城市污水处理厂工艺方案模糊决策方法的应用

6给水排水Vol�24No.31998[提要]本文作者针对城市污水处理厂工艺方案决策过程,提出评价指标集,利用模糊数学知识建立评价标准和量化方法,并以灰色关联分析法进行候选方案的优化决策。通过实例应用,检验其可行性。[关键词]模糊数学灰色关联分析评价指标优化决策关联度城市污水处理厂工艺选择城市污水处理厂工艺方案模糊决策方法的应用凌猛杭世王君一、概述在城市污水处理厂建设中,可行性研究阶段工艺方案的优化决策具有重要的意义,对后续设计工作的开展和处理厂建成后合理、有效的运行起着决定性的影响[1][2]。为此,本文从系统观点出发,提出评价指标集,运用模糊数学知识建立评价标准和量化方法,然后以模糊数学派生决策方法���灰色关联分析法进行候选方案的优化决策,推荐优选方案,尝试一种能够提高决策质量、缩短决策时间的较可靠的决策技术,以供同行参考。二、评价指标集及指标计算方法进行城市污水处理厂方案决策,需要考虑经济、技术、操作管理和环境影响等多方面因素,建立符合系统工程要求的多因素评价指标集,并给出评价标准及量化方法,才能得出较为可信的结果。因城市污水处理厂工艺方案决策过程中的主要影响因素,不可能全部采用量化方法,考虑到某些因素具有其模糊性,故提出以下评价指标集及指标计算方法。1�评价指标集[1](1)工程投资K1:工程建设期内投资估算的折现值。(2)经营成本K2:使用期内经营成本估算的折现值。(3)氮、磷有机物去除效果K3:BOD、SS、COD等必须达到要求的排放标准。(4)污泥处理效果K4:污泥的稳定性、产量等。(5)运行稳定性K5:水质、水量变化时处理达标的程度。(6)工艺技术成熟性K6:应用的广泛性及效果。(7)操作管理难易程度K7:自控程度及人工管理的复杂程度。(8)占地面积K8:参考建设部编发�全国市政工程投资估算指标�(HGZ47-102-96)标准。在决策过程中虽然也有其它影响因素,如对周围环境影响、水文地质条件、施工难易程度等,但起决定作用的是以上几种,它们构成评价指标集K为:K={K1,K2,�,K8}(1)2�指标计算方法[2][4]K1、K2两项指标以投资现值表示,为确定性指标。K1、K2依据(HGZ47-102-96)进行候选方案的投资估算(计算过程中应考虑到用于关键设备购置的外方贷款的折算),然后按一定贴现率和建设期进行折现。经营成本则包括电耗、药剂费等在内的所有经营费用,并按一定贴现率和使用期进行折现(具体见实例计算)。K8可参考�城市给排水�给水排水Vol.24No.319987(HGZ47-102-96)的4B-1-1标准,在合理范围内按设计总平面面积直接进行定量比较。K3,K4,�,K7为不确定性指标,据模糊数学方法可采用5级或9级划分法进行度量。本文采用5级划分法[3],即优、良、中、差、劣五个等级,然后可按下列赋值标准予以量化。劣差中良优五级00�10�20�30�40�50�60�70�80�91�0对于不同候选方案,以上不确定性指标的级别由多名专家评价完成,以形成对特定工艺的较为一致的看法。例如对�操作管理难易程度�指标评价标准如下:优:全部自动化,只需很简单的人工管理。良:自动化程度较高,但少量机械设备需由人工管理。中:半自动化运行,人工管理机械设备较多,操作不方便。差:自动化程度较低,机械设备操作占多半工作量。劣:全部机械化运行,操作极为复杂。三、应用灰色关联分析法进行优化决策灰色关联分析方法[4][5]是在模糊数学基础上发展起来的、由灰色理论提出的一种新的系统分析方法。它是用关联度的大小来描述受多因素影响的灰色系统之间关联程度的一种定量化方法,以序列之间关联度的计算进行系统的决策分析。城市污水处理厂工艺方案决策过程可以视为灰色系统的决策分析过程,可通过候选方案与理想方案的关联分析来完成。关联度大的方案与理想方案最为接近。关联度自大到小的顺序即为方案优劣的顺序。其分析方法与步骤说明如下:1�建立备选方案及理想方案[4][5]设有n种候选方案Si,对于每种方案有k个影响因素,以xi(j)表示第i种方案的第j个因素值,于是可建立关于候选方案的比较数列。{xi(j)}={xi(1),xi(2),�,xi(k)}(i=1,2,�,n;j=1,2,�,k)(2)在上述n种方案的基础上确定理想方案S0。确定方法是将n种候选方案中第j项因素的理想值做为理想方案S0的第j项因素值,即x0(j)。例如,候选工艺投资的最小值即为投资指标的理想值;在合理范围内的占地面积最小值即为占地面积指标的理想值。理想方案的参考数列表示如下:{x0(j)}={x0(1),x0(2),�,x0(k)}(j=1,2,�,k)(3)2�数据规范化处理[3][4]由于各评价指标的量纲不同,不能直接进行比较。因此需对参考数列和比较数列进行规范