布或梯形分布如图2-2所示１　　　　xa1a2x（a）偏小型：A(x)a1xa2（2-8）aa210xa20xa1xa2（b）偏大型：A(x)a1xa2（2-9）aa211xa20xa－a2xaa2aaxaa21aa21（c）中间型：A(x)1aa1xaa1（2-10）aax2aaxaa12a2a10aax2图2-2梯形或半梯形分布图19 第二章理论基础2.1.4模糊综合评价的基本流程模糊综合评价的基本流程如下：流程1：建立评价对象集、评价的因素集和评语集（即决断集）建立由n个评价对象组成的集合，称为对象集即：O={o1，o2，o3，...，on}建立由n个评语组成的集合，称为评语集即：V={v1，v2，v3，...，vn}建立由n个因素组成的集合，称为因素集即：U={u1，u2，u3，...，un}流程2：通过对n个评价因素进行赋权建立权重分配向量即：A={a1，a2，a3，...，an}评价集中的各个因素对所研究的对象来说具有不同的地位和作用，即各评价因素在综合评价中占有不同的比例，这个比例我们称为权重值，确定权重的方法很多，本章下节中将具体介绍。流程3：对各个单因素进行模糊评价，得到各单因素的模糊判断矩阵，再通过各单因素的模糊判断矩阵得到模糊综合判断矩阵。R1R2r11r12r1nrrrR21222n（2-11）rrrm1m2mnRm每一个评价对象都应建立一个综合评价矩阵R，其中Ri=（ri1，ri2，ri3，...，rin）为第i个因素ui的单因素评价，所以rij表示第i个因素ui在第j个评语vj上n的频率分布，一般将其归一化使之满足rij1j1流程4：将模糊综合判断矩阵与权重分配向量进行复合运算得到最终的综合评价结果B=A°R（2-12）评价结果B是由权重A和模糊评价矩阵R综合起来确定的，所以需要采用某种合成方式来综合A与R。流程5：计算每个评价对象的综合得分值。20 第二章理论基础很多时候我们不仅需要对研究对象进行评价，还需要从对象集中选出优胜对象，这就需要对所有对象的综合评价结果进行排序。通过将综合评价结果B转换为综合分值M，就可以依M值大小进行排序，从而选出最优对象。2.2指标权重确定方法理论当我们对含有若干个影响因素的问题进行综合评价时，不管从哪种角度考虑，各个影响因素对于评价对象的作用都不可能完全一样。因此为了能够体现出各个影响因素即评价指标对于评价对象的重要程度，在建立指标体系后，需要对各评价指标指标赋予一定的权重系数。权重是以某种数量形式对比、权衡被评价[27]事物总体中诸因素相对重要程度的量值。权重的不同会直接影响评价结果，因此权重的确定在综合评价中至关重要。目前主要有两类确定权数的方法分别是：主观赋权法和客观赋权法。主观赋权法的原始数据主要来源于专家的经验判断。主要有：德尔菲法、层次分析法、偏好比率法、重要性排序法等。其中最常用的是层次分析法和Delphi法。主观赋权法的优点在于专家可以根据实际问题，合理确定各指标权系数之间的排序，应该说有客观的基础，缺点是主观随意性较大。客观赋权法的原始数据来源于各指标的真实数据。主要包括熵技术法、因子分析法、拉开档次法、离差最大化法等，其中最常用的是熵技术法。客观赋权法的优点在于不依靠专家的主观经验，权重的确定是通过对评价指标实际数据的分析获得，具有一定程度上的客观性。缺点是：确定的权重有时与人们正常的认知不符。考虑到主观及客观赋权法的优缺点，本课题采用主观与客观相结合的赋权方式，这样既可以充分利用专家的经验，又可以具有客观赋权的科学性，使得到的权重更贴合实际。主观赋权法采用层次分析法、客观赋权法采用熵技术法。2.2.1层次分析法2.2.1.1层次分析法原理层次分析法（AnalyticHierarchyProcess,AHP）最早是由美国运筹学专家T.L.Saaty针对现代管理领域中存在的一些模糊相关关系提出的，后逐渐被作为一种重要的权重决策分析法。一般说来，其基本原理包括：层次结构原理、标度原理[28,29]和排序原理。（1）层次结构原理21 第二章理论基础通过分析将所要处理的复杂系统分解成若干个不同的层次，然后建立框图并借助框图来进一步阐述不同层次间的递进结构及从属关系。（2）标度原理依据专家的评判结果建立两两判断矩阵从而得出指标间相对重要性程度的定量标度，实现了从定性到定量的过渡。（3）排序原理通过建立的层次结构模型构造相应的判断矩阵，利用相关公式计算出判断矩阵的最大特征值及特征向量，再对判断矩阵的一致性进行检验，满足条件后确定[30]其重要性排序权值。2.2.1.2层次分析法步骤[31,32]AHP法主要分为六个步骤，1明确问题；2建立层次结构模型；3构造判断矩阵；4层次单排序；5一致性检验；6层次总排序；具体说明如下：（1）明确问题采用层次分析法进行系统分析要以准确清晰的认识所研究的问题为前提，这包括弄清问题所属种类及性质、包含的因素及因素间的关系、解决问题的目的和[33]方法、是否具有层次分析法所描述的特征等。（2）建立层次结构模型按照层次分析法将问题划分为不同层次，而对于每一层次中的各要素要进行[34]再划分，建立层次分析框架图以说明递进关系及从属关系，如图2-3所示。图2-3层次分析框架图最高层：表示想要达到的目标,也称为目标层。22 第二章理论基础中间层：表示想要达到预定的目标所涉及的中间环节，一般分为策略层、准则层等。最低层：表示各准侧或策略下的具体指标，称为指标层。（3）构造判断矩阵针对上一层次的某准则或元素，对该准则或元素下的各个元索相对重要性进行两两比较，用数值表示判断结果并写成矩阵形式即所谓判断矩阵。假设B层次中元素Bk与下一层次元素C1，C2，…，Cn有联系，则构造的判断矩阵为以下形[35]式。表2-1判断矩阵BkC1C2…CnC1C11C12…C1nC2C21C22C2n……CnCn1Cn2…Cnn其中，Cij表示对Bk而言Ci对Cj的相对重要性。一般采用1-9标度进行相对[36,37]重要程度赋值。如表2-2所示表2-21-9及其倒数标度的含义标度含义1两元素同等重要3前者比后者“稍微”重要5前者比后者“明显”重要7前者比后者“强烈”重要9前者比后者“极端”重要2，4，6，8介于以上判断的中间值若元素i与元素j的重要性之比为Pij，则元素j与元素i的重要性之比为倒数Pij=1/Pji（4）层次单排序层次单排序就是把同一层次相应元素对于上一层次某元素相对重要性排序权值求出来，通过计算等式CX=λmaxC，求出判断矩阵C的最大特征值λmax和最[38]大特征值λmax对应的特征向量X。这个特征向量X就是单层排序的权值。23 第二章理论基础（5）一致性检验通过观察判断矩阵可以看出判断矩阵必须满足下面性质：Cij>0，Cji=1/Cij，Cij=1，它的所有元素必须满足Cji=Cjk/Cik，这就要求判断矩阵在一定程度上满足一致性要求。理论上来说，只要构造出判断矩阵就可以根据判断矩阵计算相应的权重，但是由于人们主观的片面性及因判断的复杂性产生的不稳定性等原因，要达到完全一致性是非常困难的。所以就会发生“A比B重要，B比C重要，而C比A重要”这种逻辑上的严重错误。为了解决这个困难，通常的做法是：事先按照Cij=1和Cji=1/Cij的一致性条件对判断矩阵上三角进行赋值，这样构造的判断矩阵没有经过式Cji=Cjk/Cik的检验，无法保证判断矩阵完全满足一致性条件，[38]因此需要对判断矩阵做进一步的一致性检验。验证判断矩阵是否符合一致性条件的检验步骤归纳如下：1）求出一致性检验指标CIλnmaxCI（2-13）n1其中，n是判断矩阵的维数，λmax为判断矩阵的最大特征值。[39]2）求出平均随机一致性指标RI，单层次判断矩阵的平均随机一致性指标RI随矩阵维数变动而变动，具体取值如下表2-3所示。表2-3判断矩阵RI取值n123456789RI0.000.000.580.901.121.241.321.411.453）求出判断矩阵一致性指标CRCICR（2-14）RI一般认为CR≦0.1时，判断矩阵基本符合完全一致性的要求，是可以接受的。如果CR>0.1，那么则表示已建立的判断矩阵不符合一致性要求，需要重新分析权值，重新进行两两重要性判断，直到检验通过为止。（6）层次总排序从最高层到最低层逐层进行同一层所有元素对于最高层相对重要性的排序，这一过程叫做层次总排序。假设上一层B包含m个元素B1，B2，…，Bm，其层次总排序权值分别为b1，b2，…，bm，下一层次C包含n个元素C1，C2，…，Cn，它们对于Bj的层次单排序权值分别为C1j，C2j，Cnj（当Ck与Bj无关系时，Ckj=0），此时C层次总排序如下表2-4所示。24 第二章理论基础表2-4随机一致性指标层次BkB2…BmC层次总排序b1b2…bnC1c11c12…c1nw1C2c21c22…c2nw2……………Cncn1cn2…cmnwnn注：Wi=bc，i1,2,,nj1jij2.2.2熵权法2.2.2.1熵权法的基本原理熵，是1850年由德国物理学家克劳修斯提出的一个热力学系统混乱程度的量度。在1948年被引入到信息论中，用于表征信息源中信号的不确定性，称为[40]信息熵（简称熵）。在信息论中，熵是对不确定性的一种定量化的度量。信息[41]量大，则不确定性小，熵也就小；信息量小，不确定性大，熵也就大。由于熵具有的这个特性，判断一个事件的随机性及无序程度或者判断某个指标的离散程度就可以通过计算熵值来实现。以一个有m个待评价方案，n个指标的评价系统为例，如果其中某项指标的指标值差距较大，则说明该指标在评价系统中所起的作用越大，如果某项指标的指标值相差较小或全部一样，则说明该指标在评价系统中所起的作用越小或不起作用。所以，可以认为某项指标的指标值差异程度越大，熵越小，指标所能提供的信息量越大，指标在评价系统中占的权重也应越大；相反，某项指标的指标值差异程度越小，熵越大，指标所能提供的信息量越小,指标在评价系统中占的权重也应越小。因此，可以根据各项指标指标值的差异程度，[42]利用熵这个工具，计算出各指标的权重，为综合评价提供依据。2.2.2.2熵权法的步骤熵权法定权包括如下几个步骤：1建立指标体系，其中包括定性指标以及定量指标；2指标数据的无量纲化处理；3计算各个指标熵值，确定权重。具体说明如下：（1）建立指标体系熵权法由于是通过对各项指标的分析得出权重，所以指标体系的建立是必不可少的前提，指标体系如何建立以及建立的原则，下章会有论述，这里不过多论述。25 第二章理论基础（2）指标数据的无量纲化处理由于指标体系中一般都即包含定性指标又包含定量指标，且各指标的量纲和量纲单位也往往不同，所以在计算熵值前进行指标数据的无量纲化处理是必要的。指标无量纲化处理的方式会因指标类型的不同而不同，一般分为效益型指标和成本型指标，效益型指标表示指标值越大越好的那类指标，成本型指标表示指[43]标值越小越好的那类指标。所以根据指标的特点，分别做以下处理1）对于效益型指标即正向指标，令*x-xijminjx（2-15）ij=x-xjmaxminj2）对于成本型指标即负向指标，令*x-xjmaxijx（2-16）ij=x-xjmaxminj*其中，x为第i个样本的第j个指标值；x和x分别是样本中第j个指ijjmaxjmin标值的最大值和最小值；x为极差归一化后的指标值，则x(,)ij为极差归一化后ij的样本集。（3）计算各指标熵值，确定权重前文已经介绍，作为系统无序程度的度量，熵可以被用来度量和判断指标数据的差异程度，并依此确定各指标权值设有n个待评价方案，m项评估指标。则第g项指标的熵值为：nEgkPiglnPig，g1,2,,m（2-17）i1n其中，Pig=Xig/Xig，表示为第g项指标下第i（i=1，2，…，n）个方案指标i1值的比重；当k>0，ln为自然对数，Eg≧0为正常数。如果指标值Xig对于给定的g全部相等，则n1PigXig/Xig（2-18）i1n此时熵Eg取极大值，即n11Egklnklnn，g1,2,,m（2-19）i1nn26 第二章理论基础如果常数k取值为1/lnn，则Eg=1，于是可以保证0≦Eg≦1。在之前的论述中我们已经说明，某项指标的指标值差异程度越大，熵越小，该指标提供的信息量越大，该指标所占的权重也应该越大；反之亦然。所以我们可以采用指标熵值与1做差来体现某项指标对于评估结果的重要性。