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工业园区水污染防治技术路线决策方法技术

技术编号:17033770 阅读:44 留言:0更新日期:2018-01-13 19:53
本发明专利技术公开一种工业园区水污染防治技术路线决策方法,包括建立决策模型;通过单环节技术评估得出企业、末端污水处理厂、再生水厂三环节的可行技术;排列组合得出多条可行水污染防治技术路线;按照模型约束条件,淘汰末端污水处理厂出水不能稳定达标的技术路线;满足约束条件的可行技术组合用结合熵权法的TOPSIS法排序,从而实现新建园区水污染防治技术路线优化。本发明专利技术实现多方协同减排作用,使防治污染总成本最低,污染物消减量最大,末端污水处理出水稳定达标。

【技术实现步骤摘要】
工业园区水污染防治技术路线决策方法
本专利技术属于多目标评价决策方法领域,涉及一种工业园区水污染技术路线决策方法,具体是结合工业园区水污染防治需求,应用多目标决策技术建立了工业园区水污染防治技术路线决策模型,并用熵权法客观赋权,TOPSIS法求解模型。
技术介绍
随着我国城市化和工业化的发展以及产业结构调整,新老企业向工业园区集中,工业园区逐渐成为工业废水根源地以及环境污染事故的高发点。工业园区水污染防治涉及企业废水预处理、末端污水厂集中处理、再生水厂深度处理等多个环节,目前环境技术管理集中在单环节技术评估,由于工业园区水污染防治的特殊性、系统性和复杂性,如何考虑多环节、多因素优化与协同,建立最佳工业园区水污染防治技术评估方法,构建工业园区废水处理系统稳定达标综合技术路线,是急需解决的技术问题之一。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决
技术介绍
中存在的问题而提供一种包括多环节、多因素的工业园区水污染防治技术路线多目标决策方法。该方法能够对工业园区包括企业、末端污水处理厂、再生水厂三环节水处理技术的水污染防治技术路线进行优化,实现工业园区层面水处理成本最低,污染物削减量最大,且污水处理厂出水稳定达标,为新建园区提供技术路线排序。本专利技术的技术方案是提供一种工业园区水污染防治技术路线决策方法,该方法包括如下步骤:步骤(1):建立决策模型,包含:a、两个分量目标:三环节总成本最低和污染物削减量最大;b、约束条件为:末端污水处理厂出水稳定达标;c、假设条件为:假设同一行企业采用同类水处理技术;d、决策变量为包括企业、末端污水处理厂、再生水厂三环节水处理技术的技术组合;步骤(2):通过单环节技术评估得出企业、末端污水处理厂、再生水厂三环节的可行技术;排列组合得出多条可行水污染防治技术路线;按照模型约束条件,淘汰末端污水处理厂出水不能稳定达标的技术路线;满足约束条件的可行技术组合用结合熵权法的TOPSIS法排序,从而实现新建园区水污染防治技术路线优化。所述步骤(2)具体如下:(1)、由单环节技术评估得出工业园区各行业企业可行水处理技术、末端污水处理厂可行水处理技术、再生水厂可行水处理技术,排列组合形成多条包含三环节水处理技术的水污染防治技术路线X:所述水污染防治技术路线X,包含工业园区企业预处理技术x1,i(i=1,2,……m,m为行业数量)、末端污水处理厂集中处理技术x2、再生水厂深度处理技术x3,工业园区有多家企业,企业按行业划分,同一行业企业假设采用同一类水处理技术:X=[x1,1,…x1,i…x1,m,x2,x3](2)、计算每条可行技术路线的总成本、污染物削减总量、末端达标率属性,分别对应于三环节总成本最低目标、污染物削减量最大目标和末端污水处理厂出水稳定达标约束条件:所述三环节总成本最低目标,是指工业园区企业(i=1)、末端污水处理厂(i=2)、再生水厂(i=3)三环节的水处理成本总和COST最低,成本由年运营费用和年效益两部分组成;其中,年运营费用由两部分构成:第一部分是水污染控制系统的初始建设投资总费用Cc(单位:万元),它由各单元构筑物以及系统功能的初始投资的加和构成;第二部分是工艺系统在设计年限内的运