第32 卷第9 期
2012 年9 月
環(huán) 境 科 學(xué) 學(xué) 報
Acta Scientiae Circumstantiae
Vol. 32,No. 9
Sep. , 2012
基金項(xiàng)目: 國家科技重大專項(xiàng)(No. 2009ZX07632-02-03,2009ZX07106-03-01); 國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No. 70901035); 環(huán)保公益性行業(yè)科研
專項(xiàng)(No. 201109024)
Supported by the National Science and Technology Major Special Projects (No. 2009ZX07632-02-03, 2009ZX07106-03-01), the National Natural
Science Foundation of China (No. 70901035) and the Special Fund for Public Service Sector of Environmental Protection(No. 201109024)
作者簡介: 夏訓(xùn)峰(1968—),男,副研究員(博士), E-mail: xiaxunfengg@ sina. com; ∗通訊作者(責(zé)任作者)
Biography: XIA Xunfeng(1968—), male, associate professor (Ph. D. ), E-mail: xiaxunfengg@ sina. com; ∗Corresponding author
夏訓(xùn)峰,王明新,閔慧,等. 2012. 基于模糊優(yōu)劣系數(shù)法的農(nóng)村生活污水處理技術(shù)優(yōu)選評價方法[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報,32(9):2287-2293
Xia X F,Wang M X, Min H, et al. 2012. Rural sewage treatment technology evaluation method based on fuzzy advantages and disadvantages coefficient
[J]. Acta Scientiae Circumstantiae,32(9):2287-2293
基于模糊優(yōu)劣系數(shù)法的農(nóng)村生活污水處理技術(shù)優(yōu)選
評價方法
夏訓(xùn)峰1,∗,王明新2,閔慧2,席北斗1
1. 中國環(huán)境科學(xué)研究院, 北京100012
2. 常州大學(xué)環(huán)境與安全工程學(xué)院, 常州213164
收稿日期:2011-12-11 修回日期:2012-03-15 錄用日期:2012-04-06
摘要:農(nóng)村生活污水處理設(shè)施示范推廣中,對技術(shù)方案進(jìn)行定量優(yōu)選評價有助于提高決策的科學(xué)性. 為此,本文建立了一個考慮了技術(shù)經(jīng)濟(jì)性、
有效性和適宜性的農(nóng)村生活污水處理技術(shù)評價指標(biāo)體系,評價指標(biāo)包括有機(jī)物去除率、氨氮去除率、總磷去除率、基建成本、運(yùn)行成本、占地面
積、經(jīng)濟(jì)收益、技術(shù)穩(wěn)定度、管理方便度和生態(tài)協(xié)調(diào)度等. 同時,建立了基于模糊優(yōu)劣系數(shù)法的農(nóng)村生活污水處理技術(shù)優(yōu)選評價方法,即在備選
方案初步篩選的基礎(chǔ)上,采用本文建立的指標(biāo)體系對備選方案的技術(shù)性能和研究地區(qū)的技術(shù)需求進(jìn)行模糊賦值,構(gòu)建優(yōu)劣關(guān)系評判矩陣,計算
各方案的模糊優(yōu)劣系數(shù)并進(jìn)行排序,從而獲得最佳方案. 最后以常州市友誼村為例進(jìn)行了應(yīng)用分析. 結(jié)果發(fā)現(xiàn),評價結(jié)果符合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況.
該方法不僅考慮了農(nóng)村生活污水處理技術(shù)的性能和應(yīng)用地區(qū)對農(nóng)村生活污水處理的技術(shù)需求,更強(qiáng)調(diào)了兩者之間的匹配性,可為農(nóng)村生活污
水處理技術(shù)示范推廣提供決策分析工具.
關(guān)鍵詞:農(nóng)村生活污水;處理技術(shù);指標(biāo)體系;優(yōu)劣系數(shù)法;模糊評價
文章編號:0253-2468(2012)09-2287-07 中圖分類號:X820 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
Rural sewage treatment technology evaluation method based on fuzzy advantages
and disadvantages coefficient
XIA Xunfeng1,∗,WANG Mingxin2, MIN Hui2, XI Beidou1
1. China Environmental Science Research Institute, Beijing 100012
2. College of Environmental & Safety Engineering, Changzhou University, Changzhou 213164
Received 11 December 2011; received in revised form 15 March 2012; accepted 6 April 2012
Abstract: In demonstration and extension of rural sewage treatment processing facilities, quantified evaluation of the technology solutions can improve the
scientific nature of decisions-making. In this paper, a rural sewage treatment technology evaluation index system considering technology effectiveness,
economy and efficiency was established, and the indicators included COD Removal Efficiency, NH4+ -N Removal Efficiency, TP Removal Efficiency,
Construction Cost, Operating Cost, Land occupation Area, Economic Benefits, Technology Stability, Management Easiness Degree and Ecological
Coordination Degree. The rural sewage treatment technology evaluation method based on fuzzy advantages and disadvantages coefficient was proposed. The
method includes initially screening the alternative solutions, evaluating the technology performance and the technology demands degrees from the study area
with the indications systems and the fuzzy evaluation method, and building the pros and cons relationship matrix between the alternative solutions and
calculating the pros and cons coefficient to obtain the optional solution. A case study was conducted in Youyi Village in Changzhou City, and the
evaluation results matched the local conditions. The method considers not only the technical performance of rural sewage treatment technology, but also the
applicability of the sewage treatment for rural areas and the matching between the technology performance and the technology demand. The method can
serve as the decision analysis tool for sewage treatment technology demonstration and promotion in rural areas.
