污水處理是涉及技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境與社會(huì)諸因素的復(fù)雜過(guò)程。在污水處理工藝優(yōu)選決策過(guò)程中,采用成本效益分析等單目標(biāo)決策方法有失偏頗。然而,目前污水處理工藝多目標(biāo)決策模型存在著決策指標(biāo)體系差別較大、決策指標(biāo)的量化手段過(guò)于主觀、決策指標(biāo)權(quán)值求解運(yùn)算過(guò)程穩(wěn)定性差以及決策模型沒(méi)有充分體現(xiàn)污水處理工藝優(yōu)選決策過(guò)程的數(shù)學(xué)特性等問(wèn)題,致使尚沒(méi)有被普遍接受的工藝優(yōu)選決策模型。 該文是建設(shè)部荷蘭贈(zèng)款項(xiàng)目《中國(guó)西部小城鎮(zhèn)環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)指南》編制課題(項(xiàng)目編號(hào):MOC-NGGP-2003-3)的部分研究?jī)?nèi)容,著重研究在備選工藝確定的條件下如何系統(tǒng)、全面、客觀與科學(xué)地對(duì)城鎮(zhèn)污水處理工藝進(jìn)行優(yōu)選決策。包括城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施適宜工藝的探討、可持續(xù)污水處理工藝決策指標(biāo)體系及其量化方法的研究、污水處理工藝決策指標(biāo)權(quán)值確定方法的研究、污水處理工藝決策模型的研究以及備選工藝決策指標(biāo)靈敏度分析的探討5個(gè)方面。主要研究?jī)?nèi)容如下: ①實(shí)地調(diào)研與文獻(xiàn)調(diào)研表明,我國(guó)規(guī)劃建設(shè)的西部城鎮(zhèn)的污水處理量在5×104m3/d以下,多在(0.2~2.0)×104m3/d范圍內(nèi),大部分西部城鎮(zhèn)污水為典型生活污水。對(duì)于我國(guó)小城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施,推薦采用SBR系列、氧化溝系列、以及生物濾池系統(tǒng),土地資源比較豐富的城鎮(zhèn)可采用自然凈化系統(tǒng)。 ②分別剖析了以費(fèi)用最小與“綠色性”作為污水處理工藝優(yōu)選決策目標(biāo)存在的不足,認(rèn)為用可持續(xù)性作為污水處理工藝優(yōu)選決策目標(biāo)更符合污水處理工藝的發(fā)展方向。借鑒以往研究者的研究成果,提出污水處理工藝的可持續(xù)性包括技術(shù)可持續(xù)、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)、環(huán)境可持續(xù)與社會(huì)可持續(xù)四個(gè)方面。 根據(jù)我國(guó)有關(guān)基礎(chǔ)研究缺乏的現(xiàn)狀,從技術(shù)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)與社會(huì)四個(gè)方面構(gòu)建了客觀、全面且操作性較強(qiáng)的可持續(xù)決策指標(biāo)體系,并確定了決策指標(biāo)的量化方法。該體系包括技術(shù)、能量利用率、間接能耗、占地、年費(fèi)用、運(yùn)行管理難易程度與對(duì)操作者文化水平要求七個(gè)決策指標(biāo)。應(yīng)用研究表明,污水處理工藝可持續(xù)決策指標(biāo)較傳統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)更全面,指標(biāo)的量化方法可操作性較強(qiáng)。 ③創(chuàng)建了基于模糊聚類(lèi)的改進(jìn)遺傳算法(FMGA)來(lái)確定決策指標(biāo)的權(quán)值。較常規(guī)權(quán)值求解方法,FMGA不僅能最大程度的保留判斷者的原始決策信息,在一定范圍內(nèi)自動(dòng)調(diào)整判斷矩陣的一致性,而且能穩(wěn)定、快速且有效地求得決策指標(biāo)權(quán)值。 通過(guò)大量數(shù)值仿真試驗(yàn)對(duì)FMGA的5個(gè)控制參數(shù)的取值范圍進(jìn)行了探討。仿真試驗(yàn)表明:變量x m二進(jìn)制編碼的長(zhǎng)度l由解變量的取值范圍與精度要求共同確定;群體規(guī)模N宜等于或大于300, A為5% N ~30% N ;采用聚類(lèi)水平λ將種群盡量劃分為個(gè)體數(shù)目相等的兩類(lèi);變異概率 為驗(yàn)證FMGA性能,利用Delphi語(yǔ)言仿真算法,將FMGA與基本遺傳算法(簡(jiǎn)稱CGA)進(jìn)行對(duì)比研究。