價值工程在農村污水處理設施比選中的應用研究

2017-02-06 15:52:18韓文松

價值工程 2017年2期

韓文松

摘要：農村污水處理終端設施，傳統的有化糞池、沼氣發酵池等，新型的包括埋地式污水處理設施、微動力一體化設備、無動力厭氧處理設備+人工濕地模式等幾種，本文主要針對不同的處理設施，采用價值工程原理，結合層次分析方法，從處理能力、效果等技術層面及投資、運營維護等經濟層面為待建項目提供參考依據。

Abstract： Traditional sewage treatment facilities in rural areas include septic tanks and biogas fermentation ponds， etc.. New type facilities include buried sewage treatment facility， micro-power integrated equipment， and non-power anaerobic treatment equipment+artificial wetland. This paper compares the different processing facilities using the value engineering principle and combined with the analytic hierarchy process， from technical aspects such as treatment capability and effect and economical aspects such as investment and operation and maintenance， so as to provide reference for the project to be built.

關鍵詞：農村污水；終端設施；比選分析

Key words： rural sewage；terminal facilities；comparison analysis

中圖分類號：[R123.3] 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）02-0043-03

0 引言

浙江省作為經濟較為發達的省份之一，新農村建設推進力度較大，農村生態生活環境日漸改善，生活污水處理作為農村環境整治中的重要環節，存在著量少、面廣的問題。農村污水終端處理設施是保證污水能夠達標排放中最為關鍵的一個環節，在選擇時要充分結合實際，考慮眾多因素。從技術、成本及管理等定性方面的研究有較多的闡述和成果，但是定量的分析比選還有較大的空白，本文通過價值工程原理，在充分調研和分析的基礎上，對污水處理終端設施的功能和成本進行詳細的分析，并對功能系數進行計算，選定最優的方案，可以保證建設投資、處理要求和運維管理三者的有機統一，希望能對待建的農村污水處理終端設施的選型提供綿薄之幫助。

1 現狀分析

東陽市地處浙江中部，被譽為著名的“三鄉一城”，即“教育之鄉、建筑之鄉、工藝美術之鄉、文化影視名城”，政府主管部門非常重視新農村建設，在2014年成立了“五水共治建設指揮部”著力開展治污工作。根據東陽市人民政府針對污水治理三年行動計劃（2014年-2016年）中制定的目標，要求開展農村污水的專項整治工作，計劃到2016年底，全市農村污水治理行政村、自然村覆蓋率將達到100%，農戶覆蓋率提高到70%以上。根據筆者走訪東陽市下屬的街道、鄉鎮獲取的數據顯示，截止到2016年上半年，絕大部分農村已經完成截污納管中管道的鋪設工作，即將開始進行污水處理終端設備的選型、建設和運行管理工作。

在治污改建之前，東陽市農村污水處理終端設施主要還是以傳統的、分散式的化糞池為主，對主要的污染物如BOD5、COD等處理效果不夠理想，并且存在著投入和效益的不統一、價值低劣的情況。本次“五水共治”對污水排放標準的要求高、處理能力強且排放穩定、建設投資和運營管理費用合理等為原則，采用價值工程原理及層次分析方法，通過嚴格控制相關經濟指標，對各種常見的處理設施進行功能系數、成本系數的計算和分析，確定最優方案。

結合目前掌握的污水收集和排放數據，東陽市80%以上的農村污水量集中在30～60t/d，污水處理設施將會以中小規模為主，目前適應性較強的終端處理設施有人工濕地處理模式、微動力厭氧+人工濕地處理模式、AOBR（厭氧好氧生物反應器）一體化設備等。

2 評價原理

從價值工程的表達式中可以看出，通過對備選方案利用價值工程理論進行分析比選時，價值系數最大的方案即為最優方案。

3 模型建立

建立污水處理終端設施選型的步驟包括：①選擇不同類別的終端處理設施為價值工程的研究對象；②收集供選擇的終端設施的相關資料；③對備選的終端設施進行相應的功能分析和功能評價[2]。

3.1 污水終端處理設施的備選

①人工濕地處理模式[3]。人工濕地是利用生態系統中物種共生、物質循環再生原理，通過土壤、微生物、植物吸收和分解污水中的有機物，從而降低污水的污染指標，以獲得污水處理與資源化的有效統一。該處理工藝簡單，不需要外在動力，后續的運營和養護較為方面和經濟。