Keywords: rural sewage; treatment technology; index system; advantages and disadvantages coefficient method; fuzzy evaluation
環(huán) 境 科 學(xué) 學(xué) 報32 卷
1 引言(Introduction)
中國農(nóng)村每年產(chǎn)生的生活污水量約為80 億t,
而大部分農(nóng)村地區(qū)沒有采取任何生活污水的收集
和處理措施. 大量未經(jīng)處理的生活污水通過點(diǎn)源和
非點(diǎn)源排放,將各類污染物帶入河流,嚴(yán)重污染了
各類水源,并導(dǎo)致包括藍(lán)藻、水華等在內(nèi)的諸多生
態(tài)環(huán)境問題的出現(xiàn)(孫興旺等,2010). 因此,國家在
社會主義新農(nóng)村建設(shè)及中央農(nóng)村環(huán)境保護(hù)專項(xiàng)資
金環(huán)境綜合整治項(xiàng)目中,都把農(nóng)村生活污水處理列
為重點(diǎn)整治內(nèi)容之一,有關(guān)農(nóng)村生活污水處理技術(shù)
的研發(fā)、示范與推廣也日益受到中央和地方各級政
府的重視.
與傳統(tǒng)城市污水處理系統(tǒng)相比,農(nóng)村生活污水
在進(jìn)水水質(zhì)、變化規(guī)律及處理設(shè)施的規(guī)模、工藝及
運(yùn)行管理力量等方面都存在極大不同(譚學(xué)軍等,
2011),因此,農(nóng)村生活污水處理不能盲目套用城市
生活污水處理模式. 針對農(nóng)村生活污水產(chǎn)生與排放
特征,國內(nèi)外學(xué)者對農(nóng)村生活污水處理工藝與技術(shù)
模式進(jìn)行了深入研究(齊瑤等,2008;郭迎慶等,
2009; Sabry et al. , 2010). 為引導(dǎo)和規(guī)范農(nóng)村生活
污水處理技術(shù)的研發(fā)、示范與推廣,我國相繼發(fā)布
了《農(nóng)村生活污染防治技術(shù)政策》(國家環(huán)境保護(hù)
部,2010)和《全國六大生態(tài)區(qū)的農(nóng)村生活污水處理
技術(shù)指南》(國家住房與建設(shè)部,2010). 這些研究與
實(shí)踐為我國農(nóng)村生活污水處理提供了重要的技術(shù)
支撐,指出了農(nóng)村生活污水處理技術(shù)選擇的原則,
對于農(nóng)村生活污水處理技術(shù)工藝的選擇提供了重
要的指導(dǎo)作用. 但在實(shí)際應(yīng)用中,對于基于同類工
藝的不同處理技術(shù)的優(yōu)選,尚需進(jìn)行深入的定量評
價,因此,有學(xué)者嘗試對典型農(nóng)村生活污水處理技
術(shù)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性和成本有效性進(jìn)行評估(申穎莉
等,2009;郝前進(jìn)等,2010).
然而,農(nóng)村地區(qū)自然地理?xiàng)l件、資源環(huán)境特征
及社會經(jīng)濟(jì)狀況的空間差異性,決定了農(nóng)村生活污
水處理技術(shù)的應(yīng)用推廣必須因地制宜、分類指導(dǎo).
農(nóng)村生活污水處理技術(shù)工藝的優(yōu)選,不僅應(yīng)考慮農(nóng)
村生活污水處理技術(shù)自身的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特征,還要充
分考慮農(nóng)村生活污水處理技術(shù)對于特定地區(qū)的適
宜性及利益相關(guān)者的技術(shù)需求特征,即必須充分考
慮農(nóng)村生活污水處理技術(shù)性能特征與技術(shù)應(yīng)用地
區(qū)的技術(shù)需求特征之間的匹配性. 目前,農(nóng)村生活
污水處理技術(shù)推廣中,一般通過專家評價法來篩選
備選方案,然后進(jìn)一步論證從而選擇最終的技術(shù)方
案. 然而,具體農(nóng)村地區(qū)對農(nóng)村生活污水處理的需
求都具有多目標(biāo)的特征,且不同目標(biāo)之間往往存在
一定程度的沖突,即很難有一個技術(shù)方案的各項(xiàng)指
標(biāo)都優(yōu)于其它技術(shù)方案. 因此,對備選方案的優(yōu)選
需要有一個定量的綜合評價方法輔助決策,以提高
優(yōu)選過程的透明性及降低主觀性.