dg=1-Eg，g=1，2，…，m（2-20）dg的值越大表示指标对于评估的重要性就越大。当dg=0时，说明该指标对于各个待评价估方案的重要性相同，则该指标对评估结果可有可无，因此，该指标的权重为0。当dg>0时，指标权值可按下式计算：m0Wgdg/dg，g1,2,m（2-21）j10000最后得到的权向量W=（W1，W2，…，Wm）2.3本章小结本章主要介绍了模糊综合评价法的相关理论以及权重确定的相关理论。模糊综合评价的相关理论主要介绍了模糊综合评价的基本概念、模糊集合以及隶属度函数确定的相关方法。权重确定的相关理论首先介绍了确定权重的相关方法以及各方法的优缺点。其次在此基础上确定以主客观相结合的方式确定指标权重，并选择层次分析法作为主观赋权法，熵权法作为客观赋权法。最后详细的介绍了层次分析法和熵权法如何确定权重。27 第三章工业园区末端水处理技术评估指标体系的构建第三章工业园区末端水处理技术评估指标体系的构建建立技术评价指标体系是进行工业园区末端水处理技术评价的前提，评价指标设定的是否合理对整个评价过程的可行性及最终评价结果的准确性有着举足轻重的影响。评价指标体系需要具有一定的层次结构，且逻辑层次关系要清晰明确。它包含多项相对独立、相互补充的能够充分反映最终评价目的的具体指标，这其中即包含定量指标也包括定性指标。构建科学合理的指标体系才能开展工业园区末端水处理技术评价。3.1评估指标体系建立的原则所谓评价指标就是可以体现评价对象某一属性的参量。指标体系则是对多个具有相互联系、存在内在关系的指标的集合，通过指标体系可以更加完整、科学的反映评价对象的性质。本文的评价对象是工业园区末端水处理技术，它是一个影响因素众多且各因素之间关系错综复杂的涉及经济、技术、环境等多个方面的复杂系统。考虑到工业园区末端水处理技术综合评价指标的客观、合理和可操作性，评价指标的选取[44,45]应注意以下几个原则。（1）科学性与客观性首先，评价指标的选取一定要具有科学性。指标体系越科学合理就越能得到可靠的结果，同时指标的选取是为了工业园区末端水处理技术评价服务的，所以选取的指标要能够客观、真实的反映工业园区末端水处理技术的某一性质。（2）可比性与实用性评价的指标需要具备一定的数据收集方式和统一的评价方法，最重要的是通过收集到的数据要能够反映出工业园区末端废末端水处理技术在这个指标上的差异，确保指标具有实用性。（3）可操作性与可行性可操作性原则要求用于评价的指标数据要容易获得，同时评价的指标要适中，指标数量过少则无法准确的反映出工业园区末端水处理技术的现状，无法得到准确的评价结果。指标数量过多会造成计算过于复杂，并且过多的指标会增加指标获取的难度。同时，指标的选取要综合考虑目前国内的环境管理现状及目前国内的经济水平，保证选取的指标符合我国的现状。28 第三章工业园区末端水处理技术评估指标体系的构建（4）综合性与层次性工业园区末端水处理技术评价涉及到经济、技术、环境、运行管理等多个方面。所以在评价工业园区末端水处理技术的时候，选择的指标应该是一个综合的整体。由于这是一个复杂的整体，所以可以通过建立层次结构的方式对指标进行分类，明晰各指标的联系及隶属关系。（5）定性指标与定量指标相结合工业园区末端水处理技术综合评价指标应该尽可能定量化，这样有利于结果的对比，但与此同时作为一个复杂的系统，工业园区末端水处理技术也有很多难以定量化但又对最终的评价结果有巨大影响的指标，这就需要我们在进行指标选择的时候将定性指标与定量指标相结合。比如考虑工业园区末端水处理技术的技术指标时，技术对BOD的去除率这一指标就比较容易定量化。但在考虑技术的运行管理指标时，自动化程度这一指标就不太容易量化，但是自动化程度又是对一个末端水处理技术进行评价时必须要考虑的重要因素。所以在指标筛选时就不能因为该指标无法定量化就将该指标去掉。3.2评估指标初选的方法确定了指标的建立原则之后，接下来就需要确定指标的初选方法。指标初选[46]的方法主要有综合法、分析法、交叉法、指标属性分组法。（1）综合法所谓的综合法就是按照一定的标准进行聚类，将现有的评价指标体系群体系[47]化的一种构造指标体系的方法。目前有关综合评价问题在各个领域都有着广泛的讨论，若将不同观点综合起来，就可以构造出相对全面的综合评价指标体系。例如，如果我们要建立“工业园区末端水处理技术评估指标体系”，就可以将目前已存在的多套污末端水处理技术评估指标体系进行分析比较，综合出一套标准的评价指标体系。（2）分析法根据度量目标及度量对象的特性，将综合评估指标体系划分为多个组成部分或多个子系统。在对各子系统进行细分，得到子子系统。直到最后一级的子系统可以通过具体的统计指标来表示。分析法是构建综合评价指标体系最基本、最常用的方法。该方法具体步骤如下：第一步，对所要评价对象的内涵和外延作适当的阐述，剖析所研究系统的因子构成，确定评价的总体目标和各级子目标。29 第三章工业园区末端水处理技术评估指标体系的构建第二步，重复进行对各级子目标层的细化工作，直到确保每级子目标都可以通过一个或几个明确的指标来表示为止。第三步，得出指标体系的层次结构，设置每个层次的指标。例如，在评价工业园末端水处理技术的经济性能时，设置指标时设计工程建设投资及运行成本作为子目标层，在这个子目标层的基础上还可以细化分为工程建设投资、运行费用这2个指标。其中运行费用还可以细分为加药费、电费、设备折旧费、工资、其他费用等。（3）交叉法交叉法是通过二维或更多维的相互交叉从而派生出一系列的统计指标，最终形成综合指标体系。当采用交叉法确定指标时，人们常常通过二维交叉（即通过矩阵的形式进行两两对比）得到统计指标。例如：投入与产出的交叉对比被广泛的应用于经济效益统计评价指标体系的设计。（4）指标属性分组法由于统计指标各自都具有不同的属性，按照指标的不同属性将指标进行分类，从而建立综合指标体系，这就是指标属性分组法。指标属性一般分为“动态”和“静态”，每种属性中的指标还可根据“绝对数”、“相对数”和“平均数”等角度进行分类。例如在工业园区末端水处理技术评估时，根据统计指标的属性不同，可以分为环境特性指标、经济特性指标、和技术特性指标等。从以上的阐述可以看出，四种方法相辅相成相互联系紧密。所以指标体系的初步建立往往不是仅采用以上四种方法中的一种，而是四种方法的综合使用。3.3评估指标体系的建立3.3.1评估指标体系的初步建立指标体系是综合评估的基础，评估指标体系的初步建立主要分两步：首先要建立评估指标的预选集，然后综合使用四种指标的初选方法确定初步的评估指标体系。评估指标的预选集是指标体系建立的前提，指标的预选集主要是以相关的已建立的废水处理技术评估指标体系为参考，再结合工业园区末端废水的具体特点确定的。近20年，我国开展了城镇污水、纺织印染废水等水处理技术评估的相关研究，取得了显著的成果，对废水处理技术的进步起到了推动的作用。本文对目前已开展的部分水处理技术评估研究进行了汇总，详见下表3-1。30 第三章工业园区末端水处理技术评估指标体系的构建表3-1评估指标的预选集评价对象一级评价指标二级（三级）评价指标工艺运行稳定性、工艺成熟性、水回用难易程度、技术性能施工难易程度、气候及水文地质影响情况、TN，TP去除率、污泥的处理效果、[48]污水处理工艺经济效益运行成本、回用成本、占地成本、工程投资二次污染二次污染情况社会认知程度、能源消耗及资源消耗等级、操作管其他因素理难易程度环境效益总铬去除率、六价铬去除率镀铬废水处理技经济效益最初投资、运行费用、直接收益[5]术出水达标率、水回用率、物料回用率、占地面积、技术性能产泥率经济指标工程投资、经营成本、占地面积小城镇污水处理BOD去除率、COD去除率、总氮去除率、总磷去技术指标[49]工艺除率、氨氮去除率、悬浮物去除率其他指标气味、噪音、低温适应性对水质变化的适应性、技术可靠性及稳定性、主要技术性能污染物去除率、二次污染物去除率生活污水处理技经济效益工程占地面积、运行成本费用、基建投资费用[50]术废水处理后回用难易度、改扩建难易度、运行管理管理效益难易度、技术的成熟性经济费用工程投资及运行费用BOD、COD、SS、TN、TP等主要污染物的去除效城镇污水处理技技术性能率、PH值达标率、出水达标率、运行稳定性、运行[51]术适用性、操作管理难易程度、分期建设性能基础条件废水水质特征、城镇基础条件、废水水质特征环境影响二次污染程度、对周围居民的影响、污泥产生量吨水投资、吨水占地面积、吨水运行费用、吨水资经济指标源回收费用主要水质指标的出水效果、抗冲击负荷能力、污染城市污水处理技技术指标物年达标率[52]术技术普及程度、技术使用年限、系统启动难易程度、管理指标操作人员数31 第三章工业园区末端水处理技术评估指标体系的构建续表3-1评估指标的预选集评价对象一级评价指标二级（三级）评价指标抗冲击负荷能力、运行管理、有技术成熟性、有机技术指标城镇污水处理技物及悬浮物去除率、脱氮除磷效果、分期建设性能[7]术经济指标占地面积、工程投资、运行费用环境影响污泥产量、气味、噪音经济性能单位建设投资、单位运行成本、单位占地面积抗冲击负荷能力、出水COD值、出水BOD值、出技术性能水SS值、出水色度值、出水PH值、COD去除率、印染废水处理设BOD去除率、SS去除率、色度去除率[11]施操作管理性能易操作程度、人员素质要求能源消耗水平、剩余污泥产量、新鲜水消耗水平、环境生态性能废气污染程度污水处理效果、脱氮除磷效果、污泥处理效果、工技术性能艺成熟性、运行稳定性[53]污水处理工艺经济性能运行费用、占地面积、基建费用管理性能操作管理难易程度经济要求投资费用、运行维护费用环境要求占地面积、生态协调度、对民众影响农村生活污水处理COD去除率、BOD去除率、氨氮去除率、总磷去[54]技术技术要求除率、实施难易、管理难易、运行稳定性、抗冲击负荷能力普通污染物去除效率、除磷脱氮效果、运行稳定性、城市污水处理工艺技术类自控要求及二次污染[55]经济类能耗、投资、运行费用及占地面积COD去除率、BOD去除率、色度去除率、二次污技术效益造纸废水处理技染率、处理水量、水可利用率[9]术经济效益初投入、运行费用、投资效益社会效益环境净化效益、水体净化效益处理污水量、出水水质达标率、规模适度、污染物技术类去除率、运行安全稳定性、设备完好率、维护管理城市污水厂污水处难易程度[56]理工艺初始投资、维修费用、污水及污泥处理费用、占地经济类面积、能耗、药耗32 第三章工业园区末端水处理技术评估指标体系的构建续表3-1评估指标的预选集评价对象一级评价指标二级（三级）评价指标社会环境噪声影响、废气影响、污泥影响工艺成熟性、脱氮除磷能力、有机物去除效果、抗技术性能冲击负荷能力城市污水处理技经济效益投资额、能耗、药耗、占地面积[57]术工艺流程复杂性、管理维护难易度、污泥产量、工运行管理艺设备稳定性、设备效率先进性经济指标建设投资、运行费用、占地面积城镇污水处理技COD去除率、BOD去除率、SS去除率、氮磷去除技术指标[58]术率、抗冲击负荷能力、运行管理环境指标湿污泥产量、运行影响BOD去除率、COD去除率、脱氮除磷效率、SS去处理效果除率[59]污水处理技术经济水平占地面积、投资、运行费用、能耗运行稳定性、自控实现可能性、翻修难度、二次污工程实施染由上表可以看出，大部分废水处理技术评价指标体系都包括技术、经济、环境这三个一级指标，由于侧重点的不同，其他还涉及到社会，运行管理、基础条件、二次污染等指标。二级指标包括BOD、COD等常规污染物去除率、工程建设投资、运行费用、抗冲击负荷、操作难易程度等。总的来说，废水处理技术评估必须包含经济、技术、环境这三个准则、可以根据侧重点考虑是否加入运行管理准则。二级指标可以根据上表中已建立的指标体系适当选择。工业园区末端水处理技术同其他废水处理技术一样，需要考虑技术的经济性、技术性、环境影响等因素，同时在考虑以上因素的基础上还要考虑技术运行管理性能。在确定二级评价指标时，除了选取常用的二级评价指标外，还要考虑工业园区废水的复杂性，可能存在特征污染物。所以要加入特征污染物去除率这项指标。基于以上分析，初步建立了包括技术指标、环境影响指标、经济指标、运行管理指标的工业园区末端水处理技术评估指标体系，见表3-2。