城市污水處理廠的規劃改造問題研究論文名稱：城市市污污水處理廠廠的的規劃改造造問問題研究

作者者：陳立道道黃興安

摘要要：針對我我國國目前各大大城城市原有污污水水處理廠存存在在的問題，提提提出一套評評價價體系，并并結結合上海11家污水處理理廠進行了了評評價，評價價結結果與專家家們們的意見相相一一致，從而而驗驗證了該評評價價系統的可可行行性，其方方法法對于城市市現現有污水處處理理廠的改造造和和去留問題題的的決策，具具有有一定的指指導導意義。

關鍵字：污污水處理評價系統綜合效益規劃改造OnPlannnningoofUrrbbanWWTTPReefformaattionChenLiiddaoeettalAbstrraact:IncoonsiddeeratiioonoffthepproblleemsrriisenffromssomeuurbannWTPssofllaargeccitieessintthisccounttrry,aannevaallu～ationnschheemehhaasbeeeenprrooposeeddanddtheffeasiibbilittyyoftthissschemmeehassbeennapprroovedbbythheepraaccticaallapppllicattiionffoor111WTPssinSShhanghhaai.TThheveerrdicttoftthhissscchemeeisqquuitecconfoorrmablleewitthhtheearguummentaattionoofexxppertss..ThiissschheemewwoouldbbeheellpfulltoppoolicyymakiinngabbooutrreeformmandrresiggnnatioonnofeexisttiinguurrbanWWTPs..城市污水處處理理廠是城市市的的重要基礎礎設設施，也是是目目前國內外外用用以“防治污染，保保保護環境”的重要措施施之一。隨隨著著城市建設設的的發展，工工業業區的開發發，新新區住宅建建設設速度的加加快快，各地都都在在新建一批批污污水處理廠廠，并并考慮原有有污污水廠如何何改改建和繼續續發發揮其效益益。由由于早期的的污污水處理廠廠規規模都比較較小小，而且效效益益低，隨著著城城區的擴大大，這這些污水處處理理廠的去留留問問題如何解解決決，是人們們普普遍關注的的問問題。本文文旨旨在建立一一套套綜合評價價體體系，并對對上上海市現有有的的11座污水處理理廠進行了了評評價。1規劃評價系系統全國大多數數污污水處理廠廠都都不同程度度地地存在著多多年年來缺乏改改造造資金、年年久久失修、工工程程不配套等等問問題，實際際處處理量往往往與與設計要求求相相差甚遠，若若若針對各個個廠廠的現狀從從土土建、設備備、電電氣、儀表表等等方面進行行深深入分析，適適適當投入一一定定數量的資資金金加以改造造，其其污水處理理能能力可能會會大大大提高。改改改造投資規規劃劃目標應滿滿足足投資少、見見見效快、近近遠遠期結合，提提提高綜合效效益益的要求。評評評價體系如如下下：

1.1污水處理理廠與其它它排排水系統的的相相關位置u1(m)

隨著著城市的高高速速發展，污污水水處理和排排水水設施等越越來來越向集約約化化和大型化化方方向發展，原原原有的污水水處處理廠因規規模模小、設備備落落后等原因因，有有可能被周周圍圍一定范圍圍內內的在建或或待待建的大型型污污水處理廠廠或或大型污水水輸輸送管道所所取取代(例如上海市市的污水合合流流工程)時，此類廠廠應予以報報廢廢。

1.2現有污水水處理廠廠廠區區占地面積u2(畝，1畝≈666m2)

廠區現現有面積越越大大越便于該該廠廠的擴建，廠廠廠家可節省省土土地征用費費，利利于投資改改造造。

1.3廠區周圍圍的人口密密度度u3(100人/ha)

廠區周圍圍的的建筑與人人口口密度過高高，尤尤其是新建建住住宅因城區區的的擴大，實實際際上已包圍圍了了該污水處處理理廠，對居居民民生活環境境產產生不利影影響響，擴建變變得得十分困難難。這這種類型的的廠廠應遷出，不不不予繼續追追加加投資。

1..4廠外設施u4(分)

污水處處理廠服務務區區內的地下下排排水管道的的設設置，應與與廠廠內污水處處理理能力相匹匹配配，否則其其污污水處理廠廠的的潛力得不不到到合理的發發揮揮，此時應應加加大投資，改改改造完善廠廠外外管道和泵泵站站等。

1.5污水日處處理量與原原設設計日處理理量量的差距u5(m3/d)

污污水處理廠廠的的現有日處處理理量若與原原設設計量相差差較較大，說明明該該廠的設施施未未按照原設設計計配套，或或某某些生產環環節節存在問題題，造造成該廠不不能能充分發揮揮其其潛力，應應首首先對其考考慮慮追加投資資。

1.6污泥處理理的難易程度度u6(分)