基于此,本文將在建立農(nóng)村生活污水處理技術(shù)
評價指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上,結(jié)合優(yōu)劣系數(shù)法和模糊評
價法的優(yōu)點(diǎn),對農(nóng)村生活污水處理技術(shù)的性能和應(yīng)
用地區(qū)對農(nóng)村生活污水處理技術(shù)的需求進(jìn)行模糊
賦值,基于技術(shù)方案的性能水平與應(yīng)用地區(qū)的技術(shù)
需求的匹配程度,構(gòu)造各備選方案的模糊優(yōu)劣評判
矩陣,計算各備選方案之間的優(yōu)劣關(guān)系并進(jìn)行優(yōu)劣
排序,獲得最佳方案. 旨在為農(nóng)村地區(qū)優(yōu)選先進(jìn)適
宜的生活污水處理技術(shù)提供決策分析工具.
2 方法(Methods)
2. 1 農(nóng)村生活污水處理技術(shù)的評價指標(biāo)體系
農(nóng)村生活污水處理工程設(shè)施的建設(shè)與運(yùn)行受
到自然地理?xiàng)l件和社會經(jīng)濟(jì)特征的雙重影響,因
此,在農(nóng)村生活污水處理技術(shù)的示范與推廣過程
中,技術(shù)方案的選擇不僅要考慮其先進(jìn)性,還要考
慮其對特定地區(qū)的適宜性,即綜合考慮農(nóng)村生活污
水處理技術(shù)的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和可行性.
技術(shù)的先進(jìn)性需重點(diǎn)考慮農(nóng)村生活污水處理
技術(shù)的有機(jī)物去除率和脫氮除磷效果,本文采用
COD 去除率(RCOD)、氨氮去除率(RNH4+ )和總磷去除
率(RTP)等3 個指標(biāo)來反映.
技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性主要考察農(nóng)村生活污水處理技
術(shù)的基建成本(Ccons )、運(yùn)行成本(Cope )、占地面積
(Aland)和經(jīng)濟(jì)收益(Bec). 基建成本包括污水收集設(shè)
施和處理設(shè)施的建設(shè)費(fèi)用,以日處理1 t 水的基建
成本來表示;運(yùn)行成本以日處理1 t 水的運(yùn)行成本
來表示;占地面積以能夠日處理1 t 水能力設(shè)施的
占用土地面積來表示;經(jīng)濟(jì)收益以農(nóng)村生活污水處
理設(shè)施的附加收益來表示.
技術(shù)的適宜性主要考察農(nóng)村生活污水處理技
術(shù)的技術(shù)穩(wěn)定度(Dst )、管理方便度(Dma )和生態(tài)協(xié)
調(diào)度(Dec). 技術(shù)穩(wěn)定度主要反映技術(shù)的成熟度、適
應(yīng)氣候變化的能力及耐沖擊負(fù)荷能力等,可通過考
察該項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際工程應(yīng)用中主要污染物去除效
果的變化程度來表征;管理方便度主要反映技術(shù)運(yùn)
2288
9 期夏訓(xùn)峰等:基于模糊優(yōu)劣系數(shù)法的農(nóng)村生活污水處理技術(shù)優(yōu)選評價方法
行維護(hù)的難易程度,可通過考察該項(xiàng)技術(shù)能否由農(nóng)
村居民自行運(yùn)行管護(hù)及對維護(hù)者專業(yè)技術(shù)水平的
需求程度等信息來評估;生態(tài)協(xié)調(diào)度主要反映該技
術(shù)與村莊自然地理、資源環(huán)境條件的協(xié)調(diào)性,可通
過綜合考察該技術(shù)是否充分利用了當(dāng)?shù)氐牡匦蔚?/div>
貌、土壤、水文特征等自然條件的優(yōu)勢來降低農(nóng)村
生活污水處理的成本或提高處理效果等方面的信
息來評估.
基于以上分析,并依據(jù)國家環(huán)境保護(hù)部發(fā)布的
農(nóng)村生活污染控制技術(shù)政策,結(jié)合我國農(nóng)村地區(qū)的
實(shí)際狀況,參考相關(guān)文獻(xiàn)和專家意見,對農(nóng)村生活
污水處理技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行細(xì)化和篩選,建立了農(nóng)村生
活污水處理技術(shù)三級評價指標(biāo)體系(圖1),其中,技
術(shù)有效性指標(biāo)和基建成本、運(yùn)行成本等2 個技術(shù)經(jīng)
濟(jì)性指標(biāo)可定量賦值;經(jīng)濟(jì)收益、占地面積等2 個技
術(shù)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)由于缺乏經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),技術(shù)適宜性3 個指
標(biāo)難以量化,因此,本文采用定性賦值方法給定評判
標(biāo)準(zhǔn). 在綜合國內(nèi)外農(nóng)村生活污水處理技術(shù)性能發(fā)展
現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,建立了各指標(biāo)的評價標(biāo)準(zhǔn)(表1).
