余亮華，孟憲林，2，郭 亮，2，王 鵬，2

(1.哈爾濱工業(yè)大學(xué)市政環(huán)境工程學(xué)院，哈爾濱150090;2.哈爾濱工業(yè)大學(xué)城市水資源與水環(huán)境國家重點實驗室，哈爾濱150090)

技術(shù)評估是技術(shù)管理的重要手段之一，可以用來比較并選擇帶來最小負面影響和最大正面影響的技術(shù).環(huán)境技術(shù)評估作為技術(shù)評估的一個重要分支，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署的工作使其獲得了全球性的關(guān)注[1].為了促進和指導(dǎo)技術(shù)的健康發(fā)展，20世紀(jì)早期，美國和歐洲的一些國家就已經(jīng)積極開展環(huán)境技術(shù)評估工作，取得了很好的效果.我國從20世紀(jì)90年代才開始進行技術(shù)評估工作，經(jīng)過多年的發(fā)展，我國環(huán)境技術(shù)評估工作逐漸完善，為環(huán)境保護工作提供了強有力的技術(shù)支持[2].

造紙廢水主要有黑液、打漿污水和白水等，其主要特點是水質(zhì)復(fù)雜、SS和COD質(zhì)量濃度高、可生化性較差等.造紙廢水處理方法主要有物化法如氣浮、電滲析、混凝沉淀，化學(xué)氧化法如濕式氧化，生物法如生物膜、氧化溝，此外還有人工濕地等[3－5].對多種技術(shù)進行比較評估，篩選出最優(yōu)技術(shù)，對選擇與特定時期、特定地區(qū)的要求相適應(yīng)的造紙廢水處理技術(shù)有非常重要的意義[6].

目前常用的廢水處理技術(shù)評估方法有綜合評分法、費用效益分析法[7]和技術(shù)成本效益評估法[8]等.這些評估方法中應(yīng)用較多的是效益評估，亦即環(huán)境投資收益評估，將治理污水的成本與所取得的收益相比較，效費比較大的技術(shù)為優(yōu)[9].綜合評分法是采用專家打分的方式，以待評估技術(shù)的綜合得分的大小來排出先后順序，從而達到比較選擇的目的，具有較為直觀、全面、簡單、易行的特點.

本文采用綜合評分法對A地區(qū)的四種典型造紙廢水處理技術(shù)進行評估，建立了包含處理效果、費用效益、處理時間和可持續(xù)性4個方面10項評價指標(biāo)的評估指標(biāo)體系，運用層次分析求得各指標(biāo)的權(quán)重，計算了四種技術(shù)的綜合得分，從而對四種技術(shù)進行優(yōu)劣的比較.研究結(jié)果將為造紙廠選擇廢水處理技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)，同時將為工業(yè)廢水處理技術(shù)的評估方法研究提供參考.

1 造紙廢水處理技術(shù)評估方法的建立

1.1 評估指標(biāo)體系的建立

技術(shù)評估是復(fù)雜的過程，需要考慮包括技術(shù)因素、經(jīng)濟因素、社會因素與環(huán)境因素等多個方面[6].選擇造紙廠廢水處理技術(shù)作為研究對象，根據(jù)造紙廠廢水水質(zhì)水量特點、造紙廠廢水處理技術(shù)特點以及數(shù)據(jù)的搜集情況，本文選擇了包括處理效果、費用效益、處理時間和可持續(xù)性四個方面的10項評價指標(biāo)，如COD去除率、BOD去除率、色度去除率、投資成本、投資收益、水力停留時間、占地面積、二次污染率、能源消耗、藥品消耗.指標(biāo)體系層次結(jié)構(gòu)如圖1所示.

圖1 造紙廠污水處理技術(shù)評估指標(biāo)體系

1.2 指標(biāo)權(quán)重的確定

指標(biāo)權(quán)重反映了指標(biāo)的重要程度，指標(biāo)權(quán)重對評價結(jié)果有非常大的影響.本文采用層次分析法確定指標(biāo)的權(quán)重，各指標(biāo)的權(quán)重如表1所示.