表3-2初步建立的工业园区末端水处理技术评估指标体系目标层准则层指标层BOD去除率33 第三章工业园区末端水处理技术评估指标体系的构建续表3-2初步建立的工业园区末端水处理技术评估指标体系目标层准则层指标层常规污染物去除率SS去除率COD去除率色度去除率工特征污染物去除率业TN去除率园技术性能脱氮除磷效果TP去除率区NH3—N去除率末抗冲击负荷能力端出水年达标率水工艺运行稳定性处工艺合理性理吨水建设投资技工程建设投资及运行费用经济性能吨水年运行费用术占地面积评污泥产生量估环境影响性能臭气污染情况指噪声影响情况标设备故障率体操作管理难易程度每班次人数系操作管性能自动化程度工艺复杂程度3.3.2评估指标体系的修正需要指出的是初选评价指标着重考虑指标体系的全面性，即尽可能的包含影响评价结果的全部信息，所以初选的评价指标可能会有重复性，同时，初选的指标中可能含有不宜获取数据的指标，这些都有待指标体系的进一步修正。评估指标体系的修正主要采用专家咨询法，通过组成评价专家组、制定专家意见调查表、汇总专家意见来对初步建立的评价指标体系进行修正。（1）组成评价专家组34 第三章工业园区末端水处理技术评估指标体系的构建在指标体系修正的过程中，邀请相关专家对初步建立的指标体系提出相关意见或者建议。这主要是凭借专家的经验和智慧。所以，首先需要成立专家组。本课题依托国家水专项，组成了很有权威的专家组，具体专家组的组成如表3-3所示。表3-3评估专家组组成专家来源国家环保部省市级环科院大学企业单位人数（位）4542（2）设计调查问卷借助专家的个人知识及相关经验对初步建立的工业园区末端水处理技术评价指标体系提出建议和意见。设计的调查问卷如表3-4表3-4专家调查问卷工业园区末端水处理技术评价指标体系专家咨询表1您认为指标体系的整体设计是否科学合理？A合理□B较合理□C一般合理□D不合理□若您觉得指标体系的整体设计不够合理，存在问题，请写出您的修改建议建议：2您认为指标体系的结构层次是否清晰明了？A清晰□B较清晰□C一般清晰□D不清晰□若您觉得指标体系的结构层次不够合理，存在问题，请写出您的修改建议建议：3您认为指标体系中是否有多余的指标？A有多余的指标□B没有多余的指标□若您觉得有多余的指标，请写出多余的指标并写出删去的理由指标删除理由35 第三章工业园区末端水处理技术评估指标体系的构建续表3-4专家调查问卷工业园区末端水处理技术评价指标体系专家咨询表4您认为指标体系中是否有需要增加的指标？A有需要增加的指标□B没有需要增加的指标□若您觉得有有需要增加的指标，请写出增加的指标并写出加入的理由指标增加理由5开放性意见若您对本评价指标体系还有其它建议，或者对本课题有其它相关意见或建议请写于下方建议：（3）专家意见汇总通过现场座谈会的形式像专家发放调查问卷，并像专家详细的说明本课题的评估目标、评估对象及想要得到的预期结果。会后回收发放的调查问卷，并对调查问卷进行整理，汇总专家的意见，并以此对初步建立的指标体系进行修改。专家意见汇总如表3-5所示。表3-5专家意见汇总专家专家意见解决方法抗冲击负荷能力要分水质和水力，其在指标体系的第三层中加入抗水质冲击负专家1中抗水力冲击负荷可以用流量系数荷和抗水力冲击负荷。定量表征工业园区末端水处理技术不仅要考在指标体系中加入抗冲击负荷恢复能力指专家2虑抗冲击负荷能力，还要考虑抗冲击标负荷恢复能力出水年达标率属于工艺稳定性，可以删去出水年达标率，放在第三层指标中，专家3表征工艺稳定性用于表征工艺稳定性专家4要考虑出水的再生回用情况在环境影响准则中加入出水再生利用率36 第三章工业园区末端水处理技术评估指标体系的构建续表3-5专家意见汇总专家专家意见解决方法不仅要考虑污泥的产生量，还要考虑在环境影响准则中加入剩余污泥资源化减专家5剩余污泥的处置情况量化百分比这个指标专家6删去工艺复杂程度，因为难易判断删去工艺复杂程度技术的运行管理准则中没有涉及到专家7在运行管理准则中加入可监控性监控情况专家8设备故障率说法不准确将设备故障率改成设备完好率3.4评估指标体系指标含义的确定根据专家的相关意见对初步建立的评估指标体系进行了修正，建立了包括经济指标、技术指标、环境指标及运行管理指标在内的工业园区末端水处理技术评估指标体系，具体见表3-6。表3-6工业园区末端水处理技术评估指标体系目标层准则层指标层SS去除率BOD去除率常规污染物去除率COD去除率色度去除率特征污染物去除率TN去除率技术性能脱氮除磷效果TP去除率NH3—N去除率抗水力冲击负荷能力抗冲击负荷能力抗水质冲击负荷能力抗水力冲击负荷恢复能力抗冲击恢复能力抗水质冲击负荷恢复能力工艺运行稳定性经济性能工程建设投资及运行费用吨水建设投资37 第三章工业园区末端水处理技术评估指标体系的构建续表3-6工业园区末端水处理技术评估指标体系目标层准则层指标层吨水年运行费用占地面积污泥产量出水再生利用率环境影响性噪声影响情况剩余污泥资源化、减量化百分比设备完好率操作管理难易程度人工劳动强度操作管理性自动化程度监控情况工业园区末端水处理技术评估指标体系中各指标具体含义如下：3.4.1经济指标吨水建设投资：污水厂一次性建设投资费用与污水厂日处理吨水数之比。其中污水厂的一次性投资费用主要包括土地费用、土建费用、设备购置费用等。吨水运行费用：污水厂处理一吨废水所需要的费用。包括人工费、电费、设备折旧费、药剂费、其他费用等，不包含污泥处置的费用。吨水占地面积：处理一吨污水建设污水厂需要的面积，即污水厂的占地面积与污水厂日处理吨水量之比。3.4.2技术指标常规污染物去除率：污染物去除率是指污末端水处理技术对污染物的去除效果，通过对污染物去除率的分析，可以判断该技术对污染物去除能力的强弱。这是判断一个技术优劣最直接的体现。本文的常规污染物主要包括BOD、COD、SS、色度四个指标。1）SS去除率：污水处理技术运行稳定后对SS的去除效果，计算公式为：进水SS-出水SSSS去除率=100%（3-1）进水SS38 第三章工业园区末端水处理技术评估指标体系的构建2）BOD去除率：污水处理技术运行稳定后对BOD的去除效果，计算公式为：进水BOD浓度-出水BOD浓度BOD去除率=100%（3-2）进水BOD浓度3）COD去除率：污水处理技术运行稳定后对COD的去除效果，计算公式为：进水COD浓度-出水COD浓度COD去除率=100%（3-3）进水COD浓度4）色度去除率：污水处理技术运行稳定后对COD的去除效果，计算公式为：进水色度-出水色度色度去除率=100%（3-4）进水色度特征污染物去除率：工业园末端废水来源于园区内各个企业，所以废水中可能存在各种特征污染物如：重金属、挥发酚等。所以在关注常规污染物去除率的同时还要注意特征污染物的去除率。由于特征污染物种类众多这里仅以重金属Cu离子为例，计算公式为：进水Cu离子浓度-出水Cu离子浓度Cu离子去除率=100%（3-5）进水Cu离子浓度脱氮除磷效果：指末端废水处理技术对N、P元素的去除效果。由于出水中N、P元素的含量直接影响流域的富营养化情况，所以TN、TP、NH3-N是监测的重要指标。对于末端废末端水处理技术而言，TN、TP、NH3-N的去除率能够直接反映该技术的优劣。计算公式为：进水TN浓度-出水TN浓度TN去除率=100%（3-6）进水TN浓度进水TP浓度-出水TP浓度TP去除率=100%（3-7）进水TP浓度进水NH-N浓度-出水NH-N浓度33NH3-N去除率=100%（3-8）进水NH-N浓度3抗冲击负荷能力：指被评价的技术对来水水量及水质变化的适应能力，工业园区由于来水水质及水量的变化较大，所以末端的废水处理技术需要较强的抗冲击负荷能力。其中抗水量冲击负荷能可以用水量变化系数Ks来定量表示。抗水39 第三章工业园区末端水处理技术评估指标体系的构建质冲击负荷则需要通过分析水质监测报告，现场询问工程师等定性判断。水量变化系数公式为：年最大日处理量Ks=（3-9）年平均日处理量抗冲击负荷恢复能力：指污水处理系统受到水量或水质冲击受到一定影响后恢复到正常需要的天数。具体又分为抗水质冲击负荷恢复时间和抗水力冲击负荷恢复时间。对于工业园区末端的水处理技术，不仅需要具备较好的抗冲击负荷能力，在受到冲击负荷后具有较快的恢复能力同样重要。工艺运行的稳定性：工艺运行的稳定是出水达标合格的保证。工艺运行的稳定性可以通过年出水达标率来表征。认为年出水达标率越高的技术，技术的稳定性越好。年出水达标率计算公式为全年出水达标天数年出水达标率=100%（3-10）全年总运行天数3.4.3环境影响指标污泥产生量：处理1吨污水平均产生的污泥量，其中包括初沉池及二沉池产生的污泥、格栅间拦截的固体废弃物、沉砂池的排渣等。污泥是污水处理过程中产生的二次污染，需要尽可能控制污泥的产生量。臭气污染情况：工艺正常运行期间，在粗细格栅、沉砂池、污泥浓缩池、污泥脱水机房等环节会产生大量有毒有害气体如：氨、硫化氢、甲硫醇等。这些气体严重影响大气环境质量，所以在评价技术时要考虑产生的臭气对周围环境的影响。出水再生利用率：指经过污水处理工艺处理后排放的水中，循环利用的水量所占的比例。随着水资源的日益匮乏及国家对水资源循环利用的日益重视，出水再生利用率逐渐成为反应污水处理技术优劣的一项重要指标。噪声影响情况：指污水处理设施运行时产生的噪声对周围环境的影响情况，主要指鼓风机房、进水泵房等污泥资源化、减量化百分比：指资源化、减量化的污泥量与污泥产量之比。3.4.4操作管理指标操作管理难易程度：操作管理难易程度与废水处理技术是否能够广泛开展密切相关，并且直接影响出水的稳定达标性。操作管理难易程度作为定性的指标可40 第三章工业园区末端水处理技术评估指标体系的构建以同过设备的完好率及每班次人数来定量判断。一般认为设备完好率高、每班次需要人数少的技术，操作管理起来简单。自动化程度：主要描述废水处理技术的自控水平。自动化的程度代表着技术的先进性。选择自动化程度高的技术，不仅可以减少人员配置，降低运行成本，还可以提高工艺的稳定性。《室外排水设计规范》中也指出污水厂应采用自动化程度高的技术来便于运行，改善劳动条件。可监控性：主要考察废水处理技术是否具有在线水质监测系统以及监控指标和监控点位的布设是否全面等。3.5本章小结本章首先介绍了指标体系构建的原则及指标体系指标初选的相关方法，在此基础上通过将分析法及综合法结合使用，结合查阅的大量国内外相关文献完成了评估指标体系的初步建立。其次制定了专家咨询表，以专家咨询的方式进行了指标体系的修正。通过对指标体系的修正最终构建了适合于工业园区末端水处理技术的指标体系，包括经济性能、技术性能、环境影响性、操作管理性在内的4项准则层指标，常规污染物去除率等在内的16项二级指标，COD去除率等在内的15项三级指标。并对各指标进行了解释。41 第四章工业园区末端水处理技术评估模型的构建第四章工业园区末端水处理技术评估模型的构建4.1评价空间的确定通过第二章的介绍可以得出要想建立工业园区末端水处理技术评估模型首先要先确定评价的对象空间、等级空间、因素空间等。根据第一章可知本文的研究对象为工业园区末端水处理技术。所以确定建立评价对象空间如下：O={技术1，技术2，技术3，...，技术n}在评价等级方面,为了更准确的评价出工业园区末端水处理技术所处状况，本文划分五个等级即I、II、III、IV、V级，分别代表优秀、良好、一般、较差、差。所以确定评价等级空间为：V={I，II，III，IV，V}={优秀，良好，一般，较差，差}评价因素空间方面，根据第三章所建立的工业园区末端水处理技术评估指标体系可知，指标体系是从技术、经济、环境及运行管理这四个准则出发建立的，每个准则下又有各自的评价因素构成。各个准则之间及各准则内部的评价因素之间都是相对独立的。所以确定评价因素空间为：U={A1，A2，A3，A4}；其中A1，A2，A3，A4分别代表技术性能，经济性能，环境影响性，运行管理性这四个准则。A1={B1，B2，B3，B4，B5，B6}A2={B7，B8}A3={B9，B10，B11，B12，B13}A4={B14，B15，B16}其中B1-B13分别表示常规污染物去除率、特征污染物去除率、脱氮除磷效果、抗冲击负荷能力、抗冲击负荷恢复能力、出水年达标率、吨水建设费用及运行成本、吨水占地面积、污泥产生量、臭气污染情况、出水再生利用率、噪声影响情况、剩余污泥资源化、减量化百分比、操作管理难易程度、自动化程度、监控情况这16个一级评价因素。