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[摘 要]
本文主要研究采用计算机编程实现城市污水处理工艺的比选，用软件完成污水处理工艺计算及方案确定，建立一套实用的系统工具服务于工程设计人员，从而避免复杂的人工计算，提高工作效率和推荐方案的客观真实性。
[关键词]：城市污水处理、综合比选、程序化
中图分类号：U664.9+2 文献标识码：A
前言
我国的水污染十分严重，要大力改善水体环境，国内外经验表明兴建污水处理厂是行之有效的方法[1]，是关系国计民生的重大环境治理措施。确定工艺方案是城市污水处理厂建设中最重要的的环节之一，决定着整个污水处理厂的投资，运行，出水效果，操作管理等。
为了更好地为工程设计人员服务，使污水处理工艺方案的选择更加合理，总体决策更具科学性，同时避免复杂的人工计算，提高最终方案的客观真实性，本研究利用计算机编程建立一套实用的污水处理工艺计算及比选系统，将复杂的人工计算过程及经验比选环节用计算机实现，从而大大提高了工作效率。
城市污水处理工艺比选研究
城市污水处理工艺,无论是对国民经济的发展还是对环境保护、资源再利用都有着不同寻常的意义。因此方案的确定要综合考虑社会、经济、环境等各个方面产生的影响，达到相应的社会效果和环境效果，最终从全局出发确定满足要求的最佳方案。
1、城市污水处理工艺选择的基本原则[2]
①指标先进
指标先进主要指具备高效的处理效果达到或优于国家标准规定的处理水质指标。在实际中应充分考虑对氮、磷等营养物的去除效率等。
②经济节能
在工程实际中，节省投资与运行费用是污水处理厂建设与运行的重要前提。因此，选择合适的工艺，同时在有限的占地上降低土建造价，又充分考虑节省电耗和药耗，最大程度的降低运行费用，是指标选取的重点。
③管理方便
充分考虑项目的实际情况，在工艺选择上，尽可能采用简单设备，维护方便，同时，加大考虑自动化技术和自控系统的应用。
④成熟可靠
城市污水处理工程具有规模大、投资高的特点，因此合理把握工艺先进性与成熟性的辨证关系尤为重要。在工程实践中，针对具体情况具体分析，因地制宜，综合比较，确保方案的成功性。
2、城市污水处理工艺比选决策的指标体系
污水处理工艺方案选择主要与经济、技术、管理、资源占有及环境指标有关[3]
①经济指标
经济指标主要指建设所需的相关费用。通常包括建厂的一次性投资和运行成本等。建设投资主要包括：土建费用、直接建设安装工程费用、设备费用、管理费用和财务费用；运行成本主要包括人工费、电力和运输费、药剂费、维护费。等
②技术指标
技术指标主要指单位时间处理水量、进出水水质、处理效率、工艺可靠性指标等，例如所选工艺技术的新颖性、先进性、成熟程度、对水量水质变化的适应性、设备的耐久性、设备维修的难易程度等。
③管理指标
管理指标主要指操作复杂和难易程度、控制调节简便程度、设备和器材的标准化程度、药剂的通用性程度及普及性、运输量及施工期长短等。
④资源占有及环境指标
主要指占地面积多少，以及占地的价值、副产品及污水及污泥的回收利用程度、电耗及各种能耗、药耗、二次污染及对环境的影响等。
3、指标的选择与指标体系的建立
进行城市污水处理厂综合评价时，要充分考虑社会、经济、环境及运行管理等多个方面的因素，本研究根据综合筛选，选取的指标分为经济指标；技术性能指标；运行管理指标。其中经济指标包括项目投资、经营成本、占地面积；技术性能指标包括氮磷去除效果、污泥处理效果、运行稳定性、工艺成熟性；如表所示。本文建立了如下城市污水处理厂综合评价指标体系，所建体系具备概念清晰、开放性等特点，从而方便确定指标重要程度和随时添加或删除指标的优点。