表1 指標(biāo)權(quán)重

1.3 數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化

不同單位的指標(biāo)的數(shù)據(jù)不能進行直接比較，因此需要將各指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化為0～1之間的無量綱數(shù)值.標(biāo)準(zhǔn)化的方法有很多種，本文采用兩種線性標(biāo)準(zhǔn)化方法.對于定量指標(biāo)，本文采用“目標(biāo)值標(biāo)準(zhǔn)化”，計算方法如式(1)與式(2)所示;對于定性指標(biāo)，本文采用“最大值標(biāo)準(zhǔn)化”，計算方法如式(3)與式(4)所示[10].

效益型指標(biāo):

費用型指標(biāo):

費用型指標(biāo):

1.4 綜合評分

綜合評分通過加權(quán)求和計算，求得某技術(shù)的綜合評分值，按綜合評分值的大小來比較技術(shù)的優(yōu)劣，評分值越大的技術(shù)越優(yōu).計算公式如下:

其中:R為某技術(shù)的綜合評分值;Ai為第i個評價指標(biāo)的得分;Wi為第i個評價指標(biāo)的權(quán)重.

1.5 靈敏度分析

當(dāng)兩個待評估對象的綜合評分值非常接近時，靈敏度分析可以確定指標(biāo)權(quán)重或者指標(biāo)分值的變化是否會造成評估結(jié)果的顯著變化.只有當(dāng)評估結(jié)果對指標(biāo)權(quán)重和指標(biāo)分值的變化不靈敏時，評估方法才是穩(wěn)定的，否則評估方法將沒有意義.本文使用DEFINITE軟件，采用隨機值方法研究了評估結(jié)果對指標(biāo)權(quán)重和指標(biāo)分值的靈敏度[10－11].

2 方法的應(yīng)用

2.1 原始數(shù)據(jù)

選取A地區(qū)造紙廠采用的4種典型的廢水處理技術(shù)，分別是生物膜技術(shù)、化學(xué)氧化技術(shù)、氣浮技術(shù)和電滲析技術(shù)，原始數(shù)據(jù)來自于相關(guān)研究文獻[3－5]，如表2所示.

表2 廢水處理技術(shù)指標(biāo)一覽表

2.2 綜合評分結(jié)果

綜合評分結(jié)果如圖2所示.用之前所建立的評估方法對4種造紙廢水處理技術(shù)的評估結(jié)果為:氣浮技術(shù)0.72＞電滲析技術(shù)0.71＞化學(xué)氧化技術(shù)0.61＞生物膜技術(shù)0.57.造紙廢水因其具有水質(zhì)復(fù)雜、SS和COD質(zhì)量濃度高、可生化性較差等特點，因此在處理技術(shù)的選擇上不宜采用生物膜技術(shù)，而應(yīng)首選氣浮、電滲析等處理技術(shù)，評估結(jié)果充分反映了造紙廢水難于采用生化法的特點.可見，本文提出的綜合評分法對于造紙廢水處理技術(shù)的篩選與評估是可行的.

3 結(jié)果與討論

3.1 權(quán)重的影響分析

本文對各指標(biāo)采取等權(quán)以及根據(jù)各指標(biāo)在評估過程中影響程度的區(qū)別而采取不同權(quán)重的情形進行了研究，各個指標(biāo)權(quán)重相等時的評價結(jié)果為:電滲析技術(shù)0.67＞氣浮技術(shù)0.62＞化學(xué)氧化技術(shù)0.5＞生物膜技術(shù)0.49.比較兩個評價結(jié)果可以看出，不等權(quán)評價時最優(yōu)技術(shù)為氣浮技術(shù)，而等權(quán)評價時最優(yōu)技術(shù)為電滲析技術(shù);而兩個評價結(jié)果中，化學(xué)氧化技術(shù)和生物膜技術(shù)則都是分別排在第3位和第4位.