B1={C1，C2，C3，C4}B3={C5，C6，C7}B4={C8，C9}B5={C10，C11}42 第四章工业园区末端水处理技术评估模型的构建B7={C12，C13}B14={C14，C15}其中C1-C15分别表示SS去除率、BOD去除率、COD去除率、色度去除率、TN去除率、TP去除率、NH3-N去除率、抗水力冲击负荷能力、抗水质冲击负荷能力、抗水力冲击负荷恢复能力、抗水质冲击负荷恢复能力、吨水建设投资、吨水年运行费用、设备完好率、人工劳动强度这15个二级评价因素。4.2评价标准的确定由于评价指标中即存在定量指标又存在定性指标，又鉴于定性指标的不可公度性，所以在确定评价标准之前首先要区分定性指标和定量指标。具体如表4-1所示。表4-1工业园区末端水处理技术评估指标分类表分类类别具体指标SS去除率、BOD去除率、色度去除率、COD去除率、特征污染物去除率、TN去除率、TP去除率、NH3-N去除率、抗水力冲击负荷能力、抗水力冲定量指标击负荷恢复天数、抗水质冲击负荷恢复天数、年出水达标率、工程建设投资、工程运行成本、占地面积、污泥产生量、污泥资源化、减量化百分比、出水再生利用率、每班次人数、设备完好率定性指标抗水质冲击负荷、臭气污染情况、噪声影响情况、自动化程度、监控性对于工业园区末端水处理技术评估指标评价标准中的定性指标，拟采用十分制来表示各指标在每个分项内获得的分值，见表4-2。表4-2定性指标评价标准分数10-88-66-44-22-0指标抗水质冲击负荷强较强一般较弱弱臭气污染情况无明显臭味有轻微臭味有臭味有明显臭味有强烈臭味噪声影响情况无明显噪声有轻微噪声有噪声有明显噪声有强烈噪声自动化程度高较高一般较低低监控性全面较全面一般较差差43 第四章工业园区末端水处理技术评估模型的构建对于工业园区末端水处理技术评估指标评价标准中的定量指标，主要通过以下几个方式：1）对于有国家标准或者相关行业标准的指标可以直接采用国家标准或者行业标准作为标准值。如设备完好率等；2）对于那些没有国家标准或者相关行业标准的，可以依据地方标准；3）通过查阅相关参考文献或理论分析并结合现场调研工业园区末端污水处理厂的实际状况来确定；4）通过对有丰富运行管理污水厂经验的工程师或水污染防治领域相关专家的咨询，得到评价标准或对已确定标准的建议。具体如下：1）污染物去除率：不同的污末端水处理技术对于水中污染物的去除率有很大差异，即使同种技术对于不同的进水水质处理的效果也有所不同。《室外排水设计规范》GB50014-2006中对采用活性污泥法和生物膜法的末端水处理技术处理效率进行了说明。对于活性污泥法，经过初沉池、活性污泥反应池、二沉池后，BOD的去除率可以达到65%-95%，SS去除率可以达到70%-90%，对于生物膜法，经过初沉池、生物膜反应池、二沉池后,BOD的去除率可以达到65%-90%,SS去除率可以达到60%-90%。脱氮除磷方面，规范中说明，采用A/O工艺TP的2去除率可以达到60%-85%，TN的去除率可以达到75%-85%。采用A/O工艺TP的去除率可以达到50%-75%，TN的去除率可以达到55%-80%。需要说明的是规范中单单指二级处理，而一级处理和三级处理对于水中的污染物同样有一定的去除效果。所以实际的去除率会比规范中说明的高一些。参考规范中的相关说明结合工业园区末端污水厂现场调研的实际情况以及咨询相关有经验的工程师。最终确定污末端水处理技术对各污染物去除率标准如下：COD去除率：75%-95%BOD去除率：75%-95%SS去除率：85%-95%色度去除率：70%-90%TN去除率：70%-90%TP去除率：70%-90%NH3-N去除率：70%-90%特征污染物去除率：75%-95%2）抗水力冲击负荷：根据上一章关于该指标含义的解释，本文的抗水力冲击负荷是以在污水厂达标排放下所能承受的最大污水量与日均污水量之比表征的。通过对大量工业园区末端污水厂现场调研数据的分析，确定系数范围为：1-1.32。3）抗水力、水质冲击负荷恢复时间：通过现场调研的实际情况及咨询相关污水厂工程师确定指标范围为：7-31天。44 第四章工业园区末端水处理技术评估模型的构建4）年出水水质达标率：“年出水水质达标率”是对污水处理厂的污水处理质量进行的考核，是国家对污水厂考核的重要指标。年出水水质达标率的高低可以一定程度上的反应末端水处理技术的优劣。通过对GB18918-2002规范中基本污染物控制项目及由地方环境保护部门根据污水处理厂接纳的工业污染物的类别和水环境质量要求确定的选择控制项目进行考核，纳入考核的控制项目只要有一项不达标就认为当天出水不达标。当污水处理平均合格率达到100%，认为污水处理质量达到最佳，污水处理技术处于优秀水平。造成污水厂出水不达标的原因有很多，包括污水处理技术本身的缺陷、污水厂运行管理不善、进水水量变化过大、企业的偷排、污水处理设备发生故障等等。参考相关标准、各省市考核方法以及工业园区现场调研的实际情况，确定指标标准上限为100%、下限为90%。5）吨水占地面积：《水工业工程设计手册—废水处理及再用》中规定城市污水处理厂占地面积标准为：0.8-1.2公顷/万吨▪天。考虑到工业园区的地理位置一般都设置在城市的周边，相应的标准可以适当的放宽，根据相关专家及污水厂工程师的经验以及现场调研的实际情况，上限确定为4.5公顷/万吨▪天。下限定为1.5公顷/万吨▪天。6）吨水建设费用：国内现有的给水排水工程费用资料主要包括《给水排水设计手册（第10册—技术经济）》、《给水排水工程概预算指标》、、《城市基础设施工程投资估算指标》、《给水排水工程概预算与经济评价手册》、《室外给水排水工程技术经济指标》、、《全国市政工程投资估算指标（中册）》、《市政工程技术经济指标》等。根据相关的工程建设费用资料及现场调研的实际情况确定吨水建设费用范围为2000元/t-5000元/t。7）吨水运行费用：通过现场调研的实际情况及咨询相关污水厂工程师确定指标范围为：下限0.8元/吨▪年；上限4元/吨▪年。8）污泥产生量:工业废水处理产生的污泥主要由化学污泥和物化及生化污泥这两部分组成。参考环境保护部华南环境科学研究所编制的《集中式污染治理设施产排污系数手册》中关于工业废水污泥产生量的核算办法,核算系数如表4-3、4-4所示。确定本研究污泥产生量范围为0.4-4.0kg/t废水。表4-3城镇污水处理厂和工业废水集中处理设施的化学污泥产生表处理工艺含水污泥产生系数单位核算系数校核系数絮凝沉淀、化学除磷吨/吨-絮凝剂使用量4.532.44-6.5545 第四章工业园区末端水处理技术评估模型的构建表4-4工业废水集中处理设施的物化与生化污泥综合产生系数表含水污泥产生系数行业类型单位核算系数校核系数电镀工业吨/万吨-废水处理量20.910.4-31.3制革工业吨/万吨-废水处理量19.89.9-29.6医药工业吨/万吨-废水处理量16.78.4-25.1化工工业吨/万吨-废水处理量7.53.8-11.3食品工业吨/万吨-废水处理量6.73.4-10.1印染工业吨/万吨-废水处理量4.12.0-6.1其他工业吨/万吨-废水处理量6.03.0-9.09）出水再生利用率：根据工业园区现场调研的实际情况确定指标上限10%，下限2%。10）污泥资源化减量化百分比：根据工业园区现场调研的实际情况确定指标上限100%，下限60%。11）设备完好率：设备完好率是指在考核期内（一般为一年）污水处理厂设备完好台数与设备总台数之比。《城市污水处理厂运行、维护及安全技术规程》（CJJ60）中规定“规程中所涉及的设备、设施（包括参与工艺运行的机械设备、电气设备、自控设备、在线检测及计量设备、水质化验设备、维修及运输设备等）的完好率均应达95%以上”。工业园区末端水处理技术采用的设备大致包括以下5大类。①水泵设备：主要包括加压泵、投药泵、污泥泵、吸砂泵、回流泵、真空泵等；②电气设备：主要包括电缆、变配电设备、各式电动机以及相应的附属设备等；③机械设备：主要包括粗细格栅机、输送机、浮渣压榨机、各式电动闸门、单梁悬挂吊车、污泥脱水浓缩一体机等；④仪器仪表设备：包括流量计、电磁流量计；UPS机柜、交换机柜以及水质化验仪器设备等⑤曝气设备：包括鼓风设备、曝气器具及相应附属设备等；根据相关参考标准，结合工业园区末端污水厂现场调研实际情况，确定设备完好率指标标准上限为100%、下限为95%。12）每班次人数：根据工业园区现场调研的实际情况确定指标上限8人/班，下限4人/班。46 第四章工业园区末端水处理技术评估模型的构建综上所述，最终确定指标的评价标准如表4-5所示。表4-5指标的评价标准汇总等级IIIIIIIVV指标优秀较好一般较差差BOD去除率（%）≥9590858075COD去除率（%）≥9590858075SS去除率（%）≥9592.59087.585色度去除率（%）≥9085807570TN去除率（%）≥9085807570TP去除率（%）≥9085807570NH3-N去除率（%）≥9085807570特征污染物去除率（%）≥9590858075抗水力冲击负荷≥1.321.241.161.081抗水力冲击负荷恢复时间≤713192531（天）抗水质冲击负荷恢复时间≤713192531（天）年出水达标率（%）≥10097.59592.590吨水建设费用（元/t）≤20002750350042505000吨水年运行费用（元/t）≤0.81.62.43.24.02吨水占地面积（m/t）≤1.52.2533.754.5污泥产量（kg/t）≤0.41.32.23.14.0出水再生利用率（%）≥108642污泥资源化、减量化百分比≥10090807060（%）设备完好率（%）≥10098.7597.596.2595每班次人数（人/班）≤45678抗水质冲击负荷≥108642臭气污染情况≥108642噪声影响情况≥108642自动化程度≥108642监控性≥10864247 第四章工业园区末端水处理技术评估模型的构建4.3隶属函数的确定根据上节确定的指标评价标准，采用第二章介绍的模糊分布法（典型函数法）作为构建隶属函数的方法，选择的典型函数为二次抛物线型。构建指标的隶属度函数如下：1）BOD、COD、特征污染物去除率BOD去除率、COD去除率、特征污染物去除率这3个指标都属于偏大型指标。采用二次抛物线型模糊分布，隶属度函数表达式如公式4.2-4.8所示。1，x＜75x7521（2）,75x77.55（4-1）UV(x)x8022(),77.5x＜8050,x800，x＜75x752（2）,75x77.55x802（4-2）U12(),77.5x＜82.5Ⅳ（x）5x8522(),82.5x＜8550,x850，x＜80x802（2）,80x＜82.55x852（4-3）U12(),82.5x＜87.5Ⅲ（x）5x9022(),87.5x＜9050,x900，x＜85x852（2）,85x87.52.5x902（4-4）U12(),87.5x＜92.5Ⅱ（x）2.5x9522(),92.5x＜952.50,x9548 第四章工业园区末端水处理技术评估模型的构建0，x＜90x902（2）,90x92.55（4-5）UI(x)x90212(),92.5x＜952.51,x95根据隶属度函数做出隶属度函数曲线图如图4-1所示。图4-1BOD、COD去除率、特征污染物去除率3个指标的隶属度函数曲线图2）色度、TN、TP、NH3-N去除率色度去除率、TN去除率、TP去除率NH3-N去除率这4个指标都属于偏大型指标，同理采用二次抛物线型模糊分布做出隶属度函数曲线图如图4-2，对应的隶属度函数可根据曲线图写出。图4-2色度、TN、TP、NH3-N去除率4个指标的隶属度函数曲线图3）SS去除率SS去除率属于偏大型指标同理采用二次抛物线型模糊分布做出隶属度函数曲线图如图4-3，对应的隶属度函数可根据曲线图写出。49 第四章工业园区末端水处理技术评估模型的构建图4-3SS去除率指标的隶属度函数曲线图4）抗水力冲击负荷抗水力冲击负荷属于偏大型指标，同理采用二次抛物线型模糊分布做出隶属度函数曲线图如图4-4，对应的隶属度函数可根据曲线图写出。图4-4抗水力冲击负荷指标的隶属度函数曲线图5）抗水质、抗水力冲击符合恢复时间抗水质、抗水力冲击符合恢复时间这2个指标都属于偏小型指标，同理采用二次抛物线型模糊分布做出隶属度函数曲线图如图4-5，对应的隶属度函数可根据曲线图写出。