圖1 農(nóng)村生活污水處理技術(shù)評價指標(biāo)體系
Fig. 1 Rural sewage treatment technology evaluation index system
表1 農(nóng)村生活污水處理技術(shù)評價標(biāo)準(zhǔn)
Table 1 Rural sewage treatment technology evaluation criteria
等級RCOD RNH4+ RTP Ccons / (元·t -1 ) Cope / (元·t -1 ) Aland Bec Dst Dma Dec
Ⅰ(差) <60% <40% <40% ≥5000 ≥0. 4 無大低難低
Ⅱ(較差) 60% ~70% 40% ~60% 40% ~60% 4000 ~5000 0. 3 ~0. 4 低較大較低較難較低
Ⅲ(中等) 70% ~80% 60% ~70% 60% ~70% 3000 ~4000 0. 3 ~0. 4 較低中等中等中等中等
Ⅳ(較好) 80% ~90% 70% ~90% 70% ~90% 2000 ~3000 0. 1 ~0. 3 較高較低較高較容易較高
Ⅴ(好) ≥90% ≥90% ≥90% <2000 <0. 1 高低高容易高
2. 2 農(nóng)村生活污水處理技術(shù)的模糊優(yōu)劣評判
優(yōu)劣系數(shù)法是一種重要的定量決策方法,它的
基本思路是對于任意兩個備選方案,分別計算它們
之間的優(yōu)系數(shù)和劣系數(shù),并引進(jìn)一對控制參數(shù),通
過對優(yōu)、劣系數(shù)與控制參數(shù)的比較和判斷來確定方
案的優(yōu)劣,這樣逐步淘汰劣方案,最后剩下一個或
幾個滿意方案(林齊寧,2002). 該種方法的優(yōu)點(diǎn)是
能從優(yōu)、劣兩個角度保證所選方案的優(yōu)越性,有著
廣泛的應(yīng)用基礎(chǔ);缺點(diǎn)是計算量大,其全過程還涉
及到核的確定、優(yōu)系數(shù)矩陣、劣系數(shù)矩陣的求得及
各種閾值、各種系數(shù)的確定(朱方霞等,2010).
農(nóng)村生活污水處理技術(shù)優(yōu)選的實(shí)踐性很強(qiáng),評
價指標(biāo)之間可能存在交叉影響,同時農(nóng)村生活污水
處理技術(shù)的需求特征也具有一定的模糊性. 因此,
采用傳統(tǒng)的優(yōu)劣系數(shù)法確定一些純理論的系數(shù)或
公式時必然存在著較大誤差. 本文采用基于模糊隸
屬度的專家打分法,利用專家經(jīng)驗(yàn)評判農(nóng)村生活污
水處理技術(shù)的技術(shù)性能和研究地區(qū)對農(nóng)村生活污
水處理技術(shù)性能的需求情況,基于技術(shù)性能水平與
技術(shù)需求的匹配程度計算各種方案之間的優(yōu)劣關(guān)
系,據(jù)此優(yōu)選出特定地區(qū)農(nóng)村生活污水處理技術(shù)的
方案,從而避開了優(yōu)劣系數(shù)法中核的確定、優(yōu)系數(shù)
矩陣、劣系數(shù)矩陣的求得及各種閾值、各種系數(shù)的
確定,有助于簡化過程、減小誤差. 下面對農(nóng)村生活
污水處理技術(shù)的模糊優(yōu)劣評判內(nèi)容與過程進(jìn)行簡
要介紹.
2. 2. 1 備選方案的初步篩選 根據(jù)目前國內(nèi)外農(nóng)
村生活污水處理技術(shù)研究和應(yīng)用現(xiàn)狀,以及國家和
地方環(huán)境保護(hù)或住建部門發(fā)布的農(nóng)村生活污水處
理技術(shù)指南,分析各種技術(shù)的性能指標(biāo)及其適用條
件,采取逐步排除的定性分析法,選取適合具體農(nóng)
村的工藝作為備選方案集.
考慮到農(nóng)村居住的分散性和村落居住的相對
集中性,我國學(xué)者將農(nóng)村生活污水處理對象劃分為
5 大單元:單戶處理單元、聯(lián)戶處理單元、村落處理
單元、聯(lián)村處理單元和并網(wǎng)處理單元(王仰斌等,
2010). 結(jié)合農(nóng)村生活污水處理技術(shù)的適宜性和經(jīng)
濟(jì)性,國內(nèi)外學(xué)者研發(fā)和總結(jié)了許多基于“厭氧+
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環(huán) 境 科 學(xué) 學(xué) 報３２ 卷
生態(tài)”工藝、“好氧＋ 生態(tài)”工藝、“厭氧＋ 好氧”工藝
及“厭氧＋ 好氧＋ 生態(tài)”工藝的農(nóng)村生活污水處理
技術(shù)（Ｋｉｍｂｅｒｌｅｙ ｅｔ ａｌ． ，２００３；Ｋａｄａｍ ｅｔ ａｌ． ，２００９；
申穎潔等，２００８；盧瞡莉等，２００９；蔣克彬等，２００９）．
總體上，近城鎮(zhèn)地區(qū)、有條件地區(qū)盡量納入市
政管網(wǎng)集中處理，遠(yuǎn)城鎮(zhèn)地區(qū)采用散戶或村落式分
散處理設(shè)施． 平原地區(qū)、住宅集中分布地區(qū)應(yīng)以村
落型（單村或聯(lián)村）處理設(shè)施為主，丘陵山區(qū)、住宅
分散分布地區(qū)應(yīng)以散戶型（單戶或聯(lián)戶）設(shè)施為主．
環(huán)境敏感區(qū)應(yīng)以有機(jī)污染物去除和脫氮除磷并重，
經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)可采用生物處理工藝或“生物?生態(tài)”
綜合處理工藝，欠發(fā)達(dá)地區(qū)可考慮采用“厭氧?生態(tài)?
