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導(dǎo) 讀

以長(zhǎng)江下游地區(qū)5個(gè)村莊的農(nóng)村污水一體化處理設(shè)備為評(píng)估對(duì)象，建立了包括技術(shù)特征、經(jīng)濟(jì)特征2項(xiàng)16個(gè)指標(biāo)的評(píng)估體系。采用層次分析法，綜合評(píng)估了6套農(nóng)村污水一體化處理設(shè)備為期一年的運(yùn)行狀況，結(jié)果顯示設(shè)備除磷性能和運(yùn)行費(fèi)用是影響設(shè)備表現(xiàn)的關(guān)鍵因素。在此基礎(chǔ)上提出的農(nóng)村生活污水一體化處理設(shè)備選擇建議，可以為長(zhǎng)江下游地區(qū)農(nóng)村生活污水一體化處理設(shè)備選擇提供參考。

1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目選擇長(zhǎng)江下游安徽省內(nèi)5個(gè)村莊開展農(nóng)村生活污水治理試點(diǎn)，試點(diǎn)村莊均位于長(zhǎng)江沿線4km范圍內(nèi)。在對(duì)國內(nèi)水處理設(shè)備供應(yīng)商充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，選擇了6套一體化處理設(shè)備對(duì)5個(gè)村莊的生活污水進(jìn)行處理。為提高長(zhǎng)江下游水資源保護(hù)水平，發(fā)揮試點(diǎn)示范作用，處理設(shè)備出水均執(zhí)行安徽省《農(nóng)村生活污水處理設(shè)施水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 34/3527-2019)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。本項(xiàng)目中設(shè)備處理規(guī)模為10~50m3/d，生物反應(yīng)單元均投加K3型填料，形成MBBR泥膜復(fù)合工藝，詳細(xì)設(shè)備參數(shù)見表1。

表1  評(píng)估設(shè)備參數(shù)

2 評(píng)估指標(biāo)體系構(gòu)建

2.1 評(píng)估方法

層次分析法廣泛地用于技術(shù)方案比選、環(huán)境評(píng)價(jià)和生態(tài)承載力預(yù)測(cè)等方面，運(yùn)用定性與定量結(jié)合的評(píng)判模型，綜合考慮各方面因素，并按各因素對(duì)評(píng)判目標(biāo)的影響程度綜合評(píng)判，得到定量化的評(píng)價(jià)結(jié)果。該方法目前已廣泛應(yīng)用于污水處理工程的方案評(píng)選，能夠較好地解決污水處理技術(shù)方案選擇的難題。農(nóng)村生活污水一體化處理設(shè)備評(píng)估涉及眾多定性、定量指標(biāo)，層次分析法可以較好的將定性分析與定量分析結(jié)合，得出綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。

2.2 評(píng)估指標(biāo)體系建立

農(nóng)村生活污水一體化處理設(shè)備的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包括技術(shù)特征、經(jīng)濟(jì)特征和周邊環(huán)境影響三方面。本次研究評(píng)估設(shè)備均設(shè)置有蓋板，封閉狀態(tài)運(yùn)維，安置于村莊下風(fēng)向且遠(yuǎn)離居住區(qū)；同時(shí)設(shè)有專門的隔音控制間安置風(fēng)機(jī)、水泵等易產(chǎn)生噪聲的部件。跟蹤評(píng)估期間，走訪周邊居民未收到有受到影響的反饋，故此次評(píng)估指標(biāo)不包括周邊環(huán)境影響方面。


技術(shù)特征主要包括滿足評(píng)估一體化處理設(shè)備處理能力（污水處理的目標(biāo)要求）的指標(biāo)。目前我國農(nóng)村生活污水污染物控制指標(biāo)主要包括COD、BOD5、TN、NH3-N與TP等指標(biāo)，選擇出水指標(biāo)達(dá)標(biāo)率［見式（1）］評(píng)估設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性。本次跟蹤評(píng)估過程中，各設(shè)備COD、BOD5達(dá)標(biāo)率均為100%，為提升指標(biāo)體系區(qū)分度，暫不考慮這兩個(gè)指標(biāo)。

