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導(dǎo) 讀

以長江下游地區(qū)5個村莊的農(nóng)村污水一體化處理設(shè)備為評估對象，建立了包括技術(shù)特征、經(jīng)濟特征2項16個指標的評估體系。采用層次分析法，綜合評估了6套農(nóng)村污水一體化處理設(shè)備為期一年的運行狀況，結(jié)果顯示設(shè)備除磷性能和運行費用是影響設(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 項目概況

本項目選擇長江下游安徽省內(nèi)5個村莊開展農(nóng)村生活污水治理試點，試點村莊均位于長江沿線4km范圍內(nèi)。在對國內(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5個村莊的生活污水進行處理。為提高長江下游水資源保護水平，發(fā)揮試點示范作用，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)施水污染物排放標準》(DB 34/3527-2019)一級A標準。本項目中設(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，詳細設(shè)備參數(shù)見表1。

表1  評估設(shè)備參數(shù)

2 評估指標體系構(gòu)建

2.1 評估方法

層次分析法廣泛地用于技術(shù)方案比選、環(huán)境評價和生態(tài)承載力預(yù)測等方面，運用定性與定量結(jié)合的評判模型，綜合考慮各方面因素，并按各因素對評判目標的影響程度綜合評判，得到定量化的評價結(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)備評估涉及眾多定性、定量指標，層次分析法可以較好的將定性分析與定量分析結(jié)合，得出綜合評價結(jié)果。

2.2 評估指標體系建立

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


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

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


結(jié)合層次分析法基本原理，構(gòu)建了圖1所示5層16個指標。

表2 一體化設(shè)備評價指標體系

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

2.3 判斷矩陣構(gòu)建

判斷矩陣表征層次結(jié)構(gòu)中同一層次各項指標兩兩相比的重要程度，本研究采用1~9標度法構(gòu)建判斷矩陣（見表3）。通過查閱相關(guān)設(shè)備文獻資料以及召開專家咨詢會問詢專家意見建立各準則層的判斷矩陣。

表3 判斷矩陣標度及其含義

2.4 數(shù)據(jù)標準化處理

由于各指標評價的量綱不同，為消除量綱不同帶來的不可比性，在評價之前首先對各評價指標進行無量綱化處理。對于不同類型的指標，無量綱化處理的方法也不相同。其中效益型指標是屬性值越大越好的指標，其無量綱化處理的方法如式(2)所示：

成本性指標是指屬性值越小越好的指標，處理方法如式(3)所示：

式中，xij為第i種方案下第j個指標值；xjmax為第j個指標值中的最 大值；xjmin為第j個指標值中的最 小值；Lij為xij指標標準化處理結(jié)果。


2.5 綜合評價


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

3 一體化處理設(shè)備評價結(jié)果分析

3.1 各指標權(quán)重分布

經(jīng)文獻資料收集與專家咨詢，確定農(nóng)村生活污水一體化設(shè)備評價指標體系各層指標權(quán)重，計算各一體化處理設(shè)備最終評分如表4所示，一體化設(shè)備評價指標權(quán)重賦值情況如圖2所示。在準則層一級指標中技術(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)達標的目的一致。技術(shù)特征層下設(shè)指標中，TP達標率的權(quán)重最高（0.57）。這與當前農(nóng)村生活污水處理中生物除磷效果受水質(zhì)水量波動影響較大，穩(wěn)定性較差的情勢一致。除磷性能是一體化設(shè)備評估的重點，TP達標率較高的設(shè)備會獲得更高的評分。

表4 農(nóng)村生活污水一體化處理設(shè)備評價結(jié)果

經(jīng)濟特征層下設(shè)指標中，運行費用指標權(quán)重最高（0.0638），維護費用其次（0.0459），設(shè)備購置費（0.0459），基建費用最 低（0.011）。這說明相較于前期設(shè)備購置、基建等一次性投入，后期長達數(shù)年甚至數(shù)十年的運行維護費用占有較大比重。運行穩(wěn)定，維護簡單的設(shè)備會得到更高的評分。


