污水处理厂运行管理效果评价模型

论文类型	技术与工程	发表日期	2000-08-01
来源	《中国给水排水》
作者	刘开第,李思敏,庞彦军
关键词	综合评价未确知测度置信度排序
摘要	刘开第，李思敏，庞彦军? （河北建筑科技学院经济与管理系，河北邯郸 056038）　　摘　要：污水处理厂运行管理效果涉及到污水处理水量、水质和消耗等方面诸多项指标，是多指标综合评价问题。鉴于模糊综合评价模型的“取大取小”运算损失较多信息，灰色聚类模型比较粗糙等不足，本文建立 ...

标题：

污水处理厂运行管理效果评价模型

可见全文

作者：

刘开第;李思敏;庞彦军;

发布时间：

2000-8-17

出自：

《中国给水排水》

关键字：

综合评价；未确知测度；置信度；排序

摘要：

简介：

刘开第，李思敏，庞彦军?
（河北建筑科技学院经济与管理系，河北邯郸 056038）

　　摘　要：污水处理厂运行管理效果涉及到污水处理水量、水质和消耗等方面诸多项指标，是多指标综合评价问题。鉴于模糊综合评价模型的“取大取小”运算损失较多信息，灰色聚类模型比较粗糙等不足，本文建立的未确知测度识别评价模型克服了上述模型的一些不足，是定量分析、评价污水处理厂运行效果的可靠、实用模型。?
　　关键词：综合评价；未确知测度；置信度；排序
　　中图分类号：X505
　　文献标识码：C
　　文章编号：1000-4602(2000)08-0045-03

　　一座污水处理厂的运行管理效果与污水处理水量、水质和能耗有关。以污水处理厂为讨论对象，评价指标取I₁＝处理水量(m³/d)，I₂＝BOD₅去除率(%)，I₃＝SS去除率(%)，I₄＝气水比(即处理1m³污水所需空气量)，I₅＝能耗(即去除1kgBOD₅的用电数，kW·h)。

　　1 未确知测度评价模型?

　　设Xi是第i个污水处理样本，评价对象空间记作X，则X＝｛x₁，x₂,…，x_n｝。评价X_i需测量m个指标I₁，I²，…，I_m，评价指标空间记作I，则I＝｛I₁，I²，…，I_m｝。设x_ij是第i个样本x_i关于第j个指标I_j的测量值，对每个测值x_ij有p个评价等级c₁，c₂，…，c_p，评价空间记作U，则U＝｛c₁，c₂，…，c_p?｝。在此p＝5，｛c₁，c₂，c₃，c₄，c₅｝＝｛很好，好，中，差，很差｝，显然c_k比c_k+1(k＝1,2,3,4)强，记作c₁＞c₂＞…＞c₅?，这时称｛c₁，c₂，…，c_p｝是评价空间U的一个有序分割类。?
　　1.1单指标效果的未确知测度?
　　令μ_ijk＝μ(x_ij∈c_k)?表示测值x_ij属于第k个评价等级和程度，μ满足：?
　　0≤μ(x_ij∈c_k)≤1(i＝1，2，…，n；j＝1，2

　　称式(2)为μ对评价空间Ｕ满足“归一性”，称式(3)为μ对评价空间Ｕ满足“可加性”。这两条十分重要，因为不满足“归一性”和“可加性”的度量结果在理论上是不可信的。称满足式(1)、(2)、(3)的μ为未确知测度，简称测度。称矩阵：

　　1.3　多指标效果综合测度μik＝μ（xi∈ck）表示第i个研究对象xi，属于第k个评价等级ck的程度，则

　　为效果的综合测度评价矩阵，矩阵(7)的第i个行向量称为x?i的综合测度评价向量。?
　　1.4 置信度识别准则?
　　因｛c₁，c₂，c₃，c₄，c₅｝＝｛很好，好，中，差，很差｝，满足c₁＞c₂＞c₃＞c₄＞c₅，所以｛c₁，c₂，c₃，c₄，c₅｝是评价空间U的一个有序分割类，这时最大隶属识别准则不适用。?
　　置信度识别准则：设λ为置信度(λ＞0.5，常数λ＝0.6或0.7)，当c₁＞c₂＞ …＞c_p时，令

　　如x_i的综合测度评价向量为(0，0.4，0.2，0.3，0.1)，取λ＝0.6，则判x_i属于c₃，其直观解释是“x_i不低于c₃有6成把握”。按最大隶属度识别准则，则判x_i属于c₂，但这只有4成理由，而有6成理由说xi不属于c2，可见最大隶属度识别准则在此不适用。
　　1.5评分准则与排序?

　　2 应用实例?