經(jīng)濟(jì)特征是影響農(nóng)村生活污水一體化處理設(shè)備正常運(yùn)行的重要因素，主要包括設(shè)備購置費(fèi)、基建費(fèi)用（建筑工程費(fèi)、安裝工程費(fèi)等）、維護(hù)費(fèi)用（設(shè)備維修、日常巡檢的人工成本與配件成本）與運(yùn)行費(fèi)用（設(shè)備正常運(yùn)行所需的電費(fèi)、藥劑投加費(fèi)用等）等。


結(jié)合層次分析法基本原理，構(gòu)建了圖1所示5層16個(gè)指標(biāo)。

表2 一體化設(shè)備評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

圖1 農(nóng)村生活污水一體化處理設(shè)備評(píng)估層次結(jié)構(gòu)

2.3 判斷矩陣構(gòu)建

判斷矩陣表征層次結(jié)構(gòu)中同一層次各項(xiàng)指標(biāo)兩兩相比的重要程度，本研究采用1~9標(biāo)度法構(gòu)建判斷矩陣（見表3）。通過查閱相關(guān)設(shè)備文獻(xiàn)資料以及召開專家咨詢會(huì)問詢專家意見建立各準(zhǔn)則層的判斷矩陣。

表3 判斷矩陣標(biāo)度及其含義

2.4 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理

由于各指標(biāo)評(píng)價(jià)的量綱不同，為消除量綱不同帶來的不可比性，在評(píng)價(jià)之前首先對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行無量綱化處理。對(duì)于不同類型的指標(biāo)，無量綱化處理的方法也不相同。其中效益型指標(biāo)是屬性值越大越好的指標(biāo)，其無量綱化處理的方法如式(2)所示：

成本性指標(biāo)是指屬性值越小越好的指標(biāo)，處理方法如式(3)所示：

式中，xij為第i種方案下第j個(gè)指標(biāo)值；xjmax為第j個(gè)指標(biāo)值中的最 大值；xjmin為第j個(gè)指標(biāo)值中的最 小值；Lij為xij指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理結(jié)果。


2.5 綜合評(píng)價(jià)


將方案層中不同方案的各指標(biāo)得分與指標(biāo)權(quán)重通過下式計(jì)算可得到不同農(nóng)村生活污水一體化處理設(shè)備的最終評(píng)分，如式(4)所示：

3 一體化處理設(shè)備評(píng)價(jià)結(jié)果分析

3.1 各指標(biāo)權(quán)重分布

經(jīng)文獻(xiàn)資料收集與專家咨詢，確定農(nóng)村生活污水一體化設(shè)備評(píng)價(jià)指標(biāo)體系各層指標(biāo)權(quán)重，計(jì)算各一體化處理設(shè)備最終評(píng)分如表4所示，一體化設(shè)備評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重賦值情況如圖2所示。在準(zhǔn)則層一級(jí)指標(biāo)中技術(shù)特征所占權(quán)重最 大（0.8333），這與一體化處理設(shè)備以保障出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)的目的一致。技術(shù)特征層下設(shè)指標(biāo)中，TP達(dá)標(biāo)率的權(quán)重最高（0.57）。這與當(dāng)前農(nóng)村生活污水處理中生物除磷效果受水質(zhì)水量波動(dòng)影響較大，穩(wěn)定性較差的情勢(shì)一致。除磷性能是一體化設(shè)備評(píng)估的重點(diǎn)，TP達(dá)標(biāo)率較高的設(shè)備會(huì)獲得更高的評(píng)分。