綜合評價指標權(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)鍵指標是TP達標率（技術(shù)特征）、運行費用與維護費用（經(jīng)濟特征）。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維費用是關(guān)鍵影響因素。

圖2 一體化處理設(shè)備評價指標權(quán)重計算結(jié)果

3.2 一體化處置設(shè)備評估得分

出水達標率得分情況如圖3所示，3號、4號與6號設(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達標率評分顯著低于采用電解除磷與加藥除磷的其他設(shè)備。6號設(shè)備采用兼氧膜生物反應(yīng)器工藝(FMBR)，總氮達標率得分遠低于氨氮達標率得分。這主要是由于FMBR需要較高的運營水平，才能保證兼氧環(huán)境下同步硝化反硝化的順利進行。一旦反硝化細菌成為劣勢菌群，就會導(dǎo)致硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮的積累，導(dǎo)致出水TN超標，TN達標率評分低于NH3-N達標率評分。

圖3 各一體化處理設(shè)備出水達標率得分

經(jīng)濟特征指標得分情況如圖4所示，1號設(shè)備采用三級AO工藝，噸水基建成本較高，得分較低，其他各項指標得分居中。2號設(shè)備采用SBR工藝，流程簡單，設(shè)備噸水價格最 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、4號、6號設(shè)備采用人工濕地強化除磷，噸水物耗最 低，得分最高。

圖4 各一體化處理設(shè)備經(jīng)濟特征指標得分

綜合評估技術(shù)特征和經(jīng)濟特征，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AO工藝，出水水質(zhì)穩(wěn)定達標、工藝簡單、運維簡便，綜合得分最高。6#設(shè)備采用FMBR工藝，噸水電耗較低，但實際運行過程中工藝運維難度較大，綜合得分最 低；后期可通過配套遠程運維模塊，提高設(shè)備在線運維技術(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)國家標準有待進一步完善。已有行業(yè)標準《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），團體標準《小型生活污水處理設(shè)備標準》(T/CCPITCUDC-001-2021)僅對設(shè)備的外觀、材質(zhì)、強度、密封性、防腐、電氣安全、抗水量沖擊及檢驗方法等基本性能進行了相關(guān)規(guī)定。《農(nóng)村生活污水處理設(shè)施運行效果評價技術(shù)要求》（GB/T 40201-2021）提供了農(nóng)村生活污水處理設(shè)施運行效果的評價規(guī)范，可用以評估處理設(shè)施的運行狀況。上述標準對不同設(shè)備的經(jīng)濟性能、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。本跟蹤評估研究通過對一體化處理設(shè)備一年運行期技術(shù)、經(jīng)濟特征的記錄與分析，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)備的評估體系，針對長江下游地區(qū)典型村莊的評估結(jié)果顯示：



（1）不同工藝流程在不同評估指標上各有優(yōu)劣，工藝流程不能準確地反映農(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)備評估表現(xiàn)的關(guān)鍵指標是TP達標率、運行費用與維護費用（經(jīng)濟特征）。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維費用是關(guān)鍵影響因素。



根據(jù)評估結(jié)果結(jié)合業(yè)內(nèi)專家咨詢意見，針對農(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)村人口流動性較大，生活污水水量、水質(zhì)波動明顯，一體化處理設(shè)備應(yīng)優(yōu)先選擇耐沖擊負荷性高的處理設(shè)備。對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分散，后期運維成本較高。設(shè)備選擇應(yīng)優(yōu)先考慮可靠性高、運維需求低、智慧化程度高（可實現(xiàn)或易于實現(xiàn)遠程監(jiān)控、遠程數(shù)據(jù)采集傳輸以及遠程設(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、風機有專門隔音處置的設(shè)備。




微信對原文有修改。原文標題：農(nóng)村生活污水一體化處理設(shè)備跟蹤評估；作者：郜闊、楊紅、趙慶良、張婷、陳煜；作者單位：上?？睖y設(shè)計研究院有限公司、哈爾濱工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院、長江生態(tài)環(huán)保集團有限公司?？窃凇督o水排水》2023年S1。