图综合评价指标体系
4、比选模型体系
城市污水处理工艺选择涉及因素较多，因此在设计方案比选时，设计人员凭借经验、主观性随意性较大，针对这种多方面因素的影响，本文综合比较采用层次分析法(AHP)的原理，建立递阶层次结构，科学地给出各层次的指标的权重，再运用灰色系统理论，对评价系统中的某些定性指标作灰数白化处理，然后用灰色关联度分析法对备择工程方案的技术经济指标分析，建立城市污水处理厂工艺方案的比选模型[4]。
程序化实现城市污水处理工艺比选方案研究
软件设计由构筑物计算和方案比选组成，全部以计算机程序实现，通过人机交互模式实现计算和经济指标分析，确定比选因子后结合开发的比选模型利用计算机处理信息量大和利用广泛的特点最终快速实现工艺的比选，实现在本学科领域工作科学、快速、高效的目的。
1、系统设计目标与设计思路
本系统的总目标是在污水处理工艺计算的基础上结合确定的优化模型实现最终的工艺比选，开发出一套本领域实用的应用软件。软件编写适应行业特点，符合国家规定，同时使用方便，操作简单。建立查询、计算功能，快速实现工艺的查询和构筑物计算，通过计算机实现比选模型的运行，最终快速输出结果。
系统以模块化设计的思想为基础，利用可视化编程技术，建立数据库，并保持开放性的设计。模块化主要以功能块为单位进行设计，降低程序复杂度，方便软件调试和维护。数据库保存了大量工艺信息及计算和比选公式，方便用户查询的同时便于数据信息之间的共享。可视化的编程使页面美观，开放性的设计又可以为进一步完善和扩充软件提供机会，便于修改和升级。
2、系统结构设计
本软件系统按照设计目标和思路，分为计算和比选部分，包括数据库建设、人机交互系统、计算平台、模型库系统。
数据库建设对系统有关的计算和比选信息提供统一的组织管理，便于用户查询使用。例如工艺信息查询等功能。
人机交互系统是人性化的设计，以用户为中心，直接在软件界面操作输入相关命令，若有异常，会出现报错界面，在结果输出时附带多种显示功能。
计算平台是通过参考《室外排水设计规范》并查阅大量的污水处理厂设计手册，综合各种计算方法并用计算机实现的模块，大大提高了计算效率，并实现了数据的保存功能。
模型库主要是为最后的综合比选服务，本软件应用到的数学模型是多层次的模糊灰色耦合模型。通过评价指标体系的建立利用层次分析法计算出各层次权重，最后再计算综合关联度得到备选方案的综合评价结果。
3、系统界面设计
本软件界面设计本着方便易学的宗旨，为用户提供良好的操作环境，部分主要功能界面展示如下：
图1反应池查询
图2 计算页面（格栅）
结语
本研究已经建立好了污水处理工艺比选软件的结构框架，并完成了工艺信息库、计算模块、比选模块等。
建议：1、工艺信息的内容继续扩充。
2、计算模块的内容可重点再扩充生化反应部分，
3、将技术经济投资估算引入，建立设备查询库，通过计算机程序实现更多的量化指标。
参考文献
[1] 刘鸿志.国外城市污水处理厂的建设及运行管理.世界环境.2001(1):31～33
[2] 温汝俊.大城市污水处理工艺的经济选择因素.重庆环境科学，2000,(22)22～24
[3] 刘永淞.污水处理设计的综合评价与优化分析 化工给水排水，1996，（1）：1-3
[4] 凌猛，杭世增，城市污水处理厂工艺方案模糊决策方法的应用[J]. 给水排水，Vol.24No.3，P6~11，1998
[5] 徐泽水.层次分析新标度法[J]. 系统工程理论与实践，1998，18(10):74-79
[6] 绳珍，高俊发等. 程序化实现城市污水处理工艺综合比选研究.长安大学.2009.