图4-5抗水质、抗水力冲击符合恢复时间指标的隶属度函数曲线图6）年出水水质达标率50 第四章工业园区末端水处理技术评估模型的构建年出水水质达标率指标属于偏大型指标，同理采用二次抛物线型模糊分布做出隶属度函数曲线图如图4-6，对应的隶属度函数可根据曲线图写出。图4-6年出水达标率指标的隶属度函数曲线图7）吨水建设费用吨水建设费用指标属于偏小型指标，同理采用二次抛物线型模糊分布做出隶属度函数曲线图如图4-7，对应的隶属度函数可根据曲线图写出。图4-7吨水建设费用的隶属度函数曲线图8）吨水年运行费用吨水年运行费用指标属于偏小型指标，同理采用二次抛物线型模糊分布做出隶属度函数曲线图如图4-8，对应的隶属度函数可根据曲线图写出。图4-8吨水年运行费用的隶属度函数曲线图51 第四章工业园区末端水处理技术评估模型的构建9）吨水占地面积吨水占地面积指标属于偏小型指标，同理采用二次抛物线型模糊分布做出隶属度函数曲线图如图4-9，对应的隶属度函数可根据曲线图写出。图4-9吨水占地面积的隶属度函数曲线图10）污泥产量污泥产量指标属于偏小型指标，同理采用二次抛物线型模糊分布做出隶属度函数曲线图如图4-10，对应的隶属度函数可根据曲线图写出。图4-10污泥产量的隶属度函数曲线图11）出水再生利用率出水再生利用率指标属于偏大型指标，同理采用二次抛物线型模糊分布做出隶属度函数曲线图如图4-11，对应的隶属度函数可根据曲线图写出。图4-11出水再生利用率的隶属度函数曲线图52 第四章工业园区末端水处理技术评估模型的构建12）剩余污泥资源化减量化情况剩余污泥资源化减量化情况指标属于偏大型指标，同理采用二次抛物线型模糊分布做出隶属度函数曲线图如图4-12，对应的隶属度函数可根据曲线图写出。图4-12剩余污泥资源化减量化情况的隶属度函数曲线图13）设备完好率设备完好率指标属于偏大型指标，同理采用二次抛物线型模糊分布做出隶属度函数曲线图如图4-13，对应的隶属度函数可根据曲线图写出。图4-13设备完好率的隶属度函数曲线图14）每班次人数每班次人数指标属于偏小型指标，同理采用二次抛物线型模糊分布做出隶属度函数曲线图如图4-14，对应的隶属度函数可根据曲线图写出。图4-14每班次人数的隶属度函数曲线图53 第四章工业园区末端水处理技术评估模型的构建15）定性指标定性指标（抗水质冲击负荷、臭气污染情况、噪声影响情况、自动化程度、监控性）在定量化后的隶属函数可采用二次抛物线型模糊分布做出隶属度函数曲线图如图4-15，对应的隶属度函数可根据曲线图写出。图4-15定性指标的隶属度函数曲线图4.4合成算子的确定有第二章可知最终的结果（B）是由权重（A）和模糊判断矩阵（R）共同决定的即B=A°R。其中°代表合成算子。常用的模糊合成算子类型主要有四种，下表4-6和表4-7分别给出这四种算子的类型和含义。表4-6四种常见模糊合成算子类型及含义算子类型算子含义IM(˄,˅)a˄b=min(a,b)a˅b=max(a,b)IIM(*,˅)a*b=a*ba˅b=max(a,b)IIIM(˄,+)a˄b=min(a,b)a+b=min(a+b,1)IVM(*,+)a*b=a*ba+b=min(a+b,1)表4-7四种常见模糊合成算子类型及含义算子内容M(˄,˅)M(*,˅)M(˄,+)M(*,+)权数作用不明显明显不明显不明显综合程度弱弱强强利用R信息不充分不充分比较充分充分类型主因素决定型主因素突出型不平衡平均型加权平均型54 第四章工业园区末端水处理技术评估模型的构建从权数作用体现的角度来分析，第一步选用乘法运算比较恰当；从综合程度的提现角度来分析，第二步采用有界和运算比较恰当，因为采用有界和运算可以充分保证利用R矩阵提供的各方面信息。从算子类型上来分析相比于主因素决定、主因素突出、不平衡平均型，加权平均型更适合本课题的特点。因此，对于工业园区末端水处理技术评估以采用类型IV最为合适，即采用M(*,+)。这种模糊综合评估模型的优点是在决定各因素的评估对等级Vj的隶属度bj时，保留了单因素评估的全部信息，对所有因素的影响均加以考虑，而不只是考虑对bj影响最大的因素，所以比较适用于对工业园区末端水处理技术模糊综合评估要求。4.5综合得分值计算方法的确定评价的目的是为了进行分析比较，从而筛选出较为优秀的技术。所以我们需要的有时候不仅仅是某项指标或者技术的隶属等级，还需要某项指标或者技术的得分值。根据划分的等级，得分值计算方法如表4-8。表4-8等级换算表等级优秀良好一般较差差分数区间90-10080-9070-8060-70<60中位数9585756530设某指标的模糊判断矩阵为R=（x1，x2，x3，x4，x5）则该指标的得分值为：B=95*x1+85*x2+75*x3+65*x4+30*x5（4-6）4.6本章小结本章主要完成了工业园区末端水处理技术评估模型的构建，其中包括评价空间的确定、评价标准的确定、隶属度函数的确定、合成算子的确定以及综合得分值计算方法的确定等。55 第五章实例应用及技术评估的计算机实现第五章实例应用及技术评估的计算机实现5.1数据的获取5.1.1调研方式本课题采用调研的两种最基本方式——普遍调研和典型调研。普遍调研的方式采用网络资料调研和函件调研等方法。网络调研主要是调研人员利用网络收集园区的基础信息，掌握园区的基础情况；函件调研主要是以园区管理部门（园区环保部门）和园区污水处理厂为对象，发放调研问卷，调研收集园区水污染防治现状情况。典型调研即现场调研，通过普遍调研选取有典型园区为对象（典型园区主要指综合性工业园区），调研人员深入园区，以园区管理部门（园区环保部门）、园区污水处理厂为对象，通过访谈的形式，全面了解园区水污染防治现状。典型调研内容包括园区污水的收集、转输、园区末端集中处理技术、园区污水的再生回用情况等进行数据调研；对园区水污染治理技术方面进行系统调研。典型调研为园区的技术评估研究提供保障，调研路线如图5-1所示。q网络调查普遍调查q函件调查调q座谈研q资料查阅q现场走访典型（现场）调查q现场取样q发放调查表格图5-1调研路线图56 第五章实例应用及技术评估的计算机实现5.1.2调研表格的制定根据本课题的研究内容，结合本课题的调研方式，分别制定函件及现场调研的调研表如表5-1和5-2。57 第五章实例应用及技术评估的计算机实现表5-1函件调研表园区污水处理厂基本数据水质指标进水浓度（日均值）出水浓度（日均值）33设计规模（m/d）实际处理水量m/d）CODcr（mg/L）年最大日水量处理能力满足需求是□否□3BOD5（mg/L）（m/d）年平均日水量年运行天数（天）色度（度）3（m/d）运行费（万元/年）排放标准SS（mg/L）2人员配备（污水班）人/班占地面积（m）TP（mg/L）人员配备（污泥班）人/班工程建设（年）TN（mg/L）工程投资（万元）药剂费（万元/年）NH3-N（mg/L）电费（万元/年）人工费（万元/年）pH（无量纲）设备折旧费（万元/其他费（万元/年）盐分（mg/L）年）污泥产量（吨/天）污泥含水率（%）难降解有机物污泥处理方式焚烧□填埋□堆肥□土地利用□建材利用□其他资源□铜（mg/L）污泥建材利用量（t/d）污泥土地利用量（t/d）铁（mg/L）污泥堆肥量（t/d）污泥填埋量（t/d）镍（mg/L）污泥焚烧量（t/d）污泥其他资源利用量（t/d）镉（mg/L）其他重金属噪声影响情况强烈□较强烈□一般□较弱□弱□（mg/L）其他污染物臭气影响情况强□较强□一般□较弱□弱□（mg/L）PH自动监测有□无□水位自动监测有□无□出水年达标率（%）有无完善的监控系统有□无□污水厂自动化程度高□较高□一般□较低□58 第五章实例应用及技术评估的计算机实现进水（）（）（）（）（）（）工艺流程（）（）（）出水抗水质（水力）冲击生物池恢复天数水质：天水力：天抗水质（水力）冲击负荷能力强□较强□一般□较弱□污水厂运行问题与建议3是否有再生水厂有□无□再生水处理规模（m/d）再生水用途城市杂用□工业□景观□表5-2现场调研表园区名污水厂数量（个）称污水厂运营单位名称名称联系电话建厂时间污水处理厂设计规运行模式BOT□TOT□其他□3模（m/d）32实际处理水量（m/d）占地面积（m）33年最大日水量（m/d）年平均日水量（m/d）园区污污水厂建设投资（万水处理污水处理厂的年运行天数（天）元）厂污水厂建设、运行主园区政府□第三方□其园区污水厂的设计处理能力是否能满足实际需求是□否□体他□人员数量（人）人员配备（污水处理班）人/班人员配备（污泥班）人/班投加药剂名称59 第五章实例应用及技术评估的计算机实现续表5-2现场调研表运行费（万元/年）年药剂费（万元/年）设备折旧费（万元/年耗电量（kw/a）年）电费（万元/年）其他费用（万元/年）人工费（万元/a）污泥产生量（t/d）污泥含水率（%）污泥建材利用（t/d）污泥土地利用量污泥填埋量（t/d）（t/d）污泥焚烧量（t/d）污泥堆肥量（t/d）污泥其他资源利用有无臭气控制措施有□无□量（t/d）强□较强□一般□较弱臭气影响程度噪声影响情况强烈□较强烈□一般□较弱□□污泥处理方式焚烧□填埋□堆肥□土地利用□建材利用□其他资源利用□设备完好率（%）人工劳动强度（时/天）水位自动监测有□无□pH自动监测有□无□污水厂自动化程度高□较高□一般□较低□有无完善的监控系统有□无□园区污废水来源比生产废水所占比例：生活污水所占比例：其中，生产废水的主要来源（填行业）：例园区污水厂执行排放标准运行存在哪些问题60 第五章实例应用及技术评估的计算机实现续表5-2现场调研表污水厂运行问题与建议进水主要污染物浓CODcr：BOD5：TN：SS：TP：色度：pH：温度：度（mg/L)NH3-N：其他：进水特征污染物浓重金属（汞：镉：铅：铬：砷：铜：）难降解有机物(芳烃类：抗生素：度（mg/L)其他:）出水主要污染物浓CODcr：BOD：TN：SS：TP：色度：pH：温度：度（mg/L)NH3-N：其他：出水特征污染物浓重金属（汞：镉：铅：铬：砷：铜：）难降解有机物(芳烃类：抗生素：度（mg/L)其他:）主要处理工艺名称是否有并行处理工艺是□否□处理工艺流程简介进水（）（）（）（）（）（）（1#）（）（）（）出水处理工艺流程简介进水（）（）（）（）（）（）（2#）（）（）（）出水MLSS（mg/L）：【好氧：厌氧：缺氧：】主要设计及运行参HRT：【好氧：厌氧：缺氧：】数SRT：【好氧：厌氧：缺氧：】处理池有效容积：【好氧：厌氧：缺氧：】3出水年达标率（%）再生水处理规模（m/d）抗水质冲击负荷能强□较强□一般□较弱□抗水质（水力）冲击生物池恢复天数水质：天力水力：天61 第五章实例应用及技术评估的计算机实现续表5-2现场调研表污水厂水质监测点覆盖率（%）非常规工况废水处理措施污水厂内有无事故3有□无□事故水池的容积（m）水池是否制定了污水回用管理办法是□否□如果已经制定，请提供是否建立了应急预案是□否□如有应急预案，请提供是否采用了分质入网处理方式是□否□园区采取了何种监管手段在线监测□不定期抽查□日常监督□请提供污水厂近期进出水水质监测报告（至少3个月）再生回设计水量32运行水量（m/d）占地面积（m）3用水(m/d）工程建设投资费用运行费用（万元/a）年回用水量（t/a）（万元）回用收益投资回收期（a）废水回用比例（%）（万元/a）再生水生产进水水再生水生产出水水质标准再生水生产的废水排放标准质标准再生水生进水（）（）（）（）（）（）（）产工艺流（）（）出水程62 第五章实例应用及技术评估的计算机实现5.1.3调研数据的处理与汇总课题对海河及太湖流域全部国家级工业园区进行了函调及现场调研，在本文撰写时调研仍在进行，所以这里仅对已经调研的国家级工业园区进行汇总。根据第三章中各指标的含义及相应的计算公式对调研数据进行处理。依据数据的完整情况，汇总海河及太湖流域国家级工业园区末端水处理技术数据见表5-3。