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采用三角模糊数层次分析法选择小型污水处理工艺 ＊ 邓仁健 任伯帜 周赛军 湖南科技大学土木工程学院, 湖南 湘潭 411201 摘要 由于城镇小型污水处理厂工艺的选择受到很多不确定性或模糊性的信息影响, 一般采用三角模糊数比较大小的 评价方法进行选择。 在此基础上 , 建立了三角模糊数和 A HP 层次分析法 综合的模糊评价法, 将小城镇污水处理厂 工艺的选择问题的定性和定量评价综合起来。 将该模型应用到工程实例中, 实践证明 该方法快捷、客观、准确、实用, 为城镇小型污水处理工艺方案的选择提供了科学的理论依据, 具有广泛的应用前景。 关键词 三角模糊数学; 多层次分析法; 模糊评价法; 污水处理工艺 S E L E C T I O NO FT E C H N O L O G YF O RS MA L LS E WA G ET R E A T ME N TB A S E D O NA N A L Y T I CH I E R A R C H YP R O C E S S A H P WI T HT R I A N G U L A RF U Z Z YN U MB E R S D e n gR e n j i a n R e nB o z h i Z h o uS a i j u n S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e r i n g , Hu n a nU n i v e r s i t yo f S c i e n c ea n dT e c h n o l o g y , X i a n g t a n411201, C h i n a Ab s t r a c t A ss e l e c t i o no f t e c h n o l o g yf o rs m a l l t o w ns e w a g et r e a t me n t i si mp a c t e db yl o t s o f u n c e r t a i no ra mb i g u o u si n f o r m a - t i o n .T r i a n g u l a r f u z z yn u m b e r s a r ee m p l o y e dt oc o m p a r eb i gw i t hs ma l l .T h i s p a p e r e s t a b l i s h e sac o mp r e h e n s i v ef u z z ye v a l u a - t i o nm e t h o dt h a t i n t e g r a t e s t r i a n g u l a r f u z z yn u m b e r sw i t hA H P .T h em e t h o do f f e r sq u a l i t a t i v ea n dq u a n t i t a t i v ee v a l u a t i o no f t h e s e l e c t i o no f t e c h n o l o g yf o r s m a l l t o w ns e w a g et r e a t me n t .I t i s p r o v e dt h a t t h em e t h o di sf a s t , o b j e c t i v e , a c c u r a t e a n dp r a c t i c a l , w h i c ha l s op r o v i d e st h es e l e c t i o no f t e c h n o l o g yf o rs m a l l t o w ns e w a g et r e a t m e n t w i t hs c i e n t i f i ca n dt h e o r e t i c a lb a s i s .S ot h e me t h o dh a sab r i g h t f u t u r e . Ke y wo r d s t r i a n g u l a rf u z z yma t h e m a t i c s ;a n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s A HP ;f u z z ye v a l u a t i o n ;s e w a g et r e a t m e n t p r o c e s s ＊湖南省教育厅重点资助科研项目 08A 019 ; 湖南省自然科学基金计 划项目 2008S K 4029 。 0 引言 目前有传统活性污泥法 、改良型氧化沟法、A- A- O 法、S B R 法 、生物接触氧化法等众多工艺可应 用于城镇小型污水处理中, 同时工艺的选择受到污水 处理程度、 工程造价与运行费用、施工和运行管理的 难易程度等因素的影响 [ 1- 2] , 而且多数为不确定性或 模糊性的因素,所以城镇小型污水处理厂工艺的选择 实质是信息不确定性或模糊性的多属性决策问题。 目前解决该问题的方法一般有专家经验法 、 模糊数学 法和神经网络或数据挖掘技术 [ 1- 7] , 专家经验法属于 定性方法,无法进行方案的排序选优 ; 模糊数学法虽 然综合考虑了不确定性因素和定量因素, 但是由于它 取的是算数平均数 ,有可能使许多有用的信息丢失; 采用神经网络或数据挖掘技术则又需要深厚的数学 知识和计算机相应软件支持; 由于信息不确定性或模 糊性的多属性决策中的属性值可以以三角模糊数形 式给出 ,三角模糊数层次综合评价方法 [ 8- 10] , 则可以 弥补上述方法的不足 。本文通过建立了城镇小型污 水处理厂工艺选择的三角模糊数与层次分析法 A H P 综合的评价模型, 为小型污水处理厂的工艺 选择提供了一种简便易行又贴近实际的多因素 、 多方 案选优的科学方法。 