還田”工藝；非環(huán)境敏感區(qū)以去除有機(jī)污染物為主，
可采用自然處理模式或“厭氧?生態(tài)”處理工藝． 庭
院養(yǎng)殖、人畜混居的農(nóng)戶應(yīng)采用“能源生態(tài)”模式．
２． ２． ２ 備選方案的技術(shù)性能判斷 采用備選方案
的技術(shù)指標(biāo)對農(nóng)村生活污水處理技術(shù)評價指標(biāo)不
同等級的滿足程度來表示備選方案的技術(shù)性能． 假
設(shè)有ｍ 個備選的農(nóng)村生活污水處理技術(shù)（ａ１ ，ａ２ ，…
ａｍ ），農(nóng)村生活污水處理技術(shù)的評價指標(biāo)共有ｎ 個
（ｂ１ ，ｂ２ ，…ｂｎ），每個指標(biāo)有ｌ 個等級（ｃ１ ，ｃ２ ，…，ｃｌ ）．
用ｘｉｊ ｋ來表示第ｉ 個備選技術(shù)對第ｊ 個指標(biāo)第ｋ 個等
級的滿足程度，本文采用１ ～ ５ 的標(biāo)度方法，最高分
為５，表示第ｉ 個備選技術(shù)完全滿足第ｊ 個指標(biāo)第ｋ
個等級的標(biāo)準(zhǔn)；最低分為０，表示第ｉ 個備選技術(shù)完
全不能滿足第ｊ 個指標(biāo)第ｋ 個等級的標(biāo)準(zhǔn)．
２． ２． ３ 研究地區(qū)的技術(shù)需求判斷 采用農(nóng)村生活
污水處理技術(shù)評價指標(biāo)不同等級對備選地區(qū)的滿
足程度來表示特定地區(qū)對農(nóng)村生活污水處理技術(shù)
的需求． 用ｕｊｋ表示農(nóng)村生活污水處理技術(shù)評價指標(biāo)
體系中，第ｊ 個指標(biāo)第ｋ 個等級對備選地區(qū)的滿足
程度，本文采用１ ～ ５ 的標(biāo)度方法，最高分為５，表示
第ｊ 個指標(biāo)第ｋ 個等級的技術(shù)性能完全滿足研究區(qū)
的需求；最低分為０，表示第ｊ 個指標(biāo)第ｋ 個等級完
全不能滿足研究區(qū)的需求．
２． ２． ４ 備選方案的優(yōu)劣關(guān)系判斷矩陣構(gòu)造 依據(jù)
備選技術(shù)的性能及其對研究區(qū)的適宜程度，構(gòu)造確
定備選方案優(yōu)劣關(guān)系矩陣Ｌ 來表示ｍ 個方案之間
的優(yōu)劣關(guān)系，具體如下：
Ｌ ＝
Ｌ１１ Ｌ１２ Ｌ１３ ． ． ． Ｌ１ｎ
Ｌ２１ Ｌ２２ Ｌ２３ ． ． ． Ｌ２ｎ
Ｌ３１ Ｌ３２ Ｌ３３ ． ． ． Ｌ３ｎ
． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．
Ｌｍ１ Ｌｍ２ Ｌｍ３ ． ． ． Ｌ
éêêêêêêë ùúúúúúúû
ｍｎ
�。ǎ保�
若Ｌｉｊ ＞ Ｌｈｊ ，表明對于第ｊ 個指標(biāo)，方案ａｉ優(yōu)于
方案ａｈ，即方案ｉ 更受研究區(qū)決策者青睞；若
Ｌｉｊ ＝ Ｌｈｊ ，表明對于第ｊ 個指標(biāo)，方案ａｉ等同于方案
ａｈ，即方案ｉ 與方案ｈ 同樣受決策者看好． 矩陣中Ｌｉｊ
的計算如式（２）所示．
Ｌｉｊ ＝ Σｌ
ｋ ＝ １
ｕ?ｊｋ ｘｉｊｋ （２）
ｕ?ｊｋ ＝ ｕｊｋ
Σｌ
ｋ ＝ １
ｕｊｋ
（３）
式中，ｕ?ｊｋ為ｕｊｋ的歸一化值．
２． ２． ５ 備選方案綜合優(yōu)劣系數(shù)的確定 采用公式
（４）來計算各備選方案的綜合優(yōu)劣系數(shù)，進(jìn)而確定
最佳方案．
Ｌｉ ＝ Σｎ
ｊ ＝ １
ｗｊ Ｌｉｊ （４）
式中，ｗｊ為第ｊ 個評價指標(biāo)的權(quán)重，可采用層次分析
法中的兩兩比較方法來確定；Ｌｉ為第ｉ 種方案的綜
合優(yōu)劣系數(shù)，根據(jù)Ｌｉ進(jìn)行方案的總排序即可得到最
佳方案．
３ 實(shí)例研究（Ｃａｓｅ ｓｔｕｄｙ）
３． １ 典型研究區(qū)概況
本研究選擇常州市武進(jìn)區(qū)洛陽鎮(zhèn)友誼村為典
型研究區(qū)，該村地處長三角下游河網(wǎng)地區(qū)，地勢平