[7] 张自杰. 排水工程(下) [M]. 第四版. 北京:中國建筑工业出版社,1996
本文主要研究采用计算机编程实现城市污水处理工艺的比选，用软件完成污水处理工艺计算及方案确定，建立一套实用的系统工具服务于工程设计人员，从而避免复杂的人工计算，提高工作效率和推荐方案的客观真实性。
[关键词]：城市污水处理、综合比选、程序化
中图分类号：U664.9+2 文献标识码：A
前言
我国的水污染十分严重，要大力改善水体环境，国内外经验表明兴建污水处理厂是行之有效的方法[1]，是关系国计民生的重大环境治理措施。确定工艺方案是城市污水处理厂建设中最重要的的环节之一，决定着整个污水处理厂的投资，运行，出水效果，操作管理等。
为了更好地为工程设计人员服务，使污水处理工艺方案的选择更加合理，总体决策更具科学性，同时避免复杂的人工计算，提高最终方案的客观真实性，本研究利用计算机编程建立一套实用的污水处理工艺计算及比选系统，将复杂的人工计算过程及经验比选环节用计算机实现，从而大大提高了工作效率。
城市污水处理工艺比选研究
城市污水处理工艺,无论是对国民经济的发展还是对环境保护、资源再利用都有着不同寻常的意义。因此方案的确定要综合考虑社会、经济、环境等各个方面产生的影响，达到相应的社会效果和环境效果，最终从全局出发确定满足要求的最佳方案。
1、城市污水处理工艺选择的基本原则[2]
①指标先进
指标先进主要指具备高效的处理效果达到或优于国家标准规定的处理水质指标。在实际中应充分考虑对氮、磷等营养物的去除效率等。
②经济节能
在工程实际中，节省投资与运行费用是污水处理厂建设与运行的重要前提。因此，选择合适的工艺，同时在有限的占地上降低土建造价，又充分考虑节省电耗和药耗，最大程度的降低运行费用，是指标选取的重点。
③管理方便
充分考虑项目的实际情况，在工艺选择上，尽可能采用简单设备，维护方便，同时，加大考虑自动化技术和自控系统的应用。
④成熟可靠
城市污水处理工程具有规模大、投资高的特点，因此合理把握工艺先进性与成熟性的辨证关系尤为重要。在工程实践中，针对具体情况具体分析，因地制宜，综合比较，确保方案的成功性。
2、城市污水处理工艺比选决策的指标体系
污水处理工艺方案选择主要与经济、技术、管理、资源占有及环境指标有关[3]
①经济指标
经济指标主要指建设所需的相关费用。通常包括建厂的一次性投资和运行成本等。建设投资主要包括：土建费用、直接建设安装工程费用、设备费用、管理费用和财务费用；运行成本主要包括人工费、电力和运输费、药剂费、维护费。等
②技术指标
技术指标主要指单位时间处理水量、进出水水质、处理效率、工艺可靠性指标等，例如所选工艺技术的新颖性、先进性、成熟程度、对水量水质变化的适应性、设备的耐久性、设备维修的难易程度等。
③管理指标
管理指标主要指操作复杂和难易程度、控制调节简便程度、设备和器材的标准化程度、药剂的通用性程度及普及性、运输量及施工期长短等。
④资源占有及环境指标
主要指占地面积多少，以及占地的价值、副产品及污水及污泥的回收利用程度、电耗及各种能耗、药耗、二次污染及对环境的影响等。
3、指标的选择与指标体系的建立
进行城市污水处理厂综合评价时，要充分考虑社会、经济、环境及运行管理等多个方面的因素，本研究根据综合筛选，选取的指标分为经济指标；技术性能指标；运行管理指标。其中经济指标包括项目投资、经营成本、占地面积；技术性能指标包括氮磷去除效果、污泥处理效果、运行稳定性、工艺成熟性；如表所示。本文建立了如下城市污水处理厂综合评价指标体系，所建体系具备概念清晰、开放性等特点，从而方便确定指标重要程度和随时添加或删除指标的优点。
图综合评价指标体系