行维护总费用Co(单位:万元/年),它是由各单元构筑物以及系统功能的运行维护费用的加和,按照污水处理设施的工作生命周期,用投资回收因子τ,将建设费用折合到每一年的年运营费用中;其中,年效益Bw(单位:万元/年)为再生水回用减少的新鲜水使用成本:所述的污染物削减量最大目标,是指工业园区企业、末端污水处理厂、再生水厂三环节化学需氧量(COD,k=1)、氨氮(NH3-N,k=2)、总磷(TP,k=3)、总铬(Cr,k=4)、石油类(k=5)、氯化物(k=6)六种污染物的年削减总量S最大,六种污染物年削减总量S采用标准化处理,即S为总等标削减量,等于单种污染物k等标削减量Sk之和,Sk等于单种污染物削减量Rk除以末端排放标准中污染物排放浓度限值ck;Rk等于企业单种污染物削减量末端污水处理厂单种污染物削减量再生水厂单种污染物削减量之和;所述的企业单种污染物削减量和末端污水处理厂单种污染物削减量等于水处理量乘以污染物k进水浓度与出水浓度之差,再生水厂单种污染物削减量等于末端污水处理厂出水污染物浓度乘以再生水深度处理水量:所述的末端污水处理厂出水稳定达标约束条件,是指末端污水处理厂所有出水污染物浓度小于等于排放标准限值ck的概率P大于等于要求值μ,不要求污水处理厂100%达标:(3)、淘汰末端达标率小于最低要求μ的技术路线;(4)、构造决策矩阵A,fi,j表示属性值,由决策矩阵A构成规范化的决策矩阵Z′,其元素为Z′i,j:(5)、熵权法计算三环节总成本最低、污染物削减量最大两个目标的权重Wj,具体如下:式中:Wj为指标j的熵权,Hj为指标j的熵,当pij=0时,pijlnpij=0;k=1/lnn;(6)、构造规范化的加权决策矩阵Z,其元素为Zij:Zij=WjZ′ij,i=1,2,…n,j=1,2(7)、确定正理想解和负理想解正理想解拥有最低总成本,最高总等标削减量;负理想解则相反;(8)、计算每条技术路线对于理想解的相对接近度定义任意技术路线到正理想解的距离为定义任意技术路线到负理想解之间的距离则某一技术路线对于理想解的相对接近度定义为:(9)、按每条可行技术路线相对接近度的大小给他们排序,值越大,排序越靠前,选取值最大的技术路线。本专利技术的有益效果:1、本专利技术工业园区水污染防治技术路线决策方法可以为工业园区推荐系统性,整体性最优的水污染防治技术路线,实现多方协同减排作用,使工业园水污染防治系统水处理总成本最低,污染物削减量最大,且末端污水处理厂出水稳定达标。2、本专利技术为一种离散型多目标决策方法,运用了多目标决策理论和环境科学理论,对工业园区水污染防治具有重要意义。附图说明图1为本专利技术决策模型示意图。图中:X表示工业园区水污染防治技术路线:i表示工业园区水处理环节:i=1表示企业水处理环节,i=2表示园区末端污水处理厂水处理环节,i=3表示园区再生水厂水处理环节。具体实施方式下面通过附图对本专利技术作进一步的说明。本专利技术的实施例是为了更好地使本领域的技术人员更好地理解本专利技术,并不对本专利技术作任何的限制。工业园区水污染防治技术路线决策方法,包括:步骤(1),如图1所示:建立决策模型:包含两个分量目标:三环节总成本最低和污染物削减量最大;约束条件为末端污水处理厂出水稳定达标;假设条件为假设同一行企业采用同类水处理技术;决策变量为包括企业、末端污水处理厂、再生水厂三环节水处理技术的技术组合;以及步骤(2):通过单环节技术评估得出企业、末端污水处理厂、再生水厂三环节的可行技术;排列组合得出多条可行水污染防治技术路线;按照模型约束条件,淘汰末端污水处理厂出水不能稳定达标的技术路线;满足约束条件的可行技术组合用结合熵权法的TOPSIS法排序,从而实现新建园区水污染防治技术路线优化;所述用结合熵权法的TOPSIS法对水污染防治技术路线排序,是指对满足约束条件的可行技术路线排序,三环节总成本最低目标和污染物削减量最大目标分别对应技术路线的总成本和总削减量属性,熵权法是一种客观赋权方法,多目标决策问题中,若某个属性的信息熵越小本文档来自技高网...
工业园区水污染防治技术路线决策方法