表4 農(nóng)村生活污水一體化處理設(shè)備評(píng)價(jià)結(jié)果

經(jīng)濟(jì)特征層下設(shè)指標(biāo)中，運(yùn)行費(fèi)用指標(biāo)權(quán)重最高（0.0638），維護(hù)費(fèi)用其次（0.0459），設(shè)備購置費(fèi)（0.0459），基建費(fèi)用最 低（0.011）。這說明相較于前期設(shè)備購置、基建等一次性投入，后期長(zhǎng)達(dá)數(shù)年甚至數(shù)十年的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用占有較大比重。運(yùn)行穩(wěn)定，維護(hù)簡(jiǎn)單的設(shè)備會(huì)得到更高的評(píng)分。


綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重分布情況，可得出影響農(nóng)村生活污水處理設(shè)備表現(xiàn)的關(guān)鍵指標(biāo)是TP達(dá)標(biāo)率（技術(shù)特征）、運(yùn)行費(fèi)用與維護(hù)費(fèi)用（經(jīng)濟(jì)特征）。在農(nóng)村生活污水一體化處理設(shè)備的選擇中，設(shè)備的除磷性能與后期的運(yùn)維費(fèi)用是關(guān)鍵影響因素。

圖2 一體化處理設(shè)備評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算結(jié)果

3.2 一體化處置設(shè)備評(píng)估得分

出水達(dá)標(biāo)率得分情況如圖3所示，3號(hào)、4號(hào)與6號(hào)設(shè)備采用人工濕地技術(shù)深度除磷，處理效果受氣候等條件影響較大，TP達(dá)標(biāo)率評(píng)分顯著低于采用電解除磷與加藥除磷的其他設(shè)備。6號(hào)設(shè)備采用兼氧膜生物反應(yīng)器工藝(FMBR)，總氮達(dá)標(biāo)率得分遠(yuǎn)低于氨氮達(dá)標(biāo)率得分。這主要是由于FMBR需要較高的運(yùn)營(yíng)水平，才能保證兼氧環(huán)境下同步硝化反硝化的順利進(jìn)行。一旦反硝化細(xì)菌成為劣勢(shì)菌群，就會(huì)導(dǎo)致硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮的積累，導(dǎo)致出水TN超標(biāo)，TN達(dá)標(biāo)率評(píng)分低于NH3-N達(dá)標(biāo)率評(píng)分。

圖3 各一體化處理設(shè)備出水達(dá)標(biāo)率得分

經(jīng)濟(jì)特征指標(biāo)得分情況如圖4所示，1號(hào)設(shè)備采用三級(jí)AO工藝，噸水基建成本較高，得分較低，其他各項(xiàng)指標(biāo)得分居中。2號(hào)設(shè)備采用SBR工藝，流程簡(jiǎn)單，設(shè)備噸水價(jià)格最 低，得分最高；SBR工藝需兩套設(shè)備保證連續(xù)出水，設(shè)備占地面積較高，得分較低。3號(hào)、4號(hào)、6號(hào)設(shè)備采用人工濕地強(qiáng)化除磷，噸水物耗最 低，得分最高。

圖4 各一體化處理設(shè)備經(jīng)濟(jì)特征指標(biāo)得分

綜合評(píng)估技術(shù)特征和經(jīng)濟(jì)特征，一體化處理設(shè)備最終得分如表2所示，從高到低依次為1#、2#、5#、3#、4#和6#設(shè)備。1#設(shè)備采用三級(jí)AO工藝，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)、工藝簡(jiǎn)單、運(yùn)維簡(jiǎn)便，綜合得分最高。6#設(shè)備采用FMBR工藝，噸水電耗較低，但實(shí)際運(yùn)行過程中工藝運(yùn)維難度較大，綜合得分最 低；后期可通過配套遠(yuǎn)程運(yùn)維模塊，提高設(shè)備在線運(yùn)維技術(shù)水平解決。

