某沿海城鎮污水處理方案研究

孫鹍鵬SUN Kun-peng

（上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司武漢分公司，武漢 430061）

0 引言

某沿海城鎮之前一直將生活污水就近排海，對近海造成污染，為改善近海海域水體環境，現研究鎮上污水處理達標后，就近排海。本小鎮為海邊小鎮，土地緊缺，無法應用氧化塘和人工濕地來處理污水，本章對污水廠的規模確定及工藝選擇進行研究。

1 污水廠規模的確定

1.1 鎮區污水量預測

本次用水量的預測直接采用人均綜合用水量法。根據《某城鎮總體規劃》（2020），規劃人口預測：城鎮近期（2025年）3.2 萬人，遠期（2030 年）5.6 萬人。

根據某沿海城鎮所處的區域及城鎮的規模，參照《某省城市用水量標準》（DBJ/T13-127-2010）和《鎮規劃標準》（GB—50188-2007）中規定的人均綜合用水量定額進行選用。城鎮規劃用水量預測，近、遠期人均綜合用水量指標：300（1/cap·d），近期用水量：0.96（萬m3/d），遠期用水量：1.68（萬m3/d）。

該區域內污水綜合排放系數為0.8，給水日變化系數近期取為1.60[1]。

參照《某省城市污水、生活垃圾處理產業化發展規劃》并結合鎮區的實際情況，確定近、遠期污水收集及處理率分別為50%和100%。根據上述鎮區遠期最高日用水總量，預測某沿海城鎮污水量：近期污水量：0.240（萬m3/d），遠期污水量：0.840（萬m3/d）。

1.2 污水廠規模確定

根據上述的污水量預測數據，某沿海城鎮污水處理廠一期工程規模為2500m3/d，遠期總規模為8500m3/d，尾水排海。

2 某沿海城鎮污水處理方案技術分析

現就最常應用于小城鎮污水處理工藝做以下分析介紹。現將各工藝優缺點分析如下。見表1。

表1 各工藝優缺點分析

3 某沿海城鎮污水處理可選方案經濟分析

以2500 噸/天作為以上四種工藝的處理規模，用以上四種工藝設計污水廠，然后進行綜合效益的比較。

3.1 出水水質

污水處理廠尾水排海，按照國家規定，需要達到一級A 的標準。

3.2 四種工藝污水處理廠方案經濟分析

工程規模為2500（噸/天），污水廠四種工藝（含征地）投資估算[2-5]，氧化溝：674.8 萬元，ALB：366.12 萬元，SBR：503.8 萬元，生物接觸氧化：477.3 萬元。

3.3 四種污水處理工藝的污水廠運行費用

污水廠四種工藝電耗分別為，氧化溝：0.717（度/方），ALB：0.621（度/方），SBR：0.618（度/方），生物接觸氧化：0.643（度/方）

四種工藝藥耗分別為，氧化溝：9.68（萬元/年），ALB：6.75，SBR：13.51（萬元/年），生物接觸氧化：10.76（萬元/年）

4 基于層次分析法的四種工藝污水處理廠方案優選

4.1 層次分析法（AHP）定義

層次分析法是將難以一下判斷出來的復雜的多選擇的問題按提供的選擇分解成幾個目標，再將這幾個目標分解為幾個層次，用數字尺度衡量定性的指標的重要度，通過科學的計算，進行單排序進而總排序來排列這幾個方案的優劣順序。

4.2 層次分析分析步驟

4.2.1層次分析法步驟

系統→要素→層次→矩陣→權重

構造對比矩陣：

AHP 要根據每個層次的重要性，給出合理的判斷，并用數值表示，進而構造判斷矩陣。以上一層次因素Am作為基準層，元素B1，B2，B3，B4…，Bn是從屬Am的下一層。以準則Am判斷下一層B1，B2，B3，B4…，Bn的重要關系，并賦值表示重要性，1～9 的數值標準關系見表2。

表2 評價指標

4.2.2層次分析法基本一致性檢驗

另外引入了一致性比例C.R，即C.R=C.I/R.I，R.I 為隨機一致性指標，具體數值見表3。對于一致性比例，一般在C.R=0 時，可以稱A 是完全一致性矩陣；C.R＜0.1 時，認為A 是滿意一致性矩陣；當C.R＞0.1 時，稱A 不具有一致性。R.I 值見表3。

