程序化实现城市污水处理工艺的比较与选择
摘要 本文针对城市污水处理工艺的比较与选择，首先分析了污水处理比选过程中的几个影响因素，然后讨论了如何程序化地实现方案比选，最后研究了如何设计软件，以实现程序化实现城市污水处理工艺的比选系统。
关键词：程序化；污水处理工艺；比选
【分类号】：TU992.3
引言
水是一种宝贵的自然资源，在我国淡水资源严重缺乏的今天，如何保护水资源尤其重要。然而，现实状况是，我国的淡水资源污染严重，在工业化过程中忽视了环境保护的重要性，有的企业将未经处理的污水直接排入江河、农田，造成了严重的水资源污染。除了工业废水，生活污水也是造成水资源污染的一个重要因素，日常生活污水含有大量的有机物，如果直接排入水系，容易造成水体发黑、发臭，从而造成水资源污染。在面对水污染如此严重的状况时，结合如今的污水处理工艺，建立可行的污水处理方案是重中之重。
一 污水处理工艺及其比选过程中的影响因素
1、 污水处理工艺概要
污水处理工艺按照处理方法不同，可以分为化学方法、物理方法以及生物方法。化学方法是指为消除污水中的有毒有害物质，在处理污水时添加相应的化学物质，与有毒有害物质起化学反应后生成无害物质。物理方法是指使用物理手段滤除污水中的某些固体颗粒，例如沉淀、筛选、分离、截流等。生物处理方法是指利用微生物将污水中的有机物进行分解，从而达到消除有毒有害物质的目的，微生物可以是人工培养的，也可以是自然产生的。人工培养是生物处理方法的主要方式，通过生物膜法或活性污泥法培养出好氧性微生物。生物膜法是在污水流经之处铺上特制的固体材料，使固体材料表层形成适于微生物生存的生物膜，从而达到污水净化的效果。活性污泥法土地是一种较为常用的污水处理方法，将空气灌入污水中，使生成大量的好氧性微生物，从而达到污水净化的效果。至于自然生物污水处理方法， 主要包括土地处理系统和生物塘处理系统。
其中，作为最常用的污水处理工艺，生物处理法具有去污效果强、能源消耗低、节约资金的优点。此外，最近几年开发了一些污水处理的新方法，能够满足环境保护的新标准，以及机电一体化的新要求。
2、 污水处理工艺比选过程中的影响因素
污水处理工艺比选过程中需要综合各种因素，包括国家与地方有关的政策、污水处工艺水平、经济效益等因素，是一个复杂的过程，需要具体问题具体分析。以下就是几个影响污水处理工艺比选的关键因素：（1）国家和地方标准。国家和地方标准包括：城镇污水处理厂污染物排放标准、生活杂用水水质标准、农田灌溉水质标准、渔业水质标准、地下水水质标准。（2）进水水质。污水处理厂的进水水质与城市的排水体制、城市生活水平、地域因素、工业废水的水质、以及城市排水管网状况有密切关系。（3）污水厂规模。（4）用地条件。（5）运行管理水平。（6）污泥处理方案。
二 程序化实现城市污水处理工艺比较与选择
本文引入了系统工程学中的层次分析法对处理方案的比选进行分析，科学合理地确定各层次的权重系数，然后使用灰色系统理论对这些权重系数进行特殊处理，最后采用灰色关联度分析法对比选方案的各项指标进行优势分析，从而得到城市污水处理厂工艺方案的最优模型。下面具体分析这三种方法的实现过程。
1、 层次分析法
层次分析法以某个复杂的多目标决策问题作为一个系统，把总体目标降解成多个小目标，再降解成几个不同的层次，每个层次有各自的约束，然后计算出每一层次的权重总和。层次分析法在解决复杂问题的过程中，将问题定量化，又充分考虑了定性的因素，将问题解析成几个定量的因素，最后利用人的定性判断决策出各因素的关键性排序。
在城市污水处理工艺方案的比较与选择中，需要建立一个实用的系统软件，需要使用层次分析法得出该系统的总目标。首先是建立各个层次的结构，将最后选择的方案作为层次分析法的总目标；指标层包括建厂的工程指标、经济因素、环境因素等方面的指标；子指标层是将指标层进一步细化的结果，比如工程造价、施工条件等。层次建成后，需要计算每一层中每个因素的权重值，并进行排序。
2、 灰色系统理论
灰色系统理论将不确定信息、未知信息构成的不确定性系统为研究对象，对已知的部分进行研究分析，从中得到整个不确定系统的运行规则。灰色系统理论是解决包含不确定因素问题的一门系统工程学科，在城市污水处理工艺方案比选中，有诸多不确定因素，例如经济效益、环境因素等，需要通过横向分析已有的案例分析得到系统行为，从而选择出较优的备选方案。
3、 灰色关联分析
灰色关联分析法适合动态的系统，用于分析两个系统之间的关联度，根据这两个系统的变化趋势，如果趋势相同，则关联性较大，如果趋势不同，则关联性较低。引入灰色关联分析法后，可将城市污水处理工艺方案比选系统的指标量化，例如工程造价、施工条件、污水处理工艺等指标。
三 程序化实现城市污水处理方案比选的软件实现
在完成理论上的城市污水处理方案比选后，下一步就是软件实现它。由于运用了多种统计学方法，人工比选难以完成，再加上计算机精确、快速的优点，因而，方案比选的程序化是必然选择。
1、 软件的设计框架
城市污水处理方案比选软件定位于行业通用的软件，因此，在达到行业规则的前提下，要有灵活、实用的特点。为促进行业的快速发展，共享技术，可以考虑将软件制作成开源软件。首先，软件要有以下几个基础的功能：查询、计算、比选模型建立、决策；其次，要具备软件开发的思想：模块化设计、数据库技术、可视化编程技术、以及将开放性设计。最后，设计软件时，需要包括人机交互系统、模型库系统、数据库系统、以及计算平台。对于开发平台，可以选择VS、JAVA等常用的软件开发平台。
2、 软件功能
在软件的数据库模块，应该包括：（1）用户的基本信息，例如账号、密码等；（2）每种污水处理方案中的相关工艺信息、以及构筑物相关内容，使得操作软件的用户可以搜索到该部分的内容；（3）数学模型计算后需要将计算结果进行保存，以方便后续使用时作为参考和备用；（4）需要保存每次污水处理方案的决策比选结果，并且允许用户对此进行修改、删除等操作，以此完善系统的数据库。
在软件的计算模块中，需要完成对污水处理方案比选的计算过程，进行模型建立、构筑物信息的手机和计算。用户根据需要，输入参数后点击计算键，就可以得到准确的计算结果。计算模块的清空功能可以方便修改参数以及结果。
优选模型处理模块即完成层次分析法、灰色系统理论、灰色关联分析法的相关计算，从而得到各指标的权重系数、关联性大小、排序等，最后得到污水处理方案的比选决策结果，并可以浏览各层次的结果。此模块还应将决策结果进行保存，以备后用，同时还应可以阅读以往方案优化的决策结果。
结果自动显示模块将最终的决策结果进行显示，必要时可对结果进行可视化处理。
结束语
现如今，水资源污染严重，污水处理工艺发展至今也较为成熟。而城市污水处理工艺的比较与选择是一个复杂的过程，需要综合考虑工艺、财政、政策等客观实际因素。本文针对城市污水工艺的特点，分析了污水处理方案比选过程中的影响因素，分析了如何程序化地实现方案比选，最后着重阐述了系统软件的设计，从而完成城市污水处理方案的比选系统软件。
参考文献
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