63 第五章实例应用及技术评估的计算机实现表5-3海河及太湖流域国家级工业园区末端水处理技术各指标数据汇总表园区名称天津经济技宜兴经济技术吴中经济技（末端技术）北辰经济技术开西青经济技术苏州工业园区常熟经济技术术开发区（生开发区（传统术开发区2发区（OD）开发区（OD）（AO）开发区（OD）物膜流动床）活性污泥法）（CASS）指标（单位）BOD去除率（%）95.390.3281.99995.493.683.2COD去除率（%）87.188.2789.593.590.386.886.3SS去除率（%）9487.1593.493.79398.293.2色度去除率（%）63.991.558086.9778080TN去除率（%）61.98562.581.180.752.168.5TP去除率（%）89.480.0872959494.988.4NH3-N去除率（%）9890.55979798.489.585.1特征污染物去除率（%）858090828683.287.1抗水力冲击负荷1.281.251.201.271.221.361.67抗水力冲击负荷恢复时153010514107间（天）抗水质冲击负荷恢复时1530101014147间（天）年出水达标率（%）10010010010099100100吨水建设费用（元/t）3885339023333103466637703333吨水年运行费用（元/t）2.070.810.60.820.52.591.522吨水占地面积（m/t）1.981.540.951.211.321.872.3864 第五章实例应用及技术评估的计算机实现续表5-3海河及太湖流域国家级工业园区末端水处理技术各指标数据汇总表园区名称天津经济技宜兴经济技术吴中经济技（末端技术）北辰经济技术开西青经济技术苏州工业园区常熟经济技术术开发区（生开发区（传统术开发区2发区（OD）开发区（OD）（AO）开发区（OD）物膜流动床）活性污泥法）（CASS）指标（单位）污泥产量（kg/t）0.81.00.170.620.931.120.95出水再生利用率（%）000533015污泥资源化、减量化百分01001001000100100比（%）设备完好率（%）99809095969795每班次人数（人/班）5652553抗水质冲击负荷8688878臭气污染情况8724577噪声影响情况6767877自动化程度8877886监控性987989665 第五章实例应用及技术评估的计算机实现5.2指标权重的确定5.2.1指标的客观权重指标的客观赋权采用熵权法，根据第二章理论基础中关于熵权法确定权重的步骤结合调研的数据进行指标客观权重的确定。首先将表5-3中的数据进行无量纲化处理，效益型指标（越大越好）采用公式2-13、成本型指标（越小越好）采用公式2-14。得到无量纲化结果如下表5-4所示表5-4无量纲化结果园区名称天津北辰西青苏州宜兴吴中常熟指标BOD去除率0.7840.491010.7890.6840.076COD去除率0.1110.2780.44410.5560.0690SS去除率0.61800.6450.5910.52710.545色度去除率010.5810.8300.4730.6530.581TN去除率0.29910.3160.8810.86900.498TP去除率0.7570.352010.9570.9960.713NH3-N去除率0.9700.4100.8950.89510.3310特征污染物去除率0.5010.20.60.30.7抗水力冲击负荷0.1700.10600.1490.0430.3401抗水力冲击负荷恢复时0.600.810.640.80.92间抗水质冲击负荷恢复时0.65200.8700.8700.6960.6961间年出水达标率1111011吨水建设费用0.3350.54710.67000.3840.571吨水年运行费用0.2490.8520.9520.847100.512吨水占地面积0.2800.58710.8180.7410.3570污泥产量0.3370.12610.5260.200.17966 第五章实例应用及技术评估的计算机实现续表5-4无量纲化结果园区名称天津北辰西青苏州宜兴吴中常熟指标出水再生利用率0000.152100.455污泥资源化、减量化百0111011分比设备完好率100.5260.7890.8420.8950.789每班次人数0.2500.2510.250.250.75抗水质冲击负荷101110.51臭气污染情况10.83300.3330.50.8330.833噪声影响情况00.500.510.50.5自动化程度110.50.5110监控性10.6670.33310.66710根据公式2-15、2-16、2-18、2-19及表5-4可以求出指标的客观权重，见下表5-5、5-6所示。下面以经济指标下的3个指标（吨水建设投资、吨水占地面积及吨水年运行成本）权重计算为例。在吨水占地面积指标下，各园区末端水处理技术指标值（经无量纲化处理后）为别为0.280、0.587、1、0.818、0.741、0.357、0，各值之和为3.783。所以得到各个P值为：0.074、0.155、0.264、0.216、0.196、0.094、0参与计算的数据为7组所以n=7，则k=1/ln7，由公式2-15计算可得吨水占地面积指标的熵值（E）为：0.88。再由公式2-18计算可得吨水占地面积指标的重要度（d）为：0.12。同理可求得吨水建设投资和吨水运行成本的重要程度分别为：0.11、0.12，从而通过公式2-19可以求得吨水建设投资、吨水运行成本、吨水占地面积的权重分别为：0.30、0.35、0.35。表5-5熵权法确定二级指标权重指标权重常规污染物去除率0.30特征污染物去除率0.10脱氮除磷效果0.20抗冲击负荷能力0.20抗冲击负荷恢复能力0.10工艺稳定性0.1067 第五章实例应用及技术评估的计算机实现续表5-5熵权法确定二级指标权重指标权重工程建设投资及运行成本0.65占地面积0.35污泥产生量0.30臭气污染情况0.10出水再生利用率0.40噪声影响情况0.10剩余污泥资源化、减量化百分比0.10操作管理难易程度0.50自动化程度0.25可监控性0.25表5-6熵权法确定三级指标权重指标权重BOD去除率0.27COD去除率0.39SS去除率0.17色度去除率0.17TN去除率0.40TP去除率0.25NH3-N去除率0.35抗水力冲击负荷能力0.22抗水质冲击负荷能力0.78抗水力冲击恢复能力0.38抗水质冲击恢复能力0.62吨水建设费用0.46吨水运行费用0.54设备完好率0.40每班次人数0.6068 第五章实例应用及技术评估的计算机实现5.2.2指标的主观权重指标的主观赋权采用层次分析法，根据第二章理论基础中关于层次分析法确定权重的相关步骤进行指标主观权重的确定。首先制定两两重要程度专家判断表，这包括一级指标的两两重要程度专家判断表、二级指标的两两重要程度专家判断表以及三级指标的两两重要程度专家判断表这3部分内容。制定的专家判断表如表5-7至5-9。表5-7一级指标的两两重要程度专家判断表一级指标专家判断表A1A2A3A4A1—A2—A3—A4—表5-8二级指标的两两重要程度专家判断表二级指标专家判断表（1）技术指标B1B2B3B4B5B6B1—B2—B3—B4—B5—B6—（2）经济指标B7B8B7—B8—（3）环境指标B9B10B11B12B13B9—B10—69 第五章实例应用及技术评估的计算机实现续表5-8二级指标的两两重要程度专家判断表二级指标专家判断表B11—B12—B13—（4）管理指标B14B15B16B14—B15—B16—表5-9三级指标的两两重要程度专家判断表三级指标专家判断表（1）常规污染物去除率C1C2C3C4C1—C2—C3—C4—（2）脱氮除磷效果C5C6C7C5—C6—C7—（3）抗冲击负荷能力C8C9C8—C9—（4）抗冲击负荷恢复能力C10C11C10—C11—（5）工程建设投资及运行费用C12C1370 第五章实例应用及技术评估的计算机实现三级指标专家判断表C12—C13—（6）运行管理难易程度C14C15C14—C15—其次，在制定了两两重要性专家判断表后，采用1-9标度标度进行相对重要程度赋值，构建判断矩阵，并进行判断矩阵的一致性检验。若满足一致性检验则进行层次排序求出权重，若不满足一致性检验则重新构建判断矩阵。详细求解过程如下:（1）一级指标重要性判断矩阵见表5-10。表5-10一级指标重要性判断矩阵末端水处理技术评估A1A2A3A4A111/234A22134A31/31/313A41/41/41/31一致性判断结果为：λmax=4.144，CI=0.048，RI=0.9，CR=0.05<0.1，判断矩阵满足一致性检验，所以进行层次排序，求得权重如图5-2所示。图5-2一级指标权重饼状图71 第五章实例应用及技术评估的计算机实现（2）二级指标中技术指标的重要性判断矩阵见表5-11。表5-11技术指标的重要性判断矩阵技术性能B1B2B3B4B5B6B1112551B2112551B31/21/21441/2B41/51/51/4121/5B51/51/51/41/211/5B6112551一致性判断结果为：λmax=6.0918，CI=0.02，RI=1.26，CR=0.016<0.1，判断矩阵满足一致性检验，所以进行层次排序，求得权重如图5-3所示。图5-3技术二级指标权重饼状图（3）二级指标中经济指标的重要性判断矩阵见表5-12。表5-12技术指标的重要性判断矩阵经济性能B7B8B713B81/31一致性判断结果为：λmax=2，CI=0，RI=0，CR<0.1，判断矩阵满足一致性检验，所以进行层次排序，求得权重如图5-4所示。72 第五章实例应用及技术评估的计算机实现图5-4经济二级指标权重饼状图（4）二级指标中环境指标的重要性判断矩阵见表5-13。表5-13环境指标的重要性判断矩阵环境影响性B9B10B11B12B13B913451/2B101/311/221/3B111/42121/4B121/51/21/211/5B1323451一致性判断结果为：λmax=5.178，CI=0.044，RI=1.12，CR=0.039<0.1，判断矩阵满足一致性检验，所以进行层次排序，求得权重如图5-5所示。图5-5环境二级指标权重饼状图（5）二级指标中环境指标的重要性判断矩阵见表5-13。73 第五章实例应用及技术评估的计算机实现表5-13环境指标的重要性判断矩阵操作管理性B14B15B16B14121/2B151/211/2B16221一致性判断结果为：λmax=3.054，CI=0.027，RI=0.52，CR=0.052<0.1，判断矩阵满足一致性检验，所以进行层次排序，求得权重如图5-6所示。图5-6运行管理二级指标权重饼状图（6）三级指标中技术指标的重要性判断矩阵见表5-14至5-17。表5-14常规污染物去除率的重要性判断矩阵常规污染物去除率C1C2C3C4C111/31/31/2C23112C33112C421/21/21一致性判断结果为：λmax=4.0104，CI=0.0035，RI=0.89，CR=0.004<0.1，判断矩阵满足一致性检验，所以进行层次排序，求得权重如图5-7所示。74 第五章实例应用及技术评估的计算机实现图5-7常规污染物指标权重饼状图表5-15脱氮除磷效果的重要性判断矩阵脱氮除磷效果C5C6C7C511/22C6212C71/21/21一致性判断结果为：λmax=3.0536，CI=0.027，RI=0.52，CR=0.052<0.1，判断矩阵满足一致性检验，所以进行层次排序，求得权重如图5-8所示。图5-8脱氮除磷指标权重饼状图表5-16抗冲击负荷能力指标重要性判断矩阵抗冲击负荷能力C8C9C811/2C92175 第五章实例应用及技术评估的计算机实现判断矩阵满足一致性检验，所以进行层次排序，求得权重如图5-9所示。图5-9抗冲击负荷能力指标权重饼状图表5-17抗冲击负荷恢复能力指标重要性判断矩阵抗冲击负荷恢复能力C10C11C1011/2C1121判断矩阵满足一致性检验，所以进行层次排序，求得权重如图5-10所示。图5-10抗冲击负荷恢复能力指标权重饼状图（7）三级指标中经济指标的重要性判断矩阵见表5-18表5-18工程建设投资及运行费用指标重要性判断矩阵工程建设投资及运行费用C12C13C1211/276 第五章实例应用及技术评估的计算机实现续表5-18工程建设投资及运行费用指标重要性判断矩阵工程建设投资及运行费用C12C13C1321判断矩阵满足一致性检验，所以进行层次排序，求得权重如图5-11所示。