坦，氣候濕潤溫和，屬北亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，距離城
鎮(zhèn)較遠(yuǎn)，土地資源相對豐富． 現(xiàn)有居民４４０ 人（含外
來人口），居住較為集中，全村每天約排放生活污水
６２． ４ ｍ３ ，生活污水中ＣＯＤ、氨氮、總磷含量分別約為
４００、３０ 和４ ｍｇ·Ｌ － １ ． 每家都已建成三格式化糞池或
沼氣凈化池對生活污水做初步處理，處理后的水通
過簡易地溝匯入村東、村南和村北的池塘里．
３． ２ 備選方案的篩選
研究區(qū)村落地處太湖流域，屬于環(huán)境敏感區(qū)，
對出水質(zhì)量要求較高，因此，要求農(nóng)村生活污水處
理技術(shù)方案要同時兼顧去除有機(jī)物和脫氮除磷效
果． 由于當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展水平一般，居住比較集中，河
網(wǎng)密布，應(yīng)充分利用當(dāng)?shù)刈匀簧鷳B(tài)條件，以降低建
設(shè)成本和運(yùn)行成本，可以采用聯(lián)戶式或村落式處理
系統(tǒng)和生物?生態(tài)處理工藝；基于以上分析，參考《東
南地區(qū)農(nóng)村生活污水處理技術(shù)指南（試行）》和《江
蘇省農(nóng)村生活污水處理技術(shù)和工程實(shí)例》及蘇南地
區(qū)農(nóng)村生活污水處理技術(shù)研究報道（吳磊等，２００７；
郭迎慶等，２００９；張文藝等，２０１０），提供以下４ 個備
２２９０
9 期夏訓(xùn)峰等:基于模糊優(yōu)劣系數(shù)法的農(nóng)村生活污水處理技術(shù)優(yōu)選評價方法
選方案.
A 方案:厭氧濾池-氧化塘-植物生態(tài)渠處理系
統(tǒng). 采用聯(lián)戶式處理系統(tǒng),該工藝?yán)蒙�、生態(tài)結(jié)
合技術(shù),因勢而建,無動力消耗. 厭氧濾池可利用現(xiàn)
有凈化沼氣池改建,氧化塘、生態(tài)渠利用河塘、溝渠
改建. 生態(tài)渠通過種植經(jīng)濟(jì)類的水生植物(如水芹、
空心菜等),可產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益.
B 方案:塔式蚯蚓生態(tài)濾池-人工濕地處理系
統(tǒng). 采用村落式處理系統(tǒng),污水經(jīng)管網(wǎng)匯集后進(jìn)入
厭氧消解池,較大的固體雜物經(jīng)格柵濾除后進(jìn)入集
水池,污水通過污水泵提升至塔式蚯蚓生態(tài)濾池.
蚯蚓生態(tài)濾池的出水進(jìn)入人工濕地系統(tǒng),進(jìn)行二次
處理.
C 方案:地下土壤滲濾處理系統(tǒng). 采用村落式處
理系統(tǒng),污水先經(jīng)化糞池或其它預(yù)處理構(gòu)筑物去除
大型懸浮物,然后通過布水管和毛細(xì)材料的虹吸作
用,將污水均勻分布于根據(jù)現(xiàn)場土質(zhì)人工配制的通
水透氣性能良好的人工土壤中,在此過程中,部分
污染物由于在毛細(xì)作用下上升速度不同也與水
分離.
D 方案:植物浮島濕地處理系統(tǒng). 利用村東、村
南和村北的天然池塘,建立植物浮島生態(tài)系統(tǒng),植
物可采用女貞、小葉女貞、紅冬青和蕙蘭等,同時進(jìn)
行間歇曝氣以加速水體復(fù)氧過程,恢復(fù)和增強(qiáng)水體
中好氧微生物的活力,可顯著提高對有機(jī)物和氨氮
的處理效果(張文藝等,2010).
3. 3 備選方案的技術(shù)指標(biāo)
根據(jù)備選方案的技術(shù)性能特征,評判4 個農(nóng)村
生活污水處理技術(shù)備選方案對評價指標(biāo)體系中各
指標(biāo)評價等級的滿足程度,結(jié)果如表2 所示. 表中滿
分為5 分,表示該方案完全適用于該情況;最低分為
0 分,表示該方案完全不適用于該情況.