4、比选模型体系
城市污水处理工艺选择涉及因素较多，因此在设计方案比选时，设计人员凭借经验、主观性随意性较大，针对这种多方面因素的影响，本文综合比较采用层次分析法(AHP)的原理，建立递阶层次结构，科学地给出各层次的指标的权重，再运用灰色系统理论，对评价系统中的某些定性指标作灰数白化处理，然后用灰色关联度分析法对备择工程方案的技术经济指标分析，建立城市污水处理厂工艺方案的比选模型[4]。
程序化实现城市污水处理工艺比选方案研究
软件设计由构筑物计算和方案比选组成，全部以计算机程序实现，通过人机交互模式实现计算和经济指标分析，确定比选因子后结合开发的比选模型利用计算机处理信息量大和利用广泛的特点最终快速实现工艺的比选，实现在本学科领域工作科学、快速、高效的目的。
1、系统设计目标与设计思路
本系统的总目标是在污水处理工艺计算的基础上结合确定的优化模型实现最终的工艺比选，开发出一套本领域实用的应用软件。软件编写适应行业特点，符合国家规定，同时使用方便，操作简单。建立查询、计算功能，快速实现工艺的查询和构筑物计算，通过计算机实现比选模型的运行，最终快速输出结果。
系统以模块化设计的思想为基础，利用可视化编程技术，建立数据库，并保持开放性的设计。模块化主要以功能块为单位进行设计，降低程序复杂度，方便软件调试和维护。数据库保存了大量工艺信息及计算和比选公式，方便用户查询的同时便于数据信息之间的共享。可视化的编程使页面美观，开放性的设计又可以为进一步完善和扩充软件提供机会，便于修改和升级。
2、系统结构设计
本软件系统按照设计目标和思路，分为计算和比选部分，包括数据库建设、人机交互系统、计算平台、模型库系统。
数据库建设对系统有关的计算和比选信息提供统一的组织管理，便于用户查询使用。例如工艺信息查询等功能。
人机交互系统是人性化的设计，以用户为中心，直接在软件界面操作输入相关命令，若有异常，会出现报错界面，在结果输出时附带多种显示功能。
计算平台是通过参考《室外排水设计规范》并查阅大量的污水处理厂设计手册，综合各种计算方法并用计算机实现的模块，大大提高了计算效率，并实现了数据的保存功能。
模型库主要是为最后的综合比选服务，本软件应用到的数学模型是多层次的模糊灰色耦合模型。通过评价指标体系的建立利用层次分析法计算出各层次权重，最后再计算综合关联度得到备选方案的综合评价结果。
3、系统界面设计
本软件界面设计本着方便易学的宗旨，为用户提供良好的操作环境，部分主要功能界面展示如下：
图1反应池查询
图2 计算页面（格栅）
结语
本研究已经建立好了污水处理工艺比选软件的结构框架，并完成了工艺信息库、计算模块、比选模块等。
建议：1、工艺信息的内容继续扩充。
2、计算模块的内容可重点再扩充生化反应部分，
3、将技术经济投资估算引入，建立设备查询库，通过计算机程序实现更多的量化指标。
参考文献
[1] 刘鸿志.国外城市污水处理厂的建设及运行管理.世界环境.2001(1):31～33
[2] 温汝俊.大城市污水处理工艺的经济选择因素.重庆环境科学，2000,(22)22～24
[3] 刘永淞.污水处理设计的综合评价与优化分析 化工给水排水，1996，（1）：1-3
[4] 凌猛，杭世增，城市污水处理厂工艺方案模糊决策方法的应用[J]. 给水排水，Vol.24No.3，P6~11，1998
[5] 徐泽水.层次分析新标度法[J]. 系统工程理论与实践，1998，18(10):74-79
[6] 绳珍，高俊发等. 程序化实现城市污水处理工艺综合比选研究.长安大学.2009.
[7] 张自杰. 排水工程(下) [M]. 第四版. 北京:中國建筑工业出版社,1996