表3 隨機一致性指標

4.3 不同污水處理工藝優選

4.3.1污水廠方案層次結構模型

對方案進行優選前，應先對污水處理工藝的影響因素進行分析，根據因素的從屬關系進行劃分，層次劃分如圖1 所示。

該方案目的是從四種不同污水處理工藝方案中選出最優方案。四種方案為：氧化溝工藝S1，ALB 工藝S2，SBR工藝S3，生物接觸氧化工藝S4。確定指標層為工程造價、電耗、藥耗、技術先進性和成熟性等九個指標，用這些指標來判斷綜合效益，由此判斷最佳工藝。

4.3.2中間層與措施層影響因素賦值

中間層的判斷矩陣見表4，措施層的見表5～表7。表中數據是通過文獻查閱、分析計算得來，對表中矩陣要進行基本一致性檢驗。

表4 判斷矩陣U－A

表5 判斷矩陣A1－B

表6 判斷矩陣A2－B

表7 判斷矩陣A3－B

②由矩陣A1-B，可解得λmax=3.007，C.I=（λmax-n）/（n-1）=0.004，n 為3，可得R.I=0.58，即C.R=C.I/R.I=0.004/0.58=0.006＜0.1，矩陣A1-B 達到了一致性要求。

③由矩陣A2-B，可解得λmax=3.086，C.I=（λmax-n）/（n-1）=0.043，n 為3，可得R.I=0.58，即C.R=C.I/R.I=0.043/0.58=0.074＜0.1,矩陣A2-B 達到了一致性要求。

④由矩陣A3-B，可解得λmax=3.040，C.I=（λmax-n）/（n-1）=0.020，n 為3，可得R.I=0.58，即C.R=C.I/R.I=0.020/0.58=0.034＜0.1,矩陣A3-B 達到了一致性要求。

4.3.3各層個體評價判斷指標

①定量判斷。

工程投資：規模2500 噸/天的污水廠主要構筑物投資：氧化溝為674.87 萬元、ALB 為366.12 萬元、SBR 為503.8 萬元、生物接觸氧化為477.3 萬元。將各指標進行歸一化處理：

電耗：氧化溝為0.717 度/噸、ALB 為0.621 度/噸、SBR為0.618 度/噸、生物接觸氧化為0.643 度/噸。將各指標進行歸一化處理：

藥耗：氧化溝為9.68 萬元/年、ALB 為6.75 萬元/年、SBR 為13.51 萬元/年、生物接觸氧化為10.76 萬元/年。將各指標進行歸一化處理：

②定性指標的判斷標準如表8 所示。

表8 定性指標的判斷標準

根據表8，對四種工藝進行了評價，結果如表9 所示。

表9 定性指標的評分

4.3.4工藝綜合優選排序

①方案層的單排序。

②方案的綜合優選排序。

因此污水廠工藝層次總排序的綜合權重：氧化溝工藝為0.252、ALB 氣提一體式工藝為0.856、SBR 工藝為0.622、生物接觸氧化法工藝為0.608。故污水處理工藝的綜合效益由高到低排序為:ALB 氣提一體式工藝＞生物接觸氧化法工藝＞SBR 工藝＞氧化溝工藝，即ALB 氣提一體式綜合效益最好,由此確定某沿海城鎮污水處理廠的工藝選擇ALB 氣提一體化脫氮除磷工藝。

5 結論

①沿海城鎮污水廠近期規模為2500 噸/天；在污水處理廠處理，尾水排海。②污水廠工藝選擇時，ALB 氣提一體式、氧化溝、SBR、生物接觸氧化四種工藝，從技術、工程投資估算、電耗、藥耗等進行研究，當污水廠規模是2500 噸/天時，四種污水處理工藝建廠投資由少到多排序為ALB 氣提一體式工藝、生物接觸氧化法工藝、SBR 工藝、氧化溝工藝。③應用層次分析法，對這四種污水處理工藝從綜合效益優劣方面排序，結論為：城鎮污水處理廠日處理2500 噸時,污水處理工藝的綜合效益由高到低排序為：ALB 氣提一體式工藝＞生物接觸氧化法工藝＞SBR 工藝＞氧化溝工藝。