【技术保护点】
工业园区水污染防治技术路线决策方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤(1):建立决策模型,包含:a、两个分量目标:三环节总成本最低和污染物削减量最大;b、约束条件为:末端污水处理厂出水稳定达标;c、假设条件为:假设同一行企业采用同类水处理技术;d、决策变量为包括企业、末端污水处理厂、再生水厂三环节水处理技术的技术组合;步骤(2):通过单环节技术评估得出企业、末端污水处理厂、再生水厂三环节的可行技术;排列组合得出多条可行水污染防治技术路线;按照模型约束条件,淘汰末端污水处理厂出水不能稳定达标的技术路线;满足约束条件的可行技术组合用结合熵权法的TOPSIS法排序,从而实现新建园区水污染防治技术路线优化。

【技术特征摘要】
1.工业园区水污染防治技术路线决策方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤(1):建立决策模型,包含:a、两个分量目标:三环节总成本最低和污染物削减量最大;b、约束条件为:末端污水处理厂出水稳定达标;c、假设条件为:假设同一行企业采用同类水处理技术;d、决策变量为包括企业、末端污水处理厂、再生水厂三环节水处理技术的技术组合;步骤(2):通过单环节技术评估得出企业、末端污水处理厂、再生水厂三环节的可行技术;排列组合得出多条可行水污染防治技术路线;按照模型约束条件,淘汰末端污水处理厂出水不能稳定达标的技术路线;满足约束条件的可行技术组合用结合熵权法的TOPSIS法排序,从而实现新建园区水污染防治技术路线优化。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤(2)具体如下:(1)、由单环节技术评估得出工业园区各行业企业可行水处理技术、末端污水处理厂可行水处理技术、再生水厂可行水处理技术,排列组合形成多条包含三环节水处理技术的水污染防治技术路线X:所述水污染防治技术路线X,包含工业园区企业预处理技术x1,i(i=1,2,……m,m为行业数量)、末端污水处理厂集中处理技术x2、再生水厂深度处理技术x3,工业园区有多家企业,企业按行业划分,同一行业企业假设采用同一类水处理技术:X=[x1,1,…x1,i…x1,m,x2,x3](2)、计算每条可行技术路线的总成本、污染物削减总量、末端达标率属性,分别对应于三环节总成本最低目标、污染物削减量最大目标和末端污水处理厂出水稳定达标约束条件:所述三环节总成本最低目标,是指工业园区企业(i=1)、末端污水处理厂(i=2)、再生水厂(i=3)三环节的水处理成本总和COST最低,成本由年运营费用和年效益两部分组成;其中,年运营费用由两部分构成:第一部分是水污染控制系统的初始建设投资总费用Cc(单位:万元),它由各单元构筑物以及系统功能的初始投资的加和构成;第二部分是工艺系统在设计年限内的运行维护总费用Co(单位:万元/年),它是由各单元构筑物以及系统功能的运行维护费用的加和,按照污水处理设施的工作生命周期,用投资回收因子τ,将建设费用折合到每一年的年运营费用中;其中,年效益Bw(单位:万元/年)为再生水回用减少的新鲜水使用成本:所述的污染物削减量最大目标,是指工业园区企业、末端污水处理厂、再生水厂三环节化学需氧量(COD,k=1)、氨氮(NH3-N,k=2)、总磷(TP,k=3)、总铬(Cr,k=4)、石油类(k=5)、氯化物(k=6)六种污染物的年削减总量S最大,六种污染物年削减总量S采用标准化处理,即S为总等标削减量,等于单种污染物k等标削减量Sk之和,S...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵林龙莎刘洪波李净宸杨永奎
申请(专利权)人:天津大学
类型:发明
国别省市:天津,12

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