氯堿工業(yè)（電石法PVC）污染防治最佳可行技術(shù)評(píng)估

田　　新，邱運(yùn)仁，楊兆光

（中南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410083）

氯堿工業(yè)（電石法PVC）污染防治最佳可行技術(shù)評(píng)估

田新，邱運(yùn)仁，楊兆光

（中南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410083）

根據(jù)聚氯乙烯生產(chǎn)污染防治技術(shù)專家調(diào)查表，對(duì)備選技術(shù)調(diào)研、評(píng)估，采用層次分析法確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，用yaahp（Yet Another AHP）軟件對(duì)各專家的評(píng)估結(jié)果進(jìn)行“群決策”，求得綜合權(quán)重，從而遴選出污染防治最佳可行技術(shù)。

聚氯乙烯，污染防治；最佳可行技術(shù)；專家咨詢法；層次分析法

中國(guó)“缺油、貧氣、富煤”的能源結(jié)構(gòu)決定了中國(guó)聚氯乙烯生產(chǎn)以電石法為主要方法，由于中國(guó)聚氯乙烯生產(chǎn)技術(shù)及污染治理技術(shù)種類(lèi)繁多，使得企業(yè)在技術(shù)選取上產(chǎn)生偏差、導(dǎo)致成本增加或污染加重。因此，對(duì)氯堿工業(yè)（聚氯乙烯）污染防治技術(shù)進(jìn)行評(píng)估，以遴選出最佳可行技術(shù)，對(duì)氯堿企業(yè)進(jìn)行工藝技術(shù)的選擇提供重要參考，對(duì)中國(guó)氯堿工業(yè)和環(huán)境保護(hù)部門(mén)污染防治技術(shù)的選擇與確定具有重要意義。

層次分析法（AHP）是一種將與決策有關(guān)的元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次，在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行定性和定量分析的決策方法［1-3］。專家咨詢法（又稱德菲爾法）于1964年被美國(guó)蘭德公司首次用于技術(shù)預(yù)測(cè)，尤其在客觀資料不足或數(shù)據(jù)缺乏的情況進(jìn)行技術(shù)篩選［4］。

本文通過(guò)分析中國(guó)氯堿工業(yè)聚氯乙烯生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀，利用專家咨詢法結(jié)合層次分析法（AHP）確定氯堿行業(yè)（聚氯乙烯）污染防治可行技術(shù)中各因素的權(quán)重，對(duì)聚氯乙烯生產(chǎn)過(guò)程中污染防治技術(shù)進(jìn)行評(píng)估與篩選，提出了中國(guó)氯堿工業(yè)（聚氯乙烯）污染防治的最佳可行技術(shù)。

1　污染防治最佳可行技術(shù)評(píng)估指標(biāo)體系構(gòu)建

污染防治最佳可行技術(shù)（BAT）中“最佳”指以最有效的方式，從整體上實(shí)現(xiàn)高水平的環(huán)境保護(hù)?！翱尚小敝冈摷夹g(shù)不論是否已在本地區(qū)或國(guó)家使用或出現(xiàn)，其發(fā)展程度可以滿足工業(yè)的相關(guān)要求。“技術(shù)”不僅指技術(shù)本身，還包括設(shè)計(jì)、建設(shè)、維護(hù)、運(yùn)行以及退役所使用的工藝和方式［5］。

氯堿工業(yè)（聚氯乙烯）污染防治最佳可行技術(shù)評(píng)估指標(biāo)體系分為清潔生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)體系和末端治理技術(shù)指標(biāo)體系。選取資源能源消耗、經(jīng)濟(jì)效益、污染物控制、技術(shù)可靠性為一級(jí)指標(biāo)，然后分別對(duì)各一級(jí)指標(biāo)細(xì)化得到二級(jí)指標(biāo)，主要包括工藝先進(jìn)性、穩(wěn)定性、實(shí)用性、投資成本、運(yùn)行成本等二級(jí)指標(biāo)，但在建立二級(jí)指標(biāo)時(shí)，需根據(jù)不同工序的特點(diǎn)以及排污特征適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整和取舍。清潔生產(chǎn)技術(shù)和末端治理技術(shù)評(píng)估指標(biāo)體系框架分別見(jiàn)圖1、圖2。

2　聚氯乙烯生產(chǎn)和污染治理備選技術(shù)