图5-11工程建设投资及运行费用指标权重饼状图（7）三级指标中操作管理指标的重要性判断矩阵见表5-19表5-19操作管理难易程度指标重要性判断矩阵操作管理难易程度C14C15C1413C151/31判断矩阵满足一致性检验，所以进行层次排序，求得权重如图5-12所示。图5-12操作管理难易程度指标权重饼状图77 第五章实例应用及技术评估的计算机实现5.2.3综合权重综合权重是通过主观权重和客观权重相结合的方式来确定，其中主观权重与客观权重的比重各占50%，即W综合=0.5Ｗ主＋0.5Ｗ客。最终权重如下表5-20、5-21所示。表5-20二级指标综合权重指标客观权重主观权重综合权重常规污染物去除率B10.300.250.27特征污染物去除率B20.100.250.17脱氮除磷效果B30.200.150.17抗冲击负荷能力B40.200.050.12抗冲击负荷恢复能力B50.100.050.10工艺稳定性B60.100.250.17工程建设投资及运行成本B70.650.750.70占地面积B80.350.250.30污泥产生量B90.300.310.30臭气污染情况B100.100.100.10出水再生利用率B110.400.120.25噪声影响情况B120.100.060.10剩余污泥资源化、减量化百分比B130.100.410.25操作管理难易程度B140.500.310.40自动化程度B150.250.200.23可监控性B160.250.490.37表5-21三级指标综合权重指标客观权重主观权重综合权重BOD去除率C10.270.350.30COD去除率C20.390.350.35SS去除率C30.170.110.15色度去除率C40.170.190.20TN去除率C50.400.310.35TP去除率C60.250.490.37NH3-N去除率C70.350.200.2878 第五章实例应用及技术评估的计算机实现续表5-21三级指标综合权重指标客观权重主观权重综合权重抗水力冲击负荷能力C80.220.330.30抗水质冲击负荷能力C90.780.670.70抗水力冲击恢复能力C100.380.330.40抗水质冲击恢复能力C110.620.670.60吨水建设费用C120.460.330.40吨水运行费用C130.540.670.60设备完好率C140.400.750.60每班次人数C150.600.250.405.3实例应用海河及太湖流域周边国家级工业园区众多，受文本所限，不可能全部进行评估。所以根据调研范围，选择海河流域最大的国家级开发区天津经济技术开发区西区作为案例，其他工业园区可以此为参考。5.3.1园区简介天津经济技术开发区西区为国家级工业园区，距天津市中心28公里，便于依托中心城区的资源，并将天津市工业战略东移和开发区的发展有机衔接在一起；距滨海国际机场15公里，距港口19公里，区位优势明显。主导产业：电子通讯、生物医药产业、装备制造业、新能源等。主要企业：肯纳金属（中国）有限公司、金耀生物工程工业园、天津富士达电动车公司等。5.3.2园区末端水污染防治状况园区设计处理污水处理量为50000t/天，实际处理水量约为28939t/天，污水主要由工业污水和生活污水组成（工业废水占85%，生活废水占15%）。园区污水处理厂为第三方运营。污水排水企业涉及电子通讯、生物化学医药、汽车和机械制造等，按照国家标准，凡是重点污染源的企业污水必须进行预处理，使之达到污水处理厂接管标准方可排放。末端污水处理工艺：生物膜流动床+纤维转盘过滤。工艺流程：进水—旋流沉砂池—厌氧池—缺氧池—生物膜流动床—二沉池—79 第五章实例应用及技术评估的计算机实现纤维转盘过滤—紫外线消毒—出水。5.3.3末端水处理技术评估根据4-1节模糊综合评价的流程可知，最终的结果是由指标权重和指标的模糊判断矩阵合成得出的。在权重已经确定的条件下，我们还需要确定指标的模糊判断矩阵。指标的模糊判断矩阵是从三级指标开始逐级计算的。以指标COD去除率（C3）为例，通过表5-3可得天津经济技术开发区西区污水厂末端处理技术的COD去除率为87.1%，依次代入公式4-3至4-7可得指标COD去除率的模糊判断矩阵为：RC3=（0，0.35，0.65，0，0）其它三级指标的模糊判断矩阵可由相应隶属函数曲线图写出相应的隶属函数公式，将指标数据代入后同理求出，结果如下：RC1=（0.68，0.32，0，0，0）RC2=（1，0，0，0，0）RC4=（0，0，0，0，1）RC5=（0，0，0，0，1）RC6=（0.97，0.03，0，0，0）RC7=（1，0，0，0，0）RC8=（0.5，0.5，0，0，0）RC9=（0，1，0，0，0）RC10=（0，0.78，0.22，0，0）RC11=（0，0.78，0.22，0，0）RC12=（0，0，0.47，0.53，0）RC13=（0，0.34，0.66，0，0）RC14=（0.08，0.92，0，0，0）RC15=（0，1，0，0，0）二级指标的模糊判断矩阵是由三级指标的模糊判断矩阵与相应的权重相乘得到的，以常规污染物去除率（B1）为例，计算结果如下：0.68,0.32,0,0,01,0,0,0,0RAR（0.15,0.30,0.35,0.20）B1C1-C4RC1-RC40,0.35,0.65,0,00,0,0,0,1（0４.0,0１.7,0.23,0,0.20）80 第五章实例应用及技术评估的计算机实现其它二级指标中若含三级指标的则如RB1的计算方式，不含的则如三级指标的计算方式。求出其它二级指标的模糊判断矩阵如下RB2=（0，0，1，0，0）0,0,0,0,1RB3AC5-C7RRC5-RC7（0.40,0.25,0.35）0.97,0.03,0,0,01,0,0,0,0（0.59,0.01,0,0,0.40）0.5,0.5,0,0,0RAR（0.30,0.70）B4C8-C9RC8-RC90,1,0,0,0（0.15,0.85,0,0,0）0,0.78,0.22,0,0RAR（0.40,0.60）B5C10-C11RC10-RC110,0.78,0.22,0,0（0,0.78,0.22,0,0）RB6=（1，0，0，0，0）0,0,0.47,0.53,0RAR（0.40,0.60）B7C11-C12C11-C120,0.34,0.66,0,0（0,0.20,0.58,0.22,0）RB8=（0.26，0.74，0，0，0）RB9=（0.61，0.39，0，0，0）RB10=（0，1，0，0，0）RB11=（0，0，0，0，1）RB12=（0，1，0，0，0）RB13=（0，0，0，0，1）RB14=（0.05，0.95，0，0，0）RB15=（0，1，0，0，0）RB16=（0.5，0.5，0，0，0）技术准则层（一级指标）的模糊判断矩阵是由各二级指标的模糊判断矩阵与相应的指标权重相乘确定的。计算结果如下81 第五章实例应用及技术评估的计算机实现0.40,0.17,0.23,0,0.200,0,1,0,00.59,0.01,0,0,0.40RAR（0.27,0.17,0.17,0.12,0.10,0.17）技术B1-B6RB1-RB60.15,0.85,0,0,00,0.78,0.22,0,01,0,0,0,0（0.40,0.23,0.25,0,0.12）0,0.20,0.58,0.22,0RAR（0.70,0.30）经济B7-B8RB7-RB80.26,0.74,0,0,0（0.08,0.36,0.41,0.15,0）0.61,0.39,0,0,00,1,0,0,0RAR（0.30,0.10,0.25,0.10,0.25）0,0,0,0,1环境B9-B13RB9-RB130,1,0,0,00,0,0,0,1（0.18,0.32,0,0,0.50）0.05,0.95,0,0,0R管理AB14-B16RRB14-RB16（0.40,0.23,0.37）0,1,0,0,00.5,0.5,0,0,0（0.20,0.80,0,0,0）最终结果是由4个准则层的模糊判断矩阵和相应的准则层权重相乘确定的，得到的最终模糊判断矩阵可根据公式4-8求出最终得分，并根据最终得分及相关标准判断技术隶属等级。计算过程如下0.40,0.23,0.25,0,0.120.08,0.36,0.41,0.15,0RAR（0.44,0.32,0.16,0.08）最终0.18,0.32,0,0,0.500.20,0.80,0,0,0（0.25,0.33,0.24,0.05,0.13）B950.25850.33750.24650.05300.1377技术最终得分为77分，属于一般水平。各指标的得分及隶属水平可依据技术最终得分的计算方式同理计算得出，最终评估结果如表5-22所示。82 第五章实例应用及技术评估的计算机实现表5-22评估结果表目标层准则层指标层SS去除率C191.8优秀BOD去除率C2常规污染物去除率B195优秀75.7一般COD去除率C378.5一般色度去除率C430差特征污染物去除率B275一般TN去除率C5技术性30差天津经济A1脱氮除磷效果B3TP去除率C6技术开发8068.9较差94.7优秀区西区末较好NH3—N去除率C7端污末端95优秀水处理技抗水力冲击负荷能力C8术（生物膜抗冲击负荷能力B490优秀流动床）86.5较好抗水质冲击负荷能力C97785较好一般抗水力冲击负荷恢复能力C10抗冲击恢复能力B582.8较好82.8较好抗水质冲击负荷恢复能力C1182.8较好工艺运行稳定性B695优秀吨水建设投资C12工程建设投资及运行费经济性能69.7较差用B7A2吨水年运行费用C1374.8一般78.778.4差一般占地面积B887.6优秀83 第五章实例应用及技术评估的计算机实现续表5-22评估结果表目标层准则层指标层污泥产生量B991.1优秀臭气污染情况B1085较好环境影响性出水再生利用率B11A330差59.3噪声影响情况B12差85较好剩余污泥资源化、减量化百分比B1330差设备完好率C14操作管理难易程度B1485.8较好操作管理性85.5较好人工劳动强度C15A485较好87自动化程度B15较好85较好监控情况B1690优秀5.3.4结果分析及改进建议根据图5-12，技术的技术性能属于较好水平，得分为80分；技术的经济性能属于一般水平，得分为78.7分；技术的环境影响性属于差的水平，得分59.3分；技术的运行管理性属于较好水平，得分为87分。拉低技术整体水平的主要原因为技术的环境影响性和技术的经济性能。具体分析如下：84 第五章实例应用及技术评估的计算机实现图5-12一级指标的得分及隶属水平比较图技术的技术性能方面，由图5-12可以看出常规污染物去除率属于一般水平，得分为75.7分；特征污染物去除率（主要指盐分）属于一般水平，得分为75分；脱氮除磷效果属于较差水平，得分为68.9分；抗冲击负荷和抗冲击负荷恢复能力属于较好水平，得分分别为86.5分和82.8分；工艺的稳定性属于较好水平，得分为95分。其中拉低技术的技术性能的指标为常规污染物去除率、特征污染物去除率和脱氮除磷效果这3个指标。由图5-13可以看出，造成常规污染物去除率一般的主要原因是色度的去除率差以及COD的去除率一般。由图5-14可以看出造成脱氮除磷效果较差的主要原因是TN的去除率差。图5-13技术二级指标得分及隶属水平比较图85 第五章实例应用及技术评估的计算机实现图5-14技术三级指标得分及隶属水平比较图图5-15技术三级指标得分及隶属水平比较图经济性能方面，由图5-16可以看出，工程建设投资及运行费用属于一般水平，得分为74.8分；工程占地面积属于较好水平，得分为87.6分。其中拉低技术经济性能的主要是工程建设投资及运行费用。又由图5-17可知，造成工程建设投资及运行费用一般的主要原因是吨水建设成本高以及吨水年运行费用较高。图5-16经济二级指标得分及隶属水平比较图86 第五章实例应用及技术评估的计算机实现图5-17经济三级指标得分及隶属水平比较图环境影响性方面，由图5-18可知污泥产生量属于优秀水平，得分为91.1分；臭气污染情况和噪声影响情况属于较好水平，得分为85分；出水再生利用率和剩余污泥资源化减量化情况属于差的水平，得分为30分。