污水處理廠運(yùn)營管理評價和工程應(yīng)用研究

王希

（江蘇省核工業(yè)二七二地質(zhì)大隊(duì)；江蘇核工業(yè)格林水處理有限責(zé)任公司）

【摘要】城鎮(zhèn)污水處理廠是城鎮(zhèn)民眾生活不能缺少的基礎(chǔ)設(shè)置，關(guān)系著人們的生活環(huán)境。但是當(dāng)前很多污水處理廠的資源利用率較低，造成水資源的浪費(fèi)和二次污染，極大的削弱了污水處理的社會功能。為了便于污水處理、節(jié)約污水處理成本、提升經(jīng)濟(jì)效益等，相關(guān)學(xué)者提出了污水處理廠的運(yùn)營管理評價模式。

【關(guān)鍵詞】污水處理廠 評價模型 工程應(yīng)用 運(yùn)營管理

污水處理廠的科學(xué)管理對實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展及保護(hù)地球的水資源有著重要意義。污水處理廠的運(yùn)營質(zhì)量同污水處理廠采用的處理規(guī)模、工藝、進(jìn)水污染度、出水標(biāo)準(zhǔn)等都存在緊密的聯(lián)系。但是我國針對污水處理廠缺乏有效的管理評價體系，造成我國污水處理廠的運(yùn)營效率較低、管理體系不完善和出水質(zhì)量差等。國外對污水處理廠的評價管理經(jīng)歷了三個階段，并且積累了大量的經(jīng)驗(yàn)。本文針對當(dāng)前污水處理評價管理內(nèi)常用模型，指出其中的優(yōu)缺點(diǎn)，并且提出解決方法，結(jié)合實(shí)例，針對性指出怎樣提升模型的精度，優(yōu)化模型，實(shí)現(xiàn)其同實(shí)際污水處理運(yùn)營匹配，借助模型評價快速和準(zhǔn)確的向當(dāng)?shù)卣跋嚓P(guān)人員提供建議，進(jìn)一步促進(jìn)污水處理的穩(wěn)定、環(huán)保和節(jié)能的運(yùn)行。

一、國內(nèi)外污水處理廠的評價管理

隨著人們的環(huán)境保護(hù)意識增強(qiáng)，很多相關(guān)人士開始重點(diǎn)研究污水處理的評價管理，其主要經(jīng)歷的階段為：早期動力學(xué)階段、統(tǒng)計(jì)分析階段和數(shù)據(jù)驅(qū)動建模階段。最早的動力學(xué)模型主要是研究微生物化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，隨后構(gòu)建微生物對生化指標(biāo)的去除率模型，預(yù)測水質(zhì)，間接評價管理污水處理，但是該模式會受到很多因素的影響而被淘汰；統(tǒng)計(jì)分析模型主要是在2000年以后，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)得到了快速的發(fā)展；數(shù)據(jù)驅(qū)動模型逐漸成為當(dāng)前最常用的方法，主要是針對不確定因子，展開合理預(yù)測和估計(jì)，從而開展污水處理評價管理。

二、工程應(yīng)用

工程實(shí)例1：Singh K.P.使用PLSR、ANN和PRM等模型對印度污水處理開展預(yù)測及評價管理。運(yùn)用以上三種模型，采用進(jìn)水指標(biāo)BOD、TKN、COD、氨氮等數(shù)據(jù)資料來預(yù)測水指標(biāo)BOD和COD，從而實(shí)現(xiàn)污水處理的評價管理。實(shí)驗(yàn)內(nèi)采用一年的144組數(shù)據(jù)，其中，72組數(shù)據(jù)用來訓(xùn)練，36組是進(jìn)行驗(yàn)證，36組數(shù)據(jù)主要用來預(yù)測。最終結(jié)果顯示，三種模型都可以滿足要求，并且神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型要比多項(xiàng)式回歸分析好，多項(xiàng)式回歸分析要比偏最小二乘法好，其中最佳的模型是ANN模型。各項(xiàng)評價指標(biāo)都很理想。最終得到ANN是當(dāng)前評價污水處理內(nèi)的最佳方法。