②微動力厭氧+人工濕地處理模式[3]。污水厭氧生物處理是指在無氧的環境條件下，通過厭氧及兼性厭氧微生物的共同作用，將污廢水中各種復雜有機物進行轉化、分解，生成甲烷、二氧化碳、硫化氫、氨等物質的過程。在人工濕地的模式的基礎上，增加了厭氧處理環節并增加動力系統，如水泵，提升了處理能力和處理效果，動力來源有太陽能、市電系統等，缺點是運營和養護成本增加。

③AOBR（厭氧好氧生物反應器）一體化設備處理模式[4]。AO污廢水處理工藝法也叫厭氧好氧工藝法，A（Anaerobic）是指厭氧處理，主要目的在于脫氮除磷；O（Oxic）是指好氧好氧處理，用于除水中的有機物。AOBR一體化生活污水處理設備，是綜合了厭氧和好氧處理的工藝，同時結合工程實踐，設計出的有機廢水處理裝置，能高效去除BOD5、COD、NH3-N。在技術性能上，具有較強的穩定性和可靠性，在處理效果上，能符合相應的地表水排放標準，同時還具有投資省、自動化運行、維護操作方便、不占地表面積等優點。

3.2 相關資料收集

通過資料文獻查閱、實地走訪勘察，針對三種常用的生活污水處理終端設施相關參數收集如表1所示。

3.3 功能分析和評價

①功能分析。功能分析是價值工程的核心，它是對研究對象系統地分析其功能，科學地評價其重要性的過程[5]。以污水處理終端設備為研究對象，根據收集到的資料和系統的邏輯關系，建立其功能體統圖，如圖1所示。

②功能評價。

1）確定功能評價系數Fi。根據污水處理設施比選所要達到的目的和涉及到的因素，構建結構模型。在設施比選過程中，要充分聽取各方的意見，如政府部門（水務、環保、農辦等）、業主單位、設計單位、施工單位、監理單位等。需要考慮的因素有經濟、技術、運行管理和環境保護等幾個方面，構建如下結構模型圖，如圖2所示。

在結構圖中，A為污水處理的綜合效益，B和C為選擇依據，C為B的具體指標，其中C1為項目投資；C2為經營成本；C3為占地面積；C4為BOD去除率；C5為COD去除率；C6為NH3-N去除率；C7為運行穩定性；C8為運行可靠性；C9為施工難度；C10為運行管理難易程度，其中C4～C10為功能性評價指標。首先明確各方的評價權重，然后由各方對不同的終端設施選擇方案進行功能重要程度、滿意程度進行打分，通過數據統計、處理，計算各方案的功能系數Fi。

2）確定成本系數Ci。根據各比選方案的建設投資、運行成本，成本系數Ci=某方案成本/全部方案成本之和，確定某一方案的成本系數Ci。

3）確定價值系數Vi。根據Vi=方案的功能系數Fi/方案的成本系數Ci。

4）選定最優方案。根據計算結果，選定價值系數最大的方案為最優方案。

4 實例分析

浙江省東陽市南市街道某行政村，有常住人口800人，在設計年限內，生活用水量定額取100L/cap·d-1，污水排放量按照用水量的75%確定，該村污水總量為60m3/d，現有人工濕地、微動力厭氧+人工濕地、AOBR一體化設備三種處理模式可作為該村污水處理終端設施的備選，現邀請業主單位、設計單位、承包單位對不同方案進行評價，利用價值工程原理進行分析比選[5]。

①將方案功能進行劃分，共分為BOD去除率（F1）、COD去除率（F2）、NH3-N去除率（F3）、運行穩定性（F4）、運行可靠性（F5）、施工容易程度（F6）、易于管理程度（F7）等7項功能性指標。

②對評價的三方給予不同的權重，并對三種方案的功能性指標進行評價（表2）。

③確定功能重要系數（表3）。

④計算功能評價得分（表4）。

⑤確定功能系數F（表5）。

⑥確定成本系數C（表6）。

⑦確定價值系數V（表7）。

計算結果表明，B方案，即微動力厭氧+人工濕地處理模式，價值系數為1.07，最高，故B為最優方案。

5 結語

在農村環境整治過程中，污水處理只是其中一環，終端設施的比選要考慮的因素眾多，還要結合村莊自身的經濟實力來進行選擇，最好能利用價值工程原理，充分發揮集體的智慧，群策群力，得到最佳的選擇方案。在建設完成后，還需要加強污水終端處理設施的運行、維護及管理，使之能夠真正達到改善農村人居環境的目的。

參考文獻：

[1]王成平，戈偉主編.工程經濟[M].西安交通大學出版社.