1 三角模糊数基本知识 1. 1 三角模糊数 设 a 1 , a 2, a3 分别为某一模糊变量的最小可能 值 、 最可能值和最大可能值 , 则 3个一组数 a 1 , a 2, a 3 构成三角模糊数, 令 A a 1 , a 2 , a 3 ,这里 a 1 ≤a 2 ≤a 3,且 a1 , a 2 , a 3 为实数, 隶属函数定义见式 1 91 环 境 工 程 2010年 2月第 28卷第 1期 μ A u 0u a 3 B, 则选择 A方案 , 反 之 ,选择 B 方案; 若决策者的风险偏好是保守型的, 则可以比较代表保守评价的 a 1 值 ,若 a 1 A a 1 B则选择 A 方案,反之则选择 B 方案 。根据上述方法, 决策者 可以在多个污水处理厂工艺方案中选出最优方案。 3 模型的应用 江西省赣县决定修建一城市污水处理厂, 工程规 92 环 境 工 程 2010年 2月第 28卷第 1期 模为 近期 15 000 m 3 /d 。按 G B 8978 - 1996污水综 合排放标准 的一级标准执行 , 具体设计进 、出水水 质及处理程度,详见表 1所示。 表 1 设计进出水水质及处理程度 评价指标 进水 / m g L - 1 出水 / m g L - 1 处理程 度 / ρ C O D 220≤60≥72. 7 ρ B O D5 120≤20≥83. 3 ρ S S 200≤20≥90. 0 ρ T N 35≤20≥42. 9 ρ T P 3≤0. 5≥83. 3 ρ N H3- N 25≤8≥68. 0 1 当小城镇没有可利用的天然废塘、荒地、洼地 等条件时, 可推 荐选 用 l 1 传 统活性 污泥 法、 l 2 改良型氧化沟法、l3 A-A-0法 、l4 S B R 法 、l 5 生物接触氧化法工艺等对小城镇污水 进行二级处理; l 5。 2 制定城镇污水处理工艺选择评价指标体系。 影响污水处理工艺选择的因素较多 ,经专家组讨论、 综合筛选,指标系统基本可归纳为以下一级评价指标 B1, B2, , Bk [ 5- 6] 技术性能指标 ,经济效益指标和 运行管理指标。一级评价指标又包括二级评价指标 C j ,经专家组讨论, 确定城镇小型污水处理厂工艺 选择三层评价指标集如图 1所示 。 图 1 评价指标体系构成 3 确定各级评价指标的权重 。利用层次分析法 求权重, 得出 A- B A 和 B1B2B3两两比较 , B1-C B1和C1C2C3C4两 两 比 较 , B2-C B2和 C5C6C7C8C9两两比较 , B3-C B3和 C10C11C12C13两 两比较 的两两比较矩阵, 可计算得出各层的权重 为了节省篇 幅, 此处直 接给出 结果 。 WA-B 0. 6370, 0. 2583, 0. 1047 ; WB 1- C 0. 5034, 0. 2778, 0. 0959, 0. 0959 , WB 2-C 0. 4631, 0. 2849, 0. 1663, 0. 0815, 0. 0312 , WB 3-C 0. 4730, 0. 2778, 0. 1246, 0. 1246 。 计算得出各指标的综合权重为 W 0. 3378, 0. 1770, 0. 0611, 0. 0611, 0. 1126, 0. 0736, 0. 0430, 0. 0211, 0. 0081, 0. 0495, 0. 0291, 0. 0130, 0. 0130 。 设有 4位专家参与评价,根据专家的工作经历和 经验, 给出 4位专家评价所占的权重为 [ 0. 2,0. 3, 0. 3, 0. 2] ,对于Ⅰ方案中的指标 ,可以计算出其隶属 矩阵, 如对于指标 C6, 4位专家给出的评价分值 0 ～ 100 分别为[ 74 80 82] , [ 81 85 88] , [ 74 80 86] , [ 80 85 90] ,设该指标的隶属函数见式 8 μ l 4 0 x ≤ 75 x-75 /2075 A- A- 0法 l 3 生物接触氧化法 l5 传统活性污 泥法 l 1,可知改良型氧化沟法工艺最适合该污水处理 厂最优 。同时,本方法的结论同模糊灰关联聚类法的 结论 该成果将于 2010年 5月发表在 中国给水排 水 期刊上 基本一致 , 不同之处在于 A- A-0法 l 3 和生物接触氧化法 l 5排序的位置相互调换 , 但两种 方法不影响决策者的判断 。 下转第 111页 93 环 境 工 程 2010年 2月第 28卷第 1期 0. 3 d B 以上; 而单位时间内累计通行列车车厢数量 或累计鸣笛时间 17节车厢 或 17 s 时, 铁路每 累计增加一节车厢 或 1 s 鸣笛时间 , 铁路边界噪声 值增幅均小于0. 3 d B ,噪声增大不明显 。 2 根据 G B12525 - 90规定 铁路边界噪声限值 为 70 d B 。 为使铁路边界噪声值满足此限值, 需严格控 制单位时间内累计通过线路的列车车厢数量及累计 鸣笛时间。其中对于速度为 160 k m/h 的客车, 单位 时间内累计通行的列车车厢数量应控制在 无缝轨道 204节 、 有缝轨道 91节以下 ; 速度为 220 k m/h 的客运 专线动车组列车 ,单位时间内累计通行的列车车厢数 量应控制在 有碴道床 396节、 无碴道床 198节以下。 3 密集林带对列车宽带噪声曲型的附加衰减 量 ,一般每10 m 为 1 ～ 2 d B , 最大不超过 10 d B [ 2] ; 建 筑物对铁路边界噪声的衰减量 ,一般在 4 ～12 d B [ 3] 。 4 通过与京沈秦铁路大虎山地区铁路的噪声监 测数据对照 ,所得结论与现场实测数据具有良好的符 合性, 在一定程度上反映铁路噪声对周边环境的 影响。 参考文献 [ 1] H J /T 2. 4-1995环境影响评价技术导则 - 声环境[ S ] . 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