层次分析_模糊综合评判法在给水处理工艺优选中的应用_张晋

随着水源水质污染的日益恶化以及新的生活饮用水卫生标准（GB5749－2006）的正式实施[1]，常规的饮用水处理工艺已愈显得难同目前的水源和水质标准相适应。因此，有必要在常规饮用水处理工艺的基础上增加预处理、深度处理或对常规处理工艺进行强化[2-3]，以满足新国标对出水水质的要求。由于饮用水处理工艺众多，因此工艺流程的选择是一项比较复杂的系统工程，受诸多因素的影响。目前饮用水处理工艺流程的选择，大多依赖个别专家或供水企业运行经验，但由于其经验具有主观性、个别性、局限性的缺点，使得选定的工艺流程很难全面兼顾社会、经济、环境等诸因素或将诸因素定量考虑到整体方案中，往往仅限于某个方面，虽然实现局部最优，但难以达到整体最佳。同时缺乏系统的、定量的、全面的评价标准对选定的处理流程进行评判，因此也不利于新技术、新工艺的推广。针对目前饮用水处理工艺流程甑选过程中存在的问题，应用模糊综合评判法和层次分析法，建立饮用水处理工艺优选模型，对满足新水质标准的几种饮用水处理组合工艺流程进行系统地、定量地、全面地评价，从而最终选出最优方案[4-5]。1多层次综合评价数学模型模糊综合评价法的原始数学模型[6]主要涉及以下5个要素：对象集合F={f1，f2，…，fs}；因数集合U={u1，u2，…，um}；评价集合V={v1，v1，…，vm}；单因素评判集合Ri=(rij)m×n；权重集合A={a1，a2，…，am}。1.1多层次综合评价数学模型的建立建立多层次综合评价数学模型[7]的步骤如下：（1）建立被评判的对象集合F={f1，f2，…，fs}。（2）建立因数集合U={u1，u2，…，um}，并满足mi=1胰ui=U（1≤i≤m），ui疑uj=Φ，（i=j）。称U={u1，u2，…，um}为第一级因素集合。设ui={ui1，ui2，…，uimi}，称为第二级因素集合，ui中含有mi个因素，且mij=1胰uimi=ui（1≤j≤mi）。（3）建立评价集合V={v1，v1，…，vm}。（4）建立权重集合A={a1，a2，…，am}。层次分析－模糊综合评判法在给水处理工艺优选中的应用张晋1，2，华佩1，2，柯华斌3，王圃1（1.重庆大学城市建设与环境工程学院，重庆400045；2.德累斯顿工业大学，城市水资源管理研究所，德国德累斯顿01062；3.中国化学工业桂林工程公司有限公司，广西桂林541004）摘要：由于水源水质的日益恶化以及新水质标准对供水企业常规水处理工艺改造的必然要求，提出以常规处理工艺为基础，增加预处理、深度处理或对常规处理工艺进行强化，以满足出水水质的要求。针对目前饮用水处理工艺流程甑选过程中存在的若干问题，以模糊数学多层次综合评价模型为骨架并运用层次分析法确定权重分配集合，建立给水处理工艺综合评价优选模型。通过模型对工艺流程进行评判，从而选定最优方案。通过工程算例，介绍该模型的计算流程以及评价方法。关键词：给水处理工艺；模糊数学；层次分析法；综合评价中图分类号：TU991.2；X703.1文献标识码：A文章编号：1000-3770(2011)11-0051-004收稿日期：2010-03-22作者简介：张晋（1983－），男，博士研究生，研究方向为城市水资源管理联系电话：+49（351）46337537；E-mail：jin.zhang@mailbox.tu-dresden.de第37卷第11期2011年11月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.37No.11Nov.,201151DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.2011.11.012（5）对第二级因素集合ui的mi个因素，进行单因素评价，得：Bi={bi1，bi2，…，bim}=Ai·Ri，再将Bi作为第一级因素集合U的单因素评价，进行综合评价，得：B={B1，B2，…，Bm}=A·R，其中，A={a1，a2，…，am}，R=R1R2…RmRRRRRRRRRRRRRR=(rij)m×n，bi为第i个方案的综合评判指标，按隶属度最大原则bi值最大者所对应的方案为最佳方案，这里“·”代表合成运算。1.2权重分配集合的建立采用层次分析法（Analytichierarchyprocess，简称AHP）[8]确定权重分配集合。建立层次分析模型，步骤如下：（1）深入分析实际问题，建立层次分析结构模型；（2）构造成对比较阵；（3）计算权向量并作一致性检验；（4）计算组合权向量并作组合一致性检验。应用层次分析法构造成对比较阵，确定第一、第二级因素集合中各因素的权重，并作归一化检验。即：A=(Ai)1×m，A、Ai分别为第一、第二级因素集的权重。Ai=(aj)1×mi，其中aj∈[0，1]且满足归一化条件：mj=iΣaj=1。2工程算例某市目前