污泥的的處理與外運運，對污水處處理廠的處理理量影響較大大，其難易程程度主要依賴賴于該廠是否否具備脫水設設施、離開郊郊區的遠近、污污泥量的大小小以及運輸的的方便程度。污污泥處理困難難的廠，一般般無發展前途途，故不宜多多投資。

1..7改造投資資率u7(100元/m3污水)

改造投投資率是指投投入的改造資資金與該廠通通過改造后所所達到的最大大污水處理量量之比，比值值越大，說明明污水處理的的代價越高，從從投資的角度度分析越不利利。

1.8投產年代代長短u8(a)

污水水處理廠的建建造一般與城城市的發展同同步，建造年年代久遠，其其設備、設施施則更為陳舊舊，生產工藝藝也往往更為為落后，改造造的代價也就就越高，追加加投資的可能能性不大。

11.9污水處理理廠直接排入入的水體u9(分)

為防止止污染城區的的主要河流，污污水處理廠的的排放口一般般布置在河流流下游，并遠遠離市區，因因人口增加、城城區擴大，當當其出水轉移移到其他輸送送管道的可能能性不大時，原原來的排放口口不得不外遷遷至更遠的地地方。此種處處理廠發展前前途不大，不不宜考慮增加加投資。

1..10運行成本u10(元/m3污水)

一般說說來，污水處處理運行成本本過高的廠，從從經濟上分析析，擴大再投投資是不合適適的，應慎重重考慮。

必須指出，上上述各因素基基本上已排除除了相關性，在在利用各因素素對污水處理理廠進行評價價時，只須分分別單獨考慮慮。

1.11污水處理理的效果u11、u12、u13(%)

處理理效果是指經經污水處理廠廠處理后BOD5、NH3-N、SS的處理效果果是否已達到到國家規定的的排放標準，效效果越差的廠廠應重點加以以投資改造。設BOD5、NH3-N、SS的去除率(%)分別為u11、u12、u13。2模糊綜合評評價為便于分析析，此此處引用Fuzzy數學，以建建立模糊綜綜合合評價模型型。根根據上述規規劃劃評價系統統，其其論域為U={u1，uu22，…，u13}式中各符號意義義見見前述。

決擇集為V={v1，v2，v3，v4}，即V={好，中，差差，極差}

評價空空間為μ=(u，v，R)，其中，R為F(U)到F(V)的一個Fuzzy變換，也就就是從U到V的一個Fuzzy關系，即R是u×v上的一個Fuzzy子集。

本本文針對上上海海市區現有有污污水處理廠廠的的狀況，在在調調查分析的的基基礎上，結結合合國家現有有規規范標準，通通通過專家定定量量打分，確確定定Fuzzy關系R，具體程序序如下：

2..1級別的確確定

據實實際統計結結果果作相對的的劃劃分，如表1所示。表1級別的劃劃分UVv1v2v3v4u14000以上上2500～44000500～255000500以下u280以上60～8030～6030以下u33.0以下3.0～3.333.3～3.55003.50以上u49以上6～93～63以下u550000以以上上30000～～5500000010000～～3300000010000以以下下u69以上6～93～63以下u72.0以下2.0～3.003.0～4.004.0以上u810以下10～2020～3030以上u99以上6～93～63以下u100.46以下0.46～0..660.6～0.880.8以上u1188以下88～9090～9292以上u1285以下85～8888～9090以上u1324以下24～4242～6060以上注：*由專專家家評估給出(10分制)，最高得10分，最低得1分。2.2確定評評價價因素的Fuzzy集

根據原原始數據分分別別確定各個個因因素的Fuzzy集A1，A2，…，A13。設論域X依次為u1(m)、u2(畝)，…，u13(%)，Fuzzy集A1，A2，…，A13相應的隸隸屬函數依依次次被定義為為2.3確定UU××V的Fuzzy子集RR=(rij))113×4其中，riijj表示從第i個因素的角角度，對被被評評對象作出出第第j種評語的可可能程度。R通常由專家家打分統計計而而定出。由由于于以上13個評價因素素對污水處處理理廠去留問問題題的評判結結果果的影響程程度度不同，即即各各因素所對對應應的權重不不同同，專家組組對對被評對象象所所控制的寬寬松松程度也就就不不同，例如如，有有的專家認認為為某些因素素特特別重要，要要要嚴格掌握握等等，而另外外的的專家則不不然然。

根據據統計，得得到到如下Fuzzy關系矩陣R，rij各值如表2所示。表2rij各各值vjv1v2v3v4rijuiu10.160.200.380.26u20.200.180.240.38u30.640.200.080.08u40.520.280.070.13u50.140.160.360.34u60.680.200.100.02u70.700.180.060.06u80.280.250.270.20u90.600.240.100.06u100.580.220.140.06u110.060.240.300.40u120.030.170.200.60u130.020.220.150.61若某一污水水處處理廠各評評價價因素的原原始始數據已被被測測定為A=(a1，aa22，…，a13)則根據ai(ii==1，2，…，13)的值，分別別在Ai(i=1，2，…，13)中求得相應應的隸屬度度值值μAi（ai），于是A被模糊化為Fuzzy集A=μA1（aa1），μμA2（a2），…，μA13（a13）按A∈F(U))→B=AA．R∈F(V)

