氯堿工業（電石法PVC）污染防治最佳可行技術評估

田　　新，邱運仁，楊兆光

（中南大學化學化工學院，湖南 長沙 410083）

氯堿工業（電石法PVC）污染防治最佳可行技術評估

田新，邱運仁，楊兆光

（中南大學化學化工學院，湖南 長沙 410083）

根據聚氯乙烯生產污染防治技術專家調查表，對備選技術調研、評估，采用層次分析法確定各評價指標的權重，用yaahp（Yet Another AHP）軟件對各專家的評估結果進行“群決策”，求得綜合權重，從而遴選出污染防治最佳可行技術。

聚氯乙烯，污染防治；最佳可行技術；專家咨詢法；層次分析法

中國“缺油、貧氣、富煤”的能源結構決定了中國聚氯乙烯生產以電石法為主要方法，由于中國聚氯乙烯生產技術及污染治理技術種類繁多，使得企業在技術選取上產生偏差、導致成本增加或污染加重。因此，對氯堿工業（聚氯乙烯）污染防治技術進行評估，以遴選出最佳可行技術，對氯堿企業進行工藝技術的選擇提供重要參考，對中國氯堿工業和環境保護部門污染防治技術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的元素分解成目標、準則、方案等層次，在此基礎之上進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預測，尤其在客觀資料不足或數據缺乏的情況進行技術篩選［4］。

本文通過分析中國氯堿工業聚氯乙烯生產工藝現狀，利用專家咨詢法結合層次分析法（AHP）確定氯堿行業（聚氯乙烯）污染防治可行技術中各因素的權重，對聚氯乙烯生產過程中污染防治技術進行評估與篩選，提出了中國氯堿工業（聚氯乙烯）污染防治的最佳可行技術。

1　污染防治最佳可行技術評估指標體系構建

污染防治最佳可行技術（BAT）中“最佳”指以最有效的方式，從整體上實現高水平的環境保護。“可行”指該技術不論是否已在本地區或國家使用或出現，其發展程度可以滿足工業的相關要求。“技術”不僅指技術本身，還包括設計、建設、維護、運行以及退役所使用的工藝和方式［5］。

氯堿工業（聚氯乙烯）污染防治最佳可行技術評估指標體系分為清潔生產技術指標體系和末端治理技術指標體系。選取資源能源消耗、經濟效益、污染物控制、技術可靠性為一級指標，然后分別對各一級指標細化得到二級指標，主要包括工藝先進性、穩定性、實用性、投資成本、運行成本等二級指標，但在建立二級指標時，需根據不同工序的特點以及排污特征適當進行調整和取舍。清潔生產技術和末端治理技術評估指標體系框架分別見圖1、圖2。

2　聚氯乙烯生產和污染治理備選技術

電石法法生產聚氯乙烯工藝主要包括幾大工序：乙炔發生工序、氯化氫生產工序、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技術及污染防治技術分別見表1、表2。

圖1　清潔生產技術評估指標體系

圖2　末端污染治理技術評估指標體系

表1　電石法聚氯乙烯清潔生產技術

表2　電石法聚氯乙烯污染治理技術

3　污染防治最佳可行技術評估

按照層次分析法解決決策問題的步驟，需對已建指標體系各級指標的重要程度進行重要度分析，構造判別矩陣，求得各指標權重；然后利用YAAHP軟件“群決策”求得綜合權重；最后由各指標綜合權重結合技術指標評分計算各技術綜合得分，得到技術的優劣順序，具體步驟如下。

3.1構造判別矩陣

根據層次分析法的工作程序，首先需建立兩兩比較矩陣，即在各平行指標之間進行一對一的比較，這種比較是決策者主觀偏好的具體體現，兩兩比較采用9級比例標尺，具體評分規則見表3。

表3　AHP評分規則

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特征根法求指標權重

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

3.3矩陣一致性檢驗

對求出的特征向量進行一致性檢驗，當一致性比率參數CR小于0.1時，則認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為隨機一致性指標，部分數值見表4。

當CR=0時，即λmax=n，矩陣具有完全一致性，當CR＜0.1時，矩陣具有滿意一致性，而當CR＞0.1時，則不符合一致性，此時，需對矩陣進行一致性修正。

表4　隨機一致性指標RI

3.4專家群決策分析

以上計算方法是基于單一矩陣數據的計算，為了集合行業專家的智慧，使調查結果具有更高可信度，共邀請20位氯堿工業的專家參與權重打分，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重的計算，更能解決 “群決策”求權重的問題。只要按相關操作規程操作即可，操作者只需了解簡單的層次分析法知識即可進行操作。另一方面，該軟件能自動檢驗和調整矩陣的不一致性，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版本進行運算。

3.5加權

將由軟件處理后得到的各指標綜合權重ω和各備選技術的平均得分xi進行加權處理，即可以得出該項技術的綜合評價結果值：

3.6評估結果

根據專家群決策分析結果，從被選技術中按綜合得分高低篩選出排名居于前2或3位的技術為最佳可行技術。氯堿工業（聚氯乙烯）污染防治最佳可行技術包括工藝過程污染防治最佳可行技術和污染治理技術，前者包括乙炔發生工序、氯化氫生產工序、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，后者主要包括電石粉塵處理技術、廢汞觸媒處理技術、含汞廢水處理技術、精餾尾氣處理技術、離心母液處理技術的最佳可行技術。聚氯乙烯生產污染防治最佳可行技術工藝組合見圖3。

圖3　聚氯乙烯生產污染防治最佳可行技術工藝組合

4　結語

通過調研得到聚氯乙烯生產過程中各個工序的備選技術，然后結合層次分析法和專家咨詢法對各備選技術進行篩選，提出了聚氯乙烯生產污染防治的最佳可行技術及其工藝組合，為中國氯堿工業聚氯乙烯生產企業污染防治的清潔生產工藝和污染排放達標提供技術指導。

［1］Al－Harbi K M A．Application of the AHP in project management．International Journal of Project Management，2001，19（1）：19－27．

［2］Saaty T L．Decision－making with the AHP：Why is the principal eigenvector necessary．European Journal of Operational Research，2003，145（1）：85－91．

［3］郭金玉，張忠彬，孫慶云，等．層次分析法的研究與應用．中國安全科學學報，2008，18（5）：148－153．

［4］Custer R L，Scarcella J A，Stewart B R．The Modified Delphi Technique－A Rotational Modification．Journal of Vocational and Technical Education，1999，15（2）：50－58．

［5］O＇Malley V．The Integrated Pollution Prevention and Control（IPPC）Directiveanditsimplicationsfortheenvironmentand industrial activities in Europe1．Sensors and Actuators B：Chemical，1999，59（2-3）：78－82．

［6］王小昌，李國棟，李春華，等．電石法聚氯乙烯含汞廢水處理．聚氯乙烯，2013，（04）：42－44．

［7］袁建軍，盧英華．高選擇性重組基因工程菌治理含汞廢水的研究．泉州師范學院學報，2003，（06）：71－75．

［8］楊興娟，史志偉，李開明，等．含汞廢水復合硫化法處理工藝．聚氯乙烯，2013，（12）：40－43．

［9］吳禮定，曾波．PVC離心母液處理方案．中國氯堿，2012，（06）：12－13．

［10］杜建銀．PVC離心母液處理技術方案的分析探討．聚氯乙烯，2010，（07）：42－44．

［11］史志偉，張宏超，李開明，等．PVC離心母液回用新工藝．中國氯堿，2011，（08）：21－23．

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評估研究及示范（2013ZX07504-001）

2015-11-30