表2 友誼村生活污水處理技術(shù)備選方案的性能評估
Table 2 Rural sewage treatment technology performance evaluation in Youyi Village
評價指標(biāo)評價標(biāo)準(zhǔn)
評分結(jié)果
A B C D 評價指標(biāo)評價標(biāo)準(zhǔn)
評分結(jié)果
A B C D
RCOD Ⅰ 5 5 5 5 Bec Ⅰ 5 5 5 5
Ⅱ 5 5 5 5 Ⅱ 3 0 0 4
Ⅲ 5 5 5 5 Ⅲ 1 0 0 3
Ⅳ 5 5 3 5 Ⅳ 0 0 0 2
Ⅴ 0 0 0 3 Ⅴ 0 0 0 1
RNH4+ Ⅰ 5 5 5 5 Aland Ⅰ 5 5 5 5
Ⅱ 5 5 5 5 Ⅱ 5 5 5 5
Ⅲ 5 5 4 5 Ⅲ 5 5 5 5
Ⅳ 3 5 3 3 Ⅳ 5 5 3 4
Ⅴ 0 1 1 0 Ⅴ 3 3 2 3
RTP Ⅰ 5 5 5 5 Dst Ⅰ 5 5 5 5
Ⅱ 5 5 5 5 Ⅱ 5 4 5 5
Ⅲ 5 5 5 3 Ⅲ 5 3 4 5
Ⅳ 3 5 4 0 Ⅳ 4 2 3 5
Ⅴ 1 3 3 0 Ⅴ 3 1 3 3
Ccons Ⅰ 5 5 5 5 Dma Ⅰ 5 5 5 5
Ⅱ 5 5 0 5 Ⅱ 5 5 5 4
Ⅲ 5 5 0 5 Ⅲ 5 5 5 3
Ⅳ 5 3 0 3 Ⅳ 3 3 4 2
Ⅴ 3 0 0 0 Ⅴ 1 1 3 1
Cope Ⅰ 5 5 5 5 Dec Ⅰ 5 5 5 5
Ⅱ 5 5 5 5 Ⅱ 5 5 5 5
Ⅲ 5 4 5 5 Ⅲ 5 4 5 5
Ⅳ 4 3 3 3 Ⅳ 4 3 3 5
Ⅴ 3 0 0 0 Ⅴ 3 2 1 4
2291
環(huán) 境 科 學(xué) 學(xué) 報３２ 卷
３． ４ 研究地區(qū)的技術(shù)要求
依據(jù)友誼村的生活污水水量水質(zhì)特征及該村
的庭院、村落的自然地理?xiàng)l件與社會經(jīng)濟(jì)狀況，評
判１０ 個指標(biāo)的不同等級對該村農(nóng)村生活污水處理
的滿足程度并進(jìn)行模糊隸屬度打分，結(jié)果見表３．
表３ 友誼村農(nóng)村生活污水處理技術(shù)的需求特征評估
Ｔａｂｌｅ ３�。遥酰颍幔� ｓｅｗａｇｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｄｅｍａｎｄ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｉｎ Ｙｏｕｙｉ Ｖｉｌｌａｇｅ
評價
指標(biāo)
評價
標(biāo)準(zhǔn)
滿足
程度
評價
指標(biāo)
評價
標(biāo)準(zhǔn)
滿足
程度
評價
指標(biāo)
評價
標(biāo)準(zhǔn)
滿足
程度
評價
指標(biāo)
評價
標(biāo)準(zhǔn)
滿足
程度
評價
指標(biāo)
評價
標(biāo)準(zhǔn)
滿足
程度
ＲＣＯＤ Ⅰ ０ ＲＮＨ４＋ Ⅰ ０ ＲＴＰ Ⅰ ０ Ｃｃｏｎｓ Ⅰ ０ Ｃｏｐｅ Ⅰ ０
Ⅱ ０ Ⅱ ３ Ⅱ ０ Ⅱ ０ Ⅱ ３
Ⅲ ３ Ⅲ ５ Ⅲ ３ Ⅲ ３ Ⅲ ５
Ⅳ ５ Ⅳ ５ Ⅳ ５ Ⅳ ４ Ⅳ ５
Ⅴ ５ Ⅴ ５ Ⅴ ５ Ⅴ ５ Ⅴ ５
Ｂｅｃ Ⅰ ３ Ａｌａｎｄ Ⅰ ０ Ｄｓｔ Ⅰ ０ Ｄｍａ Ⅰ ０ Ｄｅｃ Ⅰ ０
Ⅱ ４ Ⅱ １ Ⅱ ０ Ⅱ ０ Ⅱ ０
Ⅲ ５ Ⅲ ３ Ⅲ ３ Ⅲ ３ Ⅲ ３
Ⅳ ５ Ⅳ ５ Ⅳ ５ Ⅳ ５ Ⅳ ５
Ⅴ ５ Ⅴ ５ Ⅴ ５ Ⅴ ５ Ⅴ ５
３． ５ 備選方案的優(yōu)劣關(guān)系矩陣
根據(jù)公式（３）計算得到各評價指標(biāo)等級對研究
區(qū)技術(shù)需求的隸屬度，由公式（２）和表１ 數(shù)據(jù)計算
得到４ 個備選方案的優(yōu)劣關(guān)系矩陣如下：
Ｌ ＝
３． ０８ ３． ０６ ２． ６９ ４． １７ ４． １７ １． ４５ ４． ２９ ３． ５７ ２． ５０ ３． ８５
３． ０８ ３． ８９ ４． ２３ ２． ２５ ２． ７８ ０． ６８ ４． ２９ １． ７１ ２． ５０ ２． ８５