從表2中不同處理技術(shù)指標(biāo)的對比分析不難看出:氣浮技術(shù)對于COD、BOD等污染指標(biāo)的去除率要優(yōu)于電滲析技術(shù)，而造紙廢水處理中重點考慮的指標(biāo)就是COD、BOD的去除效果.如果采取等權(quán)的方法進行綜合打分，則10項指標(biāo)的重要程度相當(dāng)，沒有突出廢水治理過程中急需解決的重要問題，其評估結(jié)果則發(fā)生了首選技術(shù)的變化.而采用不等權(quán)的評估結(jié)果，由于強調(diào)了廢水治理過程中的環(huán)境污染指標(biāo)，因此對于不同指標(biāo)賦予不同的權(quán)重值，研究認為，采用不等權(quán)的評估結(jié)果更為可信和實用.

圖2 綜合評分結(jié)果

3.2 靈敏度分析

本文使用DEFINITE軟件，采用隨機值方法研究了評價結(jié)果對指標(biāo)分值和權(quán)重的靈敏度.將指標(biāo)分值和權(quán)重的數(shù)值分別逐一調(diào)整50%，即在原數(shù)值的基礎(chǔ)上增大或者減小50%，部分指標(biāo)權(quán)重與分值的變化對評價結(jié)果的影響如圖3、4所示.

3.2.1 權(quán)重值靈敏度分析

圖3 指標(biāo)權(quán)重靈敏度分析

從圖3中可以看出，COD去除率的權(quán)重變化對評價結(jié)果產(chǎn)生的影響最大，這時氣浮技術(shù)排在第1位的概率為68%，大于電滲析技術(shù)排在第1位的概率32%;而氣浮技術(shù)排在第二位的概率32%，小于電滲析排在第二位的概率68%;化學(xué)氧化技術(shù)和生物膜技術(shù)分別以100%的概率排在第3位和第4位，它們的排序不受指標(biāo)權(quán)重變化的影響.因此評價結(jié)果對各指標(biāo)權(quán)重的變化不靈敏，評價結(jié)果是比較穩(wěn)定的.

3.2.2 指標(biāo)分值的靈敏度分析

從圖4中可以看出，COD去除率的指標(biāo)分值變化對評價結(jié)果產(chǎn)生的影響最大，這時氣浮技術(shù)和電滲析技術(shù)仍分別以94%和92%的概率排在第1位和第2位，而化學(xué)氧化技術(shù)和生物膜技術(shù)則分別以62%和69%的概率排在第3位和第4位.對于評價過程中的定量指標(biāo)如COD去除率、BOD去除率等，其數(shù)據(jù)是客觀的，不會有太大的變化;定性指標(biāo)如水力停留時間、占地面積等，從圖4中可以看出其指標(biāo)分值的變化對評價結(jié)果產(chǎn)生的影響很小.因此評價結(jié)果對各指標(biāo)分值的變化不靈敏，評價結(jié)果是比較穩(wěn)健的.同時，本文也對準(zhǔn)則層指標(biāo)權(quán)重做了靈敏度分析，發(fā)現(xiàn)評價結(jié)果對準(zhǔn)則層指標(biāo)權(quán)重的變化不靈敏.綜上，本研究所建立的造紙廢水技術(shù)評估方法的評價結(jié)果穩(wěn)定的，對指標(biāo)權(quán)重和分值的變化不靈敏.

圖4 指標(biāo)分值靈敏度分析

4 結(jié)語

本文研究了工業(yè)廢水處理技術(shù)評估方法，選擇A地區(qū)造紙廠4種典型的廢水處理技術(shù)作為研究對象.基于綜合評分法的評估方法對造紙廢水四種處理技術(shù)進行評估，評估結(jié)果表明:氣浮技術(shù)優(yōu)于電滲析技術(shù)、優(yōu)于化學(xué)氧化技術(shù)、優(yōu)于生物膜技術(shù).評估結(jié)果充分反映了造紙廢水難于采用生化法的特點.可見，本文提出的綜合評分法對于造紙廢水處理技術(shù)的篩選與評估是可行的.利用DEFINITE軟件，采用隨機值方法研究表明:指標(biāo)權(quán)重和指標(biāo)分值的靈敏度的變化對評估結(jié)果不靈敏，說明基于綜合評分法對造紙廢水處理技術(shù)的評估方法是穩(wěn)定的.

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