結(jié)果表明,FMGA較CGA更能有效克服早熟收斂,能在較短時(shí)間內(nèi)逼近全局最優(yōu)解;運(yùn)算結(jié)果較CGA提高4個(gè)數(shù)量級(jí),且運(yùn)算過(guò)程不存在震蕩現(xiàn)象。 ④通過(guò)發(fā)放調(diào)查表獲得專(zhuān)家原始判斷矩陣;采用FMGA計(jì)算得到三峽庫(kù)區(qū)城鎮(zhèn)污水處理工藝優(yōu)選決策指標(biāo)權(quán)值,其重要性排序?yàn)?經(jīng)濟(jì)(0.2365)技術(shù)(0.2094)物耗(0.1640)OM難易程度(0.1544)文化水平要求(0.1383)能耗(0.1014)。該結(jié)果表明,在當(dāng)前情況下經(jīng)濟(jì)與技術(shù)為三峽庫(kù)區(qū)污水處理工藝優(yōu)選決策中最重要的指標(biāo)。 ⑤根據(jù)城鎮(zhèn)污水處理工藝優(yōu)選決策的模糊性、灰色性與決策指標(biāo)間相互補(bǔ)償?shù)臄?shù)學(xué)特征,將半梯形分布的隸屬函數(shù)與灰色關(guān)聯(lián)法相結(jié)合,創(chuàng)建了模糊—灰色關(guān)聯(lián)法,并將其用于構(gòu)建城鎮(zhèn)污水處理工藝優(yōu)選決策模型。模糊—灰色關(guān)聯(lián)法能充分體現(xiàn)污水處理工藝優(yōu)選決策過(guò)程的數(shù)學(xué)特征。將模糊-灰色關(guān)聯(lián)法與灰色關(guān)聯(lián)法、模糊數(shù)學(xué)法與逼近理想解法進(jìn)行比較研究,結(jié)果表明,模糊-灰色關(guān)聯(lián)法的決策結(jié)果更為科學(xué)合理,且運(yùn)算過(guò)程簡(jiǎn)潔,運(yùn)算量小。 ⑥推導(dǎo)得出了模糊-灰色關(guān)聯(lián)法靈敏度分析的結(jié)論,包括備選方案排序不變與排序改變兩種情況下,決策指標(biāo)值的允許變動(dòng)范圍。該方法的靈敏度分析能為研究人員、設(shè)計(jì)人員、污水處理廠運(yùn)行與管理人員提供改進(jìn)或改善污水處理工藝的參考信息。 ⑦針對(duì)三峽庫(kù)區(qū)某設(shè)計(jì)處理規(guī)模為4000m3/d的城鎮(zhèn)污水處理廠,按SBR、BAF與Orbal氧化溝3種備選工藝進(jìn)行了決策分析。決策結(jié)果表明,BAF工藝最優(yōu),SBR工藝次之,Orbal氧化溝工藝相對(duì)較劣。靈敏度分析表明,對(duì)西部小城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施(設(shè)計(jì)處理規(guī)模為4000m3/d左右),BAF工藝與SBR工藝明顯優(yōu)于Orbal氧化溝。對(duì)于西部小城鎮(zhèn)污水處理廠,重視運(yùn)行中的節(jié)能減耗工作,并提高處理廠職工的操作與運(yùn)行水平,可使污水處理過(guò)程更符合可持續(xù)的發(fā)展要求。
【學(xué)位單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2008
【中圖分類(lèi)】：X703
【部分圖文】：

圖 2.1 西部日供水規(guī)模 6 萬(wàn)立方米/日以下水廠供水用途分析Fig. 2.1 Type of water usage in weastern towns with water plants’ capacity less than 6×104m3/d表 2.1 西部地區(qū)部分城鎮(zhèn)污水處理廠的進(jìn)水水質(zhì)范圍（mg/l）Tab.2.1 Influent quality of some urban wastewater treatment plants (mg/l)省 份 BOD5COD SS TP TN四川省 120~200 200~350 120~250 2~4 15~45云南省 35~200 100~330 70~420 1~6 20~45陜西省 150~220 300~420 200~300 4~10 40~802.2 城鎮(zhèn)污水處理工藝2.2.1 城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施適用工藝《指南》編制課題組對(duì)我國(guó)東部地區(qū)與西部地區(qū) 40 余家處理規(guī)模在 5×104m3/d以下的城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)行了實(shí)地調(diào)研，調(diào)研匯總見(jiàn)表 2.2。目前，我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理采用的工藝主要有：SBR 工藝系列、氧化溝工藝系列、傳統(tǒng)活性污泥法、
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2840707