則可可得該污水水廠廠的綜合評評價價為B=（μB1（v1），μμB2（v2），μB3（v3），μB4（v4））對其進行歸一化化，然然后取隸屬屬度度最大者作作為為綜合評判判的的結論。3上海城市污污水處處理廠的改改造造問題上海是我國國最最早建造污污水水處理廠的的城城市，目前前市市區正常運運行行的污水處處理理廠有11座，由于多多年來缺乏乏改改造和維修修資資金，實際際處處理能力大大大大萎縮，1996年處理污水水能力25萬m3/d～26萬m3/d，與原設計計能力48萬m3/d相差較遠。要要要使污水處處理理廠達到設設計計的水量，除除除對廠外管管網網作改造外外，還還必須投入入一一定數量的的資資金，解決決污污水廠生產產流流程和設備備上上積累起來來的的問題。改改造造的目標是是：：處理能力力達達到48萬m3/d，水質參數數：BOD5進水180mgg/L～220mgg/L，出水20mg//L～30mg//L；SS進水180mgg/L～270mgg/L，出水20mg//L～30mg//L。采用的工工藝主要是是活活性污泥法法，部部分廠還采采用用A/O脫氮工藝等等。

3.1各污水處處理廠的現現狀狀

對11座污水處理理廠進行了了調調查，結果果見見表3。表311座污污水處理廠情情況況調查結果果廠廠名東廠曹楊北郊閔行曲陽天山龍華泗塘程橋吳淞長橋因素相關位置u1//mm39003002500100050012009002100240015001300占地面積u2//畝畝40402445586883.531.91010463.8人口密度u3//1100人/ha3.684.053.800.733.453.323.003.223.61.602.00廠外設施評分uu44/分631923484105處理量差距u55//103m3/d51358404275422012污泥處理難易評評分分u6/分355.51062641910投資率u7/11000元/m33.493.295.672.03.012.9133.873.270.871.65投產年代長短uu88/a7344302014121381087出水排入水體評評分分u9/分6241035791108運行成本u100//100元/m30.790.891.090.460.500.460.470.470.930.640.40BOD5去除率率uu11/%90.995.687.898.092.691.387.986.492.79287.8SS去除率u112/%%83.594.681.898.186.991.188.79093.09189NH3-N去除除率率u13/%10.33.759.66031.140.865.74527.268.4543.2Fuzzzzy化處理及模模糊運算

將表3中的第一列列數據進行行模模糊處理后后得得μA1（a1）=00.998，μA2（a2）=0.08，

μA3（a3）=0，μA4（a4）=0.50，

μA5（a5）=0，μA6（a6）=0，

μA7（a7）=0.1225，μA8（a8）=0，

μA9（a9）=0.5，μA10（a10）=0.0002，

μA11（a11）=0.1225，μA12（a12）=1，

μA13（a13）=1A(東廠))=(0.11,00.08,,00,0.55,,0,0,,00.1255,,0,0..55,0.00002,0..1125,11,,1)

根據B=A．R，可得

B(東廠)=A(東廠)．R=(0..5,0..228,0..22,0.6611)

歸一化處處理后得：：

B(東廠)=(0..31,00..18,00..125,,00.38))

同同理得：

B(吳淞)=(0..43,00..17,00..17,00..23)

B(長橋)=(0..43,00..15,00..16,00..25)

B(閔行)=(0..49,00..20,00..19,00..12)

B(程橋)=(0..18,00..16,00..25,00..40)

B(龍華)=(0..39,00..15,00..22,00..24)

B(泗塘)=(0..37,00..17,00..23,00..25)

B(天山)=(0..35,00..14,00..20,00..31)

B(曲陽)=(0..32,00..14,00..20,00..34)

B(北郊)=(0..22,00..15,00..24,00..39)

B(曹楊)=(0..20,00..18,00..12,00..50)3.3評價結結果果

根據前前述的評價價系系統，利用用模模糊評判的的方方法，將11座污水處理理廠的評判判結結果，按照照決決擇集V={好，中，差差，極差}所得的相應應隸屬度值值，從從好到差排排列列后，得到到表表4。表4評價結果果及改造造費用廠名閔行吳淞長橋龍華泗塘天山曲陽東廠北郊曹楊程橋排序1234567891011隸屬

度值好0.490.430.430.390.370.350.320.310.220.200.18差0.120.230.250.240.250.310.340.380.390.500.40規劃服務

年限//aa>1515105改造費

/萬元461721736510747741743165611871021789163按評價結果果111座污水處理理廠被劃分分為為4類：一類為為長期保留留，規規劃服務年年限限為15a以上，此類類排水系統統污污水處理功功能能比較完善善，廠廠區擴展余余地地大，地理理位位置優越；；二二類規劃服服務務年限為15a(從現在開