某沿海城镇污水处理方案研究

孙鹍鹏SUN Kun-peng

（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司武汉分公司，武汉 430061）

0 引言

某沿海城镇之前一直将生活污水就近排海，对近海造成污染，为改善近海海域水体环境，现研究镇上污水处理达标后，就近排海。本小镇为海边小镇，土地紧缺，无法应用氧化塘和人工湿地来处理污水，本章对污水厂的规模确定及工艺选择进行研究。

1 污水厂规模的确定

1.1 镇区污水量预测

本次用水量的预测直接采用人均综合用水量法。根据《某城镇总体规划》（2020），规划人口预测：城镇近期（2025年）3.2 万人，远期（2030 年）5.6 万人。

根据某沿海城镇所处的区域及城镇的规模，参照《某省城市用水量标准》（DBJ/T13-127-2010）和《镇规划标准》（GB—50188-2007）中规定的人均综合用水量定额进行选用。城镇规划用水量预测，近、远期人均综合用水量指标：300（1/cap·d），近期用水量：0.96（万m3/d），远期用水量：1.68（万m3/d）。

该区域内污水综合排放系数为0.8，给水日变化系数近期取为1.60[1]。

参照《某省城市污水、生活垃圾处理产业化发展规划》并结合镇区的实际情况，确定近、远期污水收集及处理率分别为50%和100%。根据上述镇区远期最高日用水总量，预测某沿海城镇污水量：近期污水量：0.240（万m3/d），远期污水量：0.840（万m3/d）。

1.2 污水厂规模确定

根据上述的污水量预测数据，某沿海城镇污水处理厂一期工程规模为2500m3/d，远期总规模为8500m3/d，尾水排海。

2 某沿海城镇污水处理方案技术分析

现就最常应用于小城镇污水处理工艺做以下分析介绍。现将各工艺优缺点分析如下。见表1。

表1 各工艺优缺点分析

3 某沿海城镇污水处理可选方案经济分析

以2500 吨/天作为以上四种工艺的处理规模，用以上四种工艺设计污水厂，然后进行综合效益的比较。

3.1 出水水质

污水处理厂尾水排海，按照国家规定，需要达到一级A 的标准。

3.2 四种工艺污水处理厂方案经济分析

工程规模为2500（吨/天），污水厂四种工艺（含征地）投资估算[2-5]，氧化沟：674.8 万元，ALB：366.12 万元，SBR：503.8 万元，生物接触氧化：477.3 万元。

3.3 四种污水处理工艺的污水厂运行费用

污水厂四种工艺电耗分别为，氧化沟：0.717（度/方），ALB：0.621（度/方），SBR：0.618（度/方），生物接触氧化：0.643（度/方）

四种工艺药耗分别为，氧化沟：9.68（万元/年），ALB：6.75，SBR：13.51（万元/年），生物接触氧化：10.76（万元/年）

4 基于层次分析法的四种工艺污水处理厂方案优选

4.1 层次分析法（AHP）定义

层次分析法是将难以一下判断出来的复杂的多选择的问题按提供的选择分解成几个目标，再将这几个目标分解为几个层次，用数字尺度衡量定性的指标的重要度，通过科学的计算，进行单排序进而总排序来排列这几个方案的优劣顺序。

4.2 层次分析分析步骤

4.2.1层次分析法步骤

系统→要素→层次→矩阵→权重

构造对比矩阵：

AHP 要根据每个层次的重要性，给出合理的判断，并用数值表示，进而构造判断矩阵。以上一层次因素Am作为基准层，元素B1，B2，B3，B4…，Bn是从属Am的下一层。以准则Am判断下一层B1，B2，B3，B4…，Bn的重要关系，并赋值表示重要性，1～9 的数值标准关系见表2。

表2 评价指标

4.2.2层次分析法基本一致性检验

另外引入了一致性比例C.R，即C.R=C.I/R.I，R.I 为随机一致性指标，具体数值见表3。对于一致性比例，一般在C.R=0 时，可以称A 是完全一致性矩阵；C.R＜0.1 时，认为A 是满意一致性矩阵；当C.R＞0.1 时，称A 不具有一致性。R.I 值见表3。

表3 随机一致性指标

4.3 不同污水处理工艺优选

4.3.1污水厂方案层次结构模型

对方案进行优选前，应先对污水处理工艺的影响因素进行分析，根据因素的从属关系进行划分，层次划分如图1 所示。

该方案目的是从四种不同污水处理工艺方案中选出最优方案。四种方案为：氧化沟工艺S1，ALB 工艺S2，SBR工艺S3，生物接触氧化工艺S4。确定指标层为工程造价、电耗、药耗、技术先进性和成熟性等九个指标，用这些指标来判断综合效益，由此判断最佳工艺。

4.3.2中间层与措施层影响因素赋值

中间层的判断矩阵见表4，措施层的见表5～表7。表中数据是通过文献查阅、分析计算得来，对表中矩阵要进行基本一致性检验。

表4 判断矩阵U－A

表5 判断矩阵A1－B

表6 判断矩阵A2－B

表7 判断矩阵A3－B

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

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

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

4.3.3各层个体评价判断指标

①定量判断。

工程投资：规模2500 吨/天的污水厂主要构筑物投资：氧化沟为674.87 万元、ALB 为366.12 万元、SBR 为503.8 万元、生物接触氧化为477.3 万元。将各指标进行归一化处理：

电耗：氧化沟为0.717 度/吨、ALB 为0.621 度/吨、SBR为0.618 度/吨、生物接触氧化为0.643 度/吨。将各指标进行归一化处理：

药耗：氧化沟为9.68 万元/年、ALB 为6.75 万元/年、SBR 为13.51 万元/年、生物接触氧化为10.76 万元/年。将各指标进行归一化处理：

②定性指标的判断标准如表8 所示。

表8 定性指标的判断标准

根据表8，对四种工艺进行了评价，结果如表9 所示。

表9 定性指标的评分

4.3.4工艺综合优选排序

①方案层的单排序。

②方案的综合优选排序。

因此污水厂工艺层次总排序的综合权重：氧化沟工艺为0.252、ALB 气提一体式工艺为0.856、SBR 工艺为0.622、生物接触氧化法工艺为0.608。故污水处理工艺的综合效益由高到低排序为:ALB 气提一体式工艺＞生物接触氧化法工艺＞SBR 工艺＞氧化沟工艺，即ALB 气提一体式综合效益最好,由此确定某沿海城镇污水处理厂的工艺选择ALB 气提一体化脱氮除磷工艺。

5 结论

①沿海城镇污水厂近期规模为2500 吨/天；在污水处理厂处理，尾水排海。②污水厂工艺选择时，ALB 气提一体式、氧化沟、SBR、生物接触氧化四种工艺，从技术、工程投资估算、电耗、药耗等进行研究，当污水厂规模是2500 吨/天时，四种污水处理工艺建厂投资由少到多排序为ALB 气提一体式工艺、生物接触氧化法工艺、SBR 工艺、氧化沟工艺。③应用层次分析法，对这四种污水处理工艺从综合效益优劣方面排序，结论为：城镇污水处理厂日处理2500 吨时,污水处理工艺的综合效益由高到低排序为：ALB 气提一体式工艺＞生物接触氧化法工艺＞SBR 工艺＞氧化沟工艺。