田　　新，邱運仁，楊兆光

（中南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，湖南 長沙 410083）

氯堿工業(yè)（電石法PVC）污染防治最佳可行技術(shù)評估

田新，邱運仁，楊兆光

（中南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，湖南 長沙 410083）

根據(jù)聚氯乙烯生產(chǎn)污染防治技術(shù)專家調(diào)查表，對備選技術(shù)調(diào)研、評估，采用層次分析法確定各評價指標(biāo)的權(quán)重，用yaahp（Yet Another AHP）軟件對各專家的評估結(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“缺油、貧氣、富煤”的能源結(jié)構(gòu)決定了中國聚氯乙烯生產(chǎn)以電石法為主要方法，由于中國聚氯乙烯生產(chǎn)技術(shù)及污染治理技術(shù)種類繁多，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，對氯堿工業(yè)（聚氯乙烯）污染防治技術(shù)進(jìn)行評估，以遴選出最佳可行技術(shù)，對氯堿企業(yè)進(jìn)行工藝技術(shù)的選擇提供重要參考，對中國氯堿工業(yè)和環(huán)境保護(hù)部門污染防治技術(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年被美國蘭德公司首次用于技術(shù)預(yù)測，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］。

本文通過分析中國氯堿工業(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，對聚氯乙烯生產(chǎn)過程中污染防治技術(shù)進(jìn)行評估與篩選，提出了中國氯堿工業(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，從整體上實現(xiàn)高水平的環(huán)境保護(hù)。“可行”指該技術(shù)不論是否已在本地區(qū)或國家使用或出現(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、建設(shè)、維護(hù)、運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)可靠性為一級指標(biāo)，然后分別對各一級指標(biāo)細(xì)化得到二級指標(biāo)，主要包括工藝先進(jìn)性、穩(wěn)定性、實用性、投資成本、運行成本等二級指標(biāo)，但在建立二級指標(biāo)時，需根據(jù)不同工序的特點以及排污特征適當(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)評估指標(biāo)體系框架分別見圖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)分別見表1、表2。

圖1　清潔生產(chǎn)技術(shù)評估指標(biāo)體系

圖2　末端污染治理技術(shù)評估指標(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)評估

按照層次分析法解決決策問題的步驟，需對已建指標(biāo)體系各級指標(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)評分計算各技術(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級比例標(biāo)尺，具體評分規(guī)則見表3。

表3　AHP評分規(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

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

3.3矩陣一致性檢驗

對求出的特征向量進(jìn)行一致性檢驗，當(dāng)一致性比率參數(shù)CR小于0.1時，則認(rèn)為判別矩陣通過一致性檢驗。

CR定義為一致性比例，計算公式為：

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

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

以上計算方法是基于單一矩陣數(shù)據(jù)的計算，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化單個矩陣權(quán)重的計算，更能解決 “群決策”求權(quán)重的問題。只要按相關(guān)操作規(guī)程操作即可，操作者只需了解簡單的層次分析法知識即可進(jìn)行操作。另一方面，該軟件能自動檢驗和調(diào)整矩陣的不一致性，無需人工判斷和修正，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，即可以得出該項技術(shù)的綜合評價結(jié)果值：

3.6評估結(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

通過調(diào)研得到聚氯乙烯生產(chǎn)過程中各個工序的備選技術(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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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

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

2015-11-30