拉低技术环境性能的指标为出水再生利用率及剩余污泥资源化减量化情况。图5-18环境二级指标得分及隶属水平比较图操作管理性方面，由图5-19可知技术的操作管理难易程度以及自动化程度都属于较好水平，得分分别为85.5分和85分。技术的监控性属于优秀水平，得分为90分。87 第五章实例应用及技术评估的计算机实现图5-19操作管理二级指标得分及隶属水平比较图根据上面的分析，技术的不足之处的主要表现为以下几个方面：（1）COD去除率较低；（2）色度的去除率较低；（3）TN的去除率较低；（4）吨水的建设费用及吨水年运行费用较高；（5）出水的再生利用率低以及剩余污泥的处置情况不理想。据此提出相关建议如下（1）提高COD去除率：COD的去除好坏受到很多因素影响，根据天津开发区西区采用的MBBR工艺可采取以下方式来提高COD去除率1）提高污泥浓度2）改变了厌氧缺氧好氧池的比例3）加设初沉池并适当增加初沉池的停留时间，根据德国排水规范（ATV-A131）给出的不同停留时间的沉淀池对污染物的去除率（表5-23）可见初沉池停留时间的增加会提高COD的去除率，并且根据相关污水厂的运行管理经验，增加初沉池停留时间，可以提高难降解污染物的水解作用，有利于后续生物反应池的运行。表5-23沉淀池对污染物的去除率项目停留时间0.5～1.0h1.0～1.5h>1.5hBOD516.7%25.0%33.0%COD16.7%25.0%33.0%SS42.9%50.0%57.1%N9.1%9.1%9.1%P8.0%8.0%8.0%4）加大曝气量88 第五章实例应用及技术评估的计算机实现5）加设深度处理工艺，强化难降解COD的去除[60,61]（2）提高色度去除率：提高色度去除率可采用以下方式1）投加活性炭（PAC）等吸附剂，利用吸附的方式强化色度的去除，2）投加聚合氯化铝（PACL）、FeCL3等混凝剂，利用混凝沉淀的原理强化色度的去除3）投加次氯酸钠等含氯氧化剂，利用氧化的原理强化色度的去除4）不同混凝剂混合使用来强化色度的去除，如采用PAC+PACL。5）已经投加相关药剂的，可以增加药剂的投加量、改变药剂的投加比例、（3）提高TN的去除率：根据天津经济技术开发区西区采用的MBBR技术[62-67]提高TN的去除率可采取以下措施：1）适当增加水力停留时间（HRT）来提高TN的去除率2）控制水中DO含量，相关研究表明，DO含量控制在2mg/L左右时，最适合MBBR的硝化反硝化过程，TN的去除率可达到90%以上3）改变填料的填充比4）适当补充外源性碳源，提高系统的脱氮除磷效率。（4）减低吨水年运行费用：吨水年运行费用主要包括：电费、人工费、设备折旧费、药剂费、其他费用等。降低吨水年运行费用需要综合考虑，在保证去除效果的同时，可采用以下方式降低年运行费用：1）选择价格相对较低的药剂，2）控制曝气量，3）提高自动化水平降低人工费。4）注意设备的定期保养，提高设备完好率，从而降低设备折旧费。5）提高污水厂管理水平，选择合适的污泥处理方式降低其他费用。（5）提高出水的再生利用率：适当提高污水处理效果达到出水可供绿化使用或与相关企业合作，增加深度处理工艺达到其要求的再生回用标准。（6）剩余污泥资源化处理:剩余污泥的处理方式尽可能采用建材利用来代替填埋。5.4技术评估的计算机实现为了使本课题的研究能够更好的为工业园区水污染技术路线的制定及管理制度的研究服务，也为了避免复杂的人工计算及人工计算中可能产生的误差。这里根据前面相关研究编程了工业园区末端水处理技术评估程序。89 第五章实例应用及技术评估的计算机实现5.4.1编程语言的介绍5.4.1.1Java语言的简介Java于1995年提出，是Java程序设计语言和Java操作平台的总称。作为目前最常用的一种编程语言。它由C++发展而来，在继承C++面向对象特征的同时，解决了C++语言太复杂，安全性差的问题，成为一种纯正的面向对象的程序设计语言。同时Java语言也是当前最流行的网络编程语言，在全球云计算和移动互[68]联网的产业环境下，Java语言优势显著，具有广阔的发展前景。5.4.1.2Java语言的特点[69,70]Java作为应用最广泛的编程语言，主要具有如下特点：（一）简单性Java语言自身小巧玲珑，对硬件的要求很低，只需要理解一些基本的概念，就可以编写适合于不同情况的应用程序。Java语言略去了运算符重载、多重继承等概念，增加了一些实用功能如垃圾自动收集，这使得程序的开发变得简单又可靠。（二）平台无关性平台无关性是Java能够广泛应用的前提，也是最吸引人的地方。作为一种网络语言，在面对各种各样的操作系统时，Java可以采用解释执行而不是编译执行的运行环境。用“虚拟机”的思想来屏蔽具体的平台环境要求。（三）面向对象性面向对象的技术具有继承性、封装性和多态性等多种优点。Java在保留这些有点的基础上，又增加了动态编程的特性，更能发挥面向对象的优势。（四）安全性作为网络开发语言，Java有建立在公共密钥技术基础上的确认技术，提供了足够的安全保障。Java在运行应用程序时，访问数据的权限会受到严格检查，如不允许修改本地的数据。同时Java程序运行非常稳定，不会轻易出现死机的情况。（五）支持多线程多线程机制使应用程序能同时进行不同的操作，处理不同的事件。Java具有一套可以保证对共享数据正确操作的成熟的同步语言。通过对多线程的使用，采用不同线程来完成特定的任务得到了实现。90 第五章实例应用及技术评估的计算机实现5.4.2功能模块的设计根据对工业园区末端水处理技术评估程序的需求分析，确定程序主要包括3个功能模块，如图图5-20程序功能模块图数据输入模块：将调研获得的数据通过数据输入界面进行人工入录。模型计算模块：这部分是整个软件的核心部分，主要包括权重的计算，各指标隶属度的计算，综合合成方法的计算。结果展示模块：通过评价结果展示模块可以直接获得本次技术评价的结果，包括各级指标的得、各级指标所述的等级等。通过分析还可以看出薄弱指标与不足之处。5.4.3实例应用以本章选择的案例（天津经济技术开发区西区）为例，进行数据输入界面和结果展示界面的介绍（一）数据输入界面数据输入界面如图5-21所示91 第五章实例应用及技术评估的计算机实现图5-21数据输入界面（二）结果展示界面结果展示界面如图5-22所示图5-22结果展示界面92 第五章实例应用及技术评估的计算机实现5.5本章小结本章首先介绍了数据调研的方式，根据调研的方式制定了调研表格，根据调研表格进行调研数据的汇总与处理，在调研数据的基础上，采用熵权法确定了评价指标的客观权重。并采用层次分析法确定了评价指标的主观权重。主客观相结合确定了指标最终权重。然后选择天津经济技术开发区西区作为实例，进行了评估。对评估结果进行了分析并提出了改进建议。最后根据评估模型采用JAVA语言进行了评估程序的编制，实现了评估的计算机化并展示了编制程序的界面。93 第六章结论与建议第六章结论与建议6.1结论本文以太湖及海河流域的国家级工业园区为研究对象，论述了工业园区末端水处理技术的处理现状。同时在对相关技术评估方法研究的基础上，选择模糊综合评价法作为工业园区末端水处理技术的评估方法，通过查阅相关文献及专家咨询建立了一套客观、合理的评估指标体系，并采用层次分析法与熵权法相结合的方式来确定指标的权重。在此基础上构建了针对于工业园区末端水处理技术的综合评估模型并结合实例进行了论证，通过评估结果找出技术的不足之处并提出相关的建议。最后编制了计算机程序，避免了人工计算的繁琐。研究取得的主要结论如下：（1）通过文献查阅和专家咨询，在对工业园区末端水处理技术和末端水处理技术评估方法分析的基础上，构建了适合于工业园区末端水处理技术的全面客观的指标体系。包括经济性能、技术性能、环境影响性、操作管理性在内的4项准则层指标，常规污染物去除率等在内的16项二级指标，COD去除率等在内的15项三级指标。（2）运用层次分析法来确定评估指标的主观权重，运用熵权法确定评估指标的客观权重。主观权重与客观权重相结合确定了工业园区末端水处理技术评估指标体系中各级指标的权重。其中技术性能、经济性能、环境影响性和操作管理性权重分别为：0.44、0.32、0.16、0.08。（3）根据文献查阅及现场调研的实际情况，划分了评估等级并制定了各指标的评估标准，采用模糊分布的方法确定了各指标的隶属度函数，采用加权平均型作为最终的合成算子，完成了工业园区末端水处理技术评估模型的构建。（4）以天津经济技术开发区西区末端水处理技术（MBBR）为例进行了评估模型的验证，评估结果表明天津经济技术开发区西区末端水处理技术为一般水平，得分77分。其中技术性能得分为80分，属于较好水平；经济性能得分为78.7分，属于一般水平；环境影响性得分为59.3分，属于差水平，操作管理性得分为87分，属于较好水平。影响技术水平的主要因素是COD去除率、TN去除率、色度去除率、年吨年运行费用等。（5）编制了评估的计算机程序。程序主要分为数据输入模块、模型计算模块和结果展示模块。94 第六章结论与建议6.2建议（1）由于工业园区类型众多，本文仅对国家级工业园区末端水处理技术进行了评估，后续可将研究更加深入，对有行业特色的工业园区末端水处理技术进行评估。（2）本文仅采用模糊综合评估法对工业园区末端水处理技术进行评估，后续可采用其他评估方法进行评估，并将评估结果做比较。（3）本文编制的程序由于时间紧迫还不够完善，后续可增加用户操作界面、园区基础资料输入界面、结果分析界面等。95 参考文献参考文献[1]雷鹏.产业聚集与工业园区发展研究[M].南京：东南大学出版社，2009.[2]孟伟，苏一兵，郑丙辉.中国流域水污染现状与控制策略的探讨[J].中国水利水电科学研究院学报，2004，2(4)：242-246.[3]黄宣伟.太湖流域规划与综合治理[M].北京：中国水利水电出版社，2008.[4]余淦申.湖泊流域工业废水综合治理[M].北京：中国建筑工业出版社，2010.[5]Golonka,BrennanDJ.Costsandenvironmentalimpactsinpollutanttreatment-Acasestudyofsulphurdioxideemissionfrommetallurgicalsmelters[J].TransactionsofInstitutionofChemicalEngineers,1997,75:232-244.[6]AdisaA.Lifecycleassessmentanditsapplicationtoprocessselectiondesignandoptimisation[J].ChemicalEngineeringJournal,1999,73(1):1-21.[7]姜迎全，席德立.洁煤技术的定量评价方法[J].环境科学，1995，(3)：95-100.[8]邓聚龙.灰色控制系统[M].北京：科学出版社，1993.[9]应天元.系统综合评价的赋权新方法—PC-LINMAP耦合模型[J].系统工程理论与实践，1997，17(2)：1-8.[10]程乾生.属性层次模型AHM—一种新的无结构决策方法[J].北京大学学报（自然科学版），1998，34(1)：10-14.[11]凌琪.AHP在废水治理技术综合评价中的应用[J].安徽建筑工业学院学报，1996，4(3)：51-55.[12]秦川.模糊综合评价在焦化废末端水处理技术中的应用[J].化工环保，2009，29(5)：453-457.[13]杨渊.西部小城镇污末端水处理技术综合评价研究[D].重庆：重庆大学城市建设与环境工程学院，2005.[14]王谦.电镀行业六价铬污染防治最佳可行技术评估的研究[D].南京：南京大学环境学院，2013.[15]李蕊.辽河流域典型造纸工业废水治理技术评价方法集成与优化[D].沈阳：东北大学材料与冶金学院，2010.[16]梁静芳.制药行业水污染防治技术评估方法研究[D].河北：河北科技大学环境科学与工程学院，2010.[17]姜勇.印染废水处理设施综合评价指标体系和评估方法得研究[D].武汉：华中科技大学环境科学与工程学院，2013.96 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