　　2.1 基本数据?
　　根据某污水厂的实际处理情况，指标测值的等级划分见表1，该污水厂第二季度平均测值见表2。

表1 某污水厂处理指标测值的等级划分

指标I_j	评价等级C_k
指标I_j	c₁	c₂	c₃	c₄	c₅
I₁：污水处理量（10⁴m³/d)	＞1.8	1.7-1.8	1.6-1.7	1.5-1.6	＜1.5
I₂:BOD₅去除率（%）	＞93	89-93	85-89	80-85	＜80
I₃：SS去除率（%）	＞93	89-93	85-89	80-85	＜80
I₄：气水比（m₃/m₃）	＜5	5-6	6-7	7-8	＞8
I₅：电耗（kW.h/kgBOD₅)	＜0.7	0.7-0.85	0.85-1	1-1.15	＞1.15
注 BOD₅去除率为总去除率

表2 某污水厂第二季度评价指标平均测值

污水样本	评价指标I_i
污水样本	I₁（10⁴m³/d0	I₂(%)	I₃(%)	I₄(m³/m³）	I₅（kW.h/kgBOD₅)
x₁	1.73	95.9	92.5	7.74	0.89
x₂	1.74	95.9	93.8	6.69	0.79
x₃	1.74	91.4	89.3	6.22	0.68
x₄	1.84	87.6	83.6	7.15	0.67
x₅	1.58	81.4	52.4	6.69	0.82
x₆	1.37	87.8	87.5	7.39	0.71
x₇	1.66	87.6	84.4	8.30	0.87
x₈	1.55	94.7	89.3	7.88	0.98
x₉	1.59	94.5	92.8	7.24	1.11

　　根据以上数据，评价该污水处理厂第二季度运行效果，并对x_i优劣排序。

2?2 评价过程?
2?2?1 建立单指标效果测度函数?
　　由表1的单指标测值的等级划分，构造单指标效果测度函数图，见图1。?

　　根据表2中X_ij的测值X_ij，对照测度函数图1至图4，求出各单指标效果测度。比如，X₅₃=81.4，表示关于I₃的测量值是81.4。在图2中，找到点X=81.4所在区间，写出该区间上直线AB的方程：??

　　2.2.2 指标权重?
　　指标权重由专家给出：(w₁，w₂，w₃，w₄，w₅)＝(0.25，0.20，0. 20，0.10，0.25)(10)?
　　2.2.3多指标综合测度?
　　由指标权重向量(10)，单指标效果测度评价矩阵及公式(6)，求得多指标效果综合测度评价矩阵为：

　　2.2.4识别
　　取置信度λ＝0.6，由综合测度评价矩阵(11)及式(8)求得各样本的评价级别见表3。

**表3 样本等级、得分、排序表**
样本x_i	x₁	x₂	x₃	x₄	x₅	x₆	x₇	x₈	x₉
评价等级	c₂	c₂	c₂	c₃	c₄	c₃	c₃	x₄	c₄
得分数	1.858	2.289	2.093	1.773	0.569	0.846	1.191	1.066	1.105
名次排序	3	1	2	4	9	8	5	7	6

　　3 结果分析

　　该处理厂第二季度的前一个月运行效果属c₂即“好”，后两个月在c₃与c₄间徘徊，从第二个月起情况变坏，总体运行效果欠佳。主要问题是质量指标即BOD₅与SS去除率低和电耗大。比较定级与排序结果可发现：x₂，x₃，x₁都处于c₂等级，等级分最高，排序也是前三名，定级与排序一致；x₈属c₄，x₆属c₃，但x₈得分比x₆多，名次在前，定级与排序不一致，这是正常的；注意到x₆属于c₁与c₂的测度很小，属于c₃的测度为0.381稍大，说明x₆升入c₁、c₂困难；x₈虽处c₄级，就级别而论比x₆差，但离c₃很近，并且属c₁的测度为0.200，属c?2的测度为0.153，属c₃的测度为0.197，由此看出，对x₈改善一下指标I₁、I₃便可升入c₃，甚至升入c₂。所以，尽管x₈定级在后，但颇具潜力，综合名次应在x₆前。定级与排序是从不同角度评价x₁，二者结合可减少误判。?
　　可按月、季、年的指标平均测值评价月、季、年的运行效果，也可以根据各污水处理厂的具体情况，增减若干评价指标(如质量指标、消耗指标、管理指标等)，还可统一标准，对不同污水处理厂的运行效果进行比较、排序。
　　与运用模糊综合评判等综合评价模型相比，未确知测度评价模型理论上严谨，单指标测度函数构造精细，对评价空间实现有序分割，建立置信度识别准则与评分准则，提高了分辩率而减少误判。所以，未确知测度识别模型是污水处理厂运行效果综合评价的实用模型。?