電石法法生產(chǎn)聚氯乙烯工藝主要包括幾大工序：乙炔發(fā)生工序、氯化氫生產(chǎn)工序、氯乙烯合成工序、氯乙烯精餾工序、氯乙烯聚合工序、聚氯乙烯汽提工序、聚氯乙烯干燥工序。而末端污染治理包括：電石粉塵處理、廢汞觸媒處理、含汞廢水處理［6-8］、精餾尾氣處理、PVC離心母液處理［9-11］，電石法聚氯乙烯清潔生產(chǎn)技術(shù)及污染防治技術(shù)分別見(jiàn)表1、表2。

圖1　清潔生產(chǎn)技術(shù)評(píng)估指標(biāo)體系

圖2　末端污染治理技術(shù)評(píng)估指標(biāo)體系

表1　電石法聚氯乙烯清潔生產(chǎn)技術(shù)

表2　電石法聚氯乙烯污染治理技術(shù)

3　污染防治最佳可行技術(shù)評(píng)估

按照層次分析法解決決策問(wèn)題的步驟，需對(duì)已建指標(biāo)體系各級(jí)指標(biāo)的重要程度進(jìn)行重要度分析，構(gòu)造判別矩陣，求得各指標(biāo)權(quán)重；然后利用YAAHP軟件“群決策”求得綜合權(quán)重；最后由各指標(biāo)綜合權(quán)重結(jié)合技術(shù)指標(biāo)評(píng)分計(jì)算各技術(shù)綜合得分，得到技術(shù)的優(yōu)劣順序，具體步驟如下。

3.1構(gòu)造判別矩陣

根據(jù)層次分析法的工作程序，首先需建立兩兩比較矩陣，即在各平行指標(biāo)之間進(jìn)行一對(duì)一的比較，這種比較是決策者主觀偏好的具體體現(xiàn)，兩兩比較采用9級(jí)比例標(biāo)尺，具體評(píng)分規(guī)則見(jiàn)表3。

表3　AHP評(píng)分規(guī)則

兩兩比較判斷矩陣的形式為：

其中，aij＞0，aij=1/aji，aii=ajj=1（i，j=1，2，3，…，n）

3.2特征根法求指標(biāo)權(quán)重

對(duì)于正反矩陣A=（aij）n×n，存在唯一最大特征值λmax以及相對(duì)應(yīng)的特征向量ω，將該特征向量標(biāo)準(zhǔn)化處理即得到對(duì)應(yīng)的權(quán)重值。

3.3矩陣一致性檢驗(yàn)

對(duì)求出的特征向量進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，當(dāng)一致性比率參數(shù)CR小于0.1時(shí)，則認(rèn)為判別矩陣通過(guò)一致性檢驗(yàn)。

CR定義為一致性比例，計(jì)算公式為：

RI為隨機(jī)一致性指標(biāo)，部分?jǐn)?shù)值見(jiàn)表4。

當(dāng)CR=0時(shí)，即λmax=n，矩陣具有完全一致性，當(dāng)CR＜0.1時(shí)，矩陣具有滿意一致性，而當(dāng)CR＞0.1時(shí)，則不符合一致性，此時(shí)，需對(duì)矩陣進(jìn)行一致性修正。

表4　隨機(jī)一致性指標(biāo)RI

3.4專家群決策分析

以上計(jì)算方法是基于單一矩陣數(shù)據(jù)的計(jì)算，為了集合行業(yè)專家的智慧，使調(diào)查結(jié)果具有更高可信度，共邀請(qǐng)20位氯堿工業(yè)的專家參與權(quán)重打分，即采用了“群決策”的方式。

YAAHP（Yet Another AHP）層次分析法軟件不僅能簡(jiǎn)化單個(gè)矩陣權(quán)重的計(jì)算，更能解決 “群決策”求權(quán)重的問(wèn)題。只要按相關(guān)操作規(guī)程操作即可，操作者只需了解簡(jiǎn)單的層次分析法知識(shí)即可進(jìn)行操作。另一方面，該軟件能自動(dòng)檢驗(yàn)和調(diào)整矩陣的不一致性，無(wú)需人工判斷和修正，大大減少了人的工作量。本文的研究就采用了最新的yaahp10.0版本進(jìn)行運(yùn)算。

3.5加權(quán)

將由軟件處理后得到的各指標(biāo)綜合權(quán)重ω和各備選技術(shù)的平均得分xi進(jìn)行加權(quán)處理，即可以得出該項(xiàng)技術(shù)的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果值：