工程實(shí)例2：David等人采用熵權(quán)物元法針對以下三個方面來評價污水處理：水質(zhì)指標(biāo)、操作成本和環(huán)境好效益。該方法對污水處理的預(yù)測評價主要是采用權(quán)重計(jì)算和歐式貼近度展現(xiàn)。在環(huán)境效益評價指標(biāo)的權(quán)重更大、運(yùn)行成本評價指標(biāo)的權(quán)重將會更小，而污水處理評價指數(shù)將會更高。David由模型數(shù)據(jù)計(jì)算最優(yōu)從屬物元矩陣，分析各種因素對水廠運(yùn)營質(zhì)量權(quán)重，結(jié)果顯示總氮去除率和污泥餅產(chǎn)生量對污水處理廠的運(yùn)營管理存在較大的影響，間接證實(shí)了明硝化反硝化微生物、脫水藥劑和工藝條件等對污水處理的運(yùn)營管理影響較大，歐式貼近度主要是對評價結(jié)果進(jìn)行表述，貼近度越大就說明結(jié)果越好。歐式貼近度因?yàn)槟：镌椒椒ê椭笜?biāo)權(quán)重計(jì)算得出，對此歐式貼近度能夠反映污水處理廠的綜合評價。

但是需要指出的是熵權(quán)物元法評價和實(shí)際運(yùn)行兩種結(jié)果有一定偏差，對此使用歐式貼近度當(dāng)成評價指標(biāo)，并不十分可靠。另外，雖然該模型存在很好的適用性和準(zhǔn)確定，但是現(xiàn)有模型未考慮污水處理廠規(guī)模和水量等問題，這些指標(biāo)對污水處理的評價管理是存在決定意義的，如資源回用量，環(huán)境質(zhì)量評價等對環(huán)境效益影響較大的環(huán)境效益指標(biāo)沒有進(jìn)行充分考慮，對此模型還需要進(jìn)一步的完善。

三、展望

當(dāng)前國內(nèi)外的污水處理評價管理主要有三類，ASM機(jī)理模型；PLSR、N-PLSR等模型；熵權(quán)物元法和ANN模型。由于ASM機(jī)理模型難以適應(yīng)水質(zhì)的波動，而PLS、N-PLSR等模型精度較低，對此當(dāng)前最好的方法就是熵權(quán)物元法和ANN模型。熵權(quán)物元法作為一種新的方法被運(yùn)用在污水評價管理內(nèi)，并且應(yīng)用前景十分的廣泛，但是其存在的問題并不明確，還需要進(jìn)一步的研究。ANN屬于較為成熟的模型，不管是當(dāng)前還是未來發(fā)展趨勢內(nèi)，都是污水處理評價管理內(nèi)十分重要的研究方法。

當(dāng)前，污水處理工作對于污水處理的評價還比較片面，針對運(yùn)營效率，僅僅是停留于絮凝劑的投入量、耗電量等方面，并未充分考慮運(yùn)行負(fù)荷、安全事故和人員比例等；此外，針對環(huán)境效益，國內(nèi)外的污水處理評價管理都重點(diǎn)關(guān)注的是改善水質(zhì)，并未考慮資源回用量、民眾的滿意度和對環(huán)境的影響，對此評價還比較的片面。出現(xiàn)這一情況的主要原因是：主要水質(zhì)間關(guān)系明確，容易構(gòu)建模型；當(dāng)前環(huán)境管理者對水質(zhì)指標(biāo)以外的指標(biāo)關(guān)注的很少；伴隨指標(biāo)量增加，模型會更復(fù)雜；出水水質(zhì)指標(biāo)直接反映了污水處理廠對于周圍水系的影響，效果明顯。這就導(dǎo)致污水處理評價只關(guān)注水質(zhì)，忽略運(yùn)行成本，甚至忽視有無資源回用的情況。

對此，必須要綜合考慮污水處理成本、運(yùn)營效率及環(huán)境效益等問題，積極改善國內(nèi)污水處理廠的運(yùn)行成本較高、效率地下及管理體系不夠完善等問題。進(jìn)一步完善評價指標(biāo)體系，尋找有效的污水處理評價模型。

四、小結(jié)

在環(huán)境質(zhì)量日趨惡化中，污水處理評價更加突出。在污水處理中存在很多評價模型，每個模型都存在有缺點(diǎn)，對此在使用個模型中必須要確定其適用范圍。綜合對比各個模型，當(dāng)前污水處理管理評價比較有潛力的是熵權(quán)物元法，當(dāng)前的任務(wù)是對該評價模式進(jìn)行完善，實(shí)現(xiàn)污水處理有關(guān)指標(biāo)的合理預(yù)測，進(jìn)一步優(yōu)化污水處理的評價管理。

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