4 結(jié)論與建議

目前，農(nóng)村生活污水一體化處理設(shè)備相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)有待進(jìn)一步完善。已有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《小型生活污水處理成套設(shè)備》(CJ/T 355-2010)、《農(nóng)村生活污水凈化裝置》（J B/T 14095-2020），團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《小型生活污水處理設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)》(T/CCPITCUDC-001-2021)僅對(duì)設(shè)備的外觀、材質(zhì)、強(qiáng)度、密封性、防腐、電氣安全、抗水量沖擊及檢驗(yàn)方法等基本性能進(jìn)行了相關(guān)規(guī)定?！掇r(nóng)村生活污水處理設(shè)施運(yùn)行效果評(píng)價(jià)技術(shù)要求》（GB/T 40201-2021）提供了農(nóng)村生活污水處理設(shè)施運(yùn)行效果的評(píng)價(jià)規(guī)范，可用以評(píng)估處理設(shè)施的運(yùn)行狀況。上述標(biāo)準(zhǔn)對(duì)不同設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性能、技術(shù)性能規(guī)定涉及較少，不能直接用于指導(dǎo)一體化處理設(shè)備的選擇。本跟蹤評(píng)估研究通過對(duì)一體化處理設(shè)備一年運(yùn)行期技術(shù)、經(jīng)濟(jì)特征的記錄與分析，采用層次分析法構(gòu)建了農(nóng)村生活污水一體化處理設(shè)備的評(píng)估體系，針對(duì)長(zhǎng)江下游地區(qū)典型村莊的評(píng)估結(jié)果顯示：



（1）不同工藝流程在不同評(píng)估指標(biāo)上各有優(yōu)劣，工藝流程不能準(zhǔn)確地反映農(nóng)村生活污水一體化處理設(shè)備的處理水平和效率。



（2）影響農(nóng)村生活污水一體化處理設(shè)備評(píng)估表現(xiàn)的關(guān)鍵指標(biāo)是TP達(dá)標(biāo)率、運(yùn)行費(fèi)用與維護(hù)費(fèi)用（經(jīng)濟(jì)特征）。在農(nóng)村生活污水一體化處理設(shè)備的選擇中，設(shè)備的除磷性能與后期的運(yùn)維費(fèi)用是關(guān)鍵影響因素。



根據(jù)評(píng)估結(jié)果結(jié)合業(yè)內(nèi)專家咨詢意見，針對(duì)農(nóng)村生活污水一體化處理設(shè)備選擇提出如下建議：


①農(nóng)村人口流動(dòng)性較大，生活污水水量、水質(zhì)波動(dòng)明顯，一體化處理設(shè)備應(yīng)優(yōu)先選擇耐沖擊負(fù)荷性高的處理設(shè)備。對(duì)除磷有較高要求的地區(qū)，應(yīng)配備化學(xué)除磷、電解除磷等裝置保障除磷效果。


②農(nóng)村生活污水處理站點(diǎn)分散，后期運(yùn)維成本較高。設(shè)備選擇應(yīng)優(yōu)先考慮可靠性高、運(yùn)維需求低、智慧化程度高（可實(shí)現(xiàn)或易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集傳輸以及遠(yuǎn)程設(shè)備操控）的設(shè)備。


③一體化污水處理設(shè)備的環(huán)境影響主要包括噪聲和臭氣。為降低農(nóng)村生活污水處理站點(diǎn)的環(huán)境影響，應(yīng)優(yōu)先選擇生物處理單元有封蓋，水泵、風(fēng)機(jī)有專門隔音處置的設(shè)備。




微信對(duì)原文有修改。原文標(biāo)題：農(nóng)村生活污水一體化處理設(shè)備跟蹤評(píng)估；作者：郜闊、楊紅、趙慶良、張婷、陳煜；作者單位：上?？睖y(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司、哈爾濱工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院、長(zhǎng)江生態(tài)環(huán)保集團(tuán)有限公司。刊登在《給水排水》2023年S1。