２． ３１ ３． ０６ ３． ８５ ０． ００ ３． ０６ ０． ６８ ３． ２１ ３． ００ ３． ５７ ２． ６９
２． ３１ １． ９４ １． ０８ ２． ２５ ４． ４４ ２． ７７ ３． ９３ ３． ９３ １． ７１ ４．
éêêêêë
ùúúúúû
６２
（５）
３． ６ 評價指標(biāo)的權(quán)重
應(yīng)用層次分析法對Ｂ 層相對Ａ 層及Ｃ 層相對
Ｂ 層的權(quán)重值進(jìn)行了計算，最后計算得到了Ｃ 層指
標(biāo)相對Ａ 層指標(biāo)的權(quán)重值，具體見表４．
表４ 農(nóng)村生活污水處理技術(shù)評價指標(biāo)的權(quán)重值
Ｔａｂｌｅ ４�。祝澹椋纾瑁� ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ ｉｎ ｒｕｒａｌ ｓｅｗａｇｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ
Ｃ 層／ Ｂ 層Ｂ１ Ｂ２ Ｂ３
０． ４００ ０． ４００ ０． ２００
Ｃ 層總排序
權(quán)重值
Ｃ１ ０． ６００ ０． ２４０
Ｃ２ ０． ２００ ０． ０８０
Ｃ３ ０． ２００ ０． ０８０
Ｃ４ ０． ４００ ０． １６０
Ｃ５ ０． ４００ ０． １６０
Ｃ６ ０． １００ ０． ０４０
Ｃ７ ０． １００ ０． ０４０
Ｃ８ ０． ３３３ ０． ０６７
Ｃ９ ０． ３３３ ０． ０６７
Ｃ１０ ０． ３３３ ０． ０６７
３． ７ 備選方案的綜合優(yōu)劣系數(shù)
采用公式（４）計算得到以上４ 種備選方案最終
的綜合優(yōu)劣系數(shù)分別為３． ４２、２． ８６、２． ３７ 和３． １２，
即Ａ 方案綜合優(yōu)劣系數(shù)最高，推薦為友誼村的農(nóng)村
生活污水處理技術(shù)方案．
４ 結(jié)論（Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ）
１）本文建立了一個能夠反映技術(shù)有效性、技術(shù)
經(jīng)濟(jì)性及技術(shù)適宜性的農(nóng)村生活污水處理技術(shù)評
價指標(biāo)體系，結(jié)果表明，該指標(biāo)體系不僅能評價農(nóng)
村生活污水處理技術(shù)的性能水平，也可評價農(nóng)村生
活污水處理技術(shù)對特定地區(qū)的適宜程度，可為農(nóng)村
生活污水技術(shù)示范、推廣項(xiàng)目優(yōu)選評價先進(jìn)、適用
的技術(shù)方案．
２）本文建立的基于模糊優(yōu)劣系數(shù)的農(nóng)村生活
污水處理技術(shù)優(yōu)選評價方法，可通過評判農(nóng)村生活
污水處理技術(shù)的性能水平與應(yīng)用地區(qū)對農(nóng)村生活
污水處理的技術(shù)需求特征的匹配程度來評判技術(shù)
方案的優(yōu)劣關(guān)系，在此基礎(chǔ)上測算各備選方案的優(yōu)
劣系數(shù)從而得到最佳方案． 與其它方法不同的是，
該方法更強(qiáng)調(diào)農(nóng)村生活污水處理的適用性，有助于
２２９２
9 期夏訓(xùn)峰等:基于模糊優(yōu)劣系數(shù)法的農(nóng)村生活污水處理技術(shù)優(yōu)選評價方法
提高農(nóng)村生活污水處理技術(shù)的推廣應(yīng)用效果.
3)對常州市友誼村的實(shí)例分析表明,本文所建
立的評價方法的應(yīng)用具有較好的合理性,能夠反映
當(dāng)?shù)氐膶?shí)際狀況,可為農(nóng)戶與村落尺度的農(nóng)村生活
污水處理技術(shù)示范、推廣項(xiàng)目提供優(yōu)選評價與決策
分析.
責(zé)任作者簡介:夏訓(xùn)峰(1968—),男,博士,副研究員,主要
從事農(nóng)村水污染控制技術(shù)研究. E-mail: xiaxunfengg @
sina. com.
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