3.6評(píng)估結(jié)果

根據(jù)專家群決策分析結(jié)果，從被選技術(shù)中按綜合得分高低篩選出排名居于前2或3位的技術(shù)為最佳可行技術(shù)。氯堿工業(yè)（聚氯乙烯）污染防治最佳可行技術(shù)包括工藝過(guò)程污染防治最佳可行技術(shù)和污染治理技術(shù)，前者包括乙炔發(fā)生工序、氯化氫生產(chǎn)工序、氯乙烯合成工序、氯乙烯精餾工序、氯乙烯聚合工序、聚氯乙烯汽提工序、聚氯乙烯干燥工序的最佳可行技術(shù)，后者主要包括電石粉塵處理技術(shù)、廢汞觸媒處理技術(shù)、含汞廢水處理技術(shù)、精餾尾氣處理技術(shù)、離心母液處理技術(shù)的最佳可行技術(shù)。聚氯乙烯生產(chǎn)污染防治最佳可行技術(shù)工藝組合見(jiàn)圖3。

圖3　聚氯乙烯生產(chǎn)污染防治最佳可行技術(shù)工藝組合

4　結(jié)語(yǔ)

通過(guò)調(diào)研得到聚氯乙烯生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)工序的備選技術(shù)，然后結(jié)合層次分析法和專家咨詢法對(duì)各備選技術(shù)進(jìn)行篩選，提出了聚氯乙烯生產(chǎn)污染防治的最佳可行技術(shù)及其工藝組合，為中國(guó)氯堿工業(yè)聚氯乙烯生產(chǎn)企業(yè)污染防治的清潔生產(chǎn)工藝和污染排放達(dá)標(biāo)提供技術(shù)指導(dǎo)。

［1］Al－Harbi K M A．Application of the AHP in project management．International Journal of Project Management，2001，19（1）：19－27．

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［3］郭金玉，張忠彬，孫慶云，等．層次分析法的研究與應(yīng)用．中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2008，18（5）：148－153．

［4］Custer R L，Scarcella J A，Stewart B R．The Modified Delphi Technique－A Rotational Modification．Journal of Vocational and Technical Education，1999，15（2）：50－58．

［5］O＇Malley V．The Integrated Pollution Prevention and Control（IPPC）Directiveanditsimplicationsfortheenvironmentand industrial activities in Europe1．Sensors and Actuators B：Chemical，1999，59（2-3）：78－82．

［6］王小昌，李國(guó)棟，李春華，等．電石法聚氯乙烯含汞廢水處理．聚氯乙烯，2013，（04）：42－44．

［7］袁建軍，盧英華．高選擇性重組基因工程菌治理含汞廢水的研究．泉州師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，（06）：71－75．

［8］楊興娟，史志偉，李開(kāi)明，等．含汞廢水復(fù)合硫化法處理工藝．聚氯乙烯，2013，（12）：40－43．

［9］吳禮定，曾波．PVC離心母液處理方案．中國(guó)氯堿，2012，（06）：12－13．

［10］杜建銀．PVC離心母液處理技術(shù)方案的分析探討．聚氯乙烯，2010，（07）：42－44．

［11］史志偉，張宏超，李開(kāi)明，等．PVC離心母液回用新工藝．中國(guó)氯堿，2011，（08）：21－23．

Assessment on best available technologies of pollution prevention and control for PVC production by calcium carbide method of chlor-alkali industry

TIAN xin，QIU Yun-ren，YANG Zhao-guang
（College of Chemistry and Chemical Engineering，Central south university，Changsha 410083，China）

Expert consultation method，analytic hierarchy process（AHP），and YAAHP（Yet Another AHP）software have been used to assess the present available technologies of pollution prevention and control for production of polyvinyl chloride（PVC）of chlor-alkali industry in China.The weight of each evaluation index is determined by analytic hierarchy process（AHP）on the basis of expert questionnaires，and the comprehensive weights are calculated according to the YAAHP software evaluation results of the experts“group decision”，and best available technologies of pollution prevention and control have been obtained.

polyvinyl chloride（PVC）；pollution prevention and control；expert consultation method；analytic hierarchy process

TQ325.3

B

1009-1785（2016）08-0028-04

國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)：典型重金屬污染防治技術(shù)評(píng)估研究及示范（2013ZX07504-001）

2015-11-30