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期刊导读

价值工程在农村污水处理设施比选中的应用研究

——以东阳市为例
Application of Value Engineering in Comparison and Selection of Sewage Treatment Facilities in Rural Areas: Case Study of Dongyang City

韩文松 HAN Wen-song
(浙江广厦建设职业技术学院,东阳 322100)
(Zhejiang Guangsha College of Applied Construction Technology,Dongyang 322100,China)

摘要:农村污水处理终端设施,传统的有化粪池、沼气发酵池等,新型的包括埋地式污水处理设施、微动力一体化设备、无动力厌氧处理设备+人工湿地模式等几种,本文主要针对不同的处理设施,采用价值工程原理,结合层次分析方法,从处理能力、效果等技术层面及投资、运营维护等经济层面为待建项目提供参考依据。
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.
关键词:农村污水;终端设施;比选分析
Key words: rural sewage;terminal facilities;comparison analysis
  中图分类号:[R123.3]                                    文献标识码:A                                  文章编号:1006-4311(2017)02-0043-03

0  引言
浙江省作为经济较为发达的省份之一,新农村建设推进力度较大,农村生态生活环境日渐改善,生活污水处理作为农村环境整治中的重要环节,存在着量少、面广的问题。农村污水终端处理设施是保证污水能够达标排放中最为关键的一个环节,在选择时要充分结合实际,考虑众多因素。从技术、成本及管理等定性方面的研究有较多的阐述和成果,但是定量的分析比选还有较大的空白,本文通过价值工程原理,在充分调研和分析的基础上,对污水处理终端设施的功能和成本进行详细的分析,并对功能系数进行计算,选定最优的方案,可以保证建设投资、处理要求和运维管理三者的有机统一,希望能对待建的农村污水处理终端设施的选型提供绵薄之帮助。
1  现状分析
东阳市地处浙江中部,被誉为著名的“三乡一城”,即“教育之乡、建筑之乡、工艺美术之乡、文化影视名城”,政府主管部门非常重视新农村建设,在2014年成立了“五水共治建设指挥部”着力开展治污工作。根据东阳市人民政府针对污水治理三年行动计划(2014年-2016年)中制定的目标,要求开展农村污水的专项整治工作,计划到2016年底,全市农村污水治理行政村、自然村覆盖率将达到100%,农户覆盖率提高到70%以上。根据笔者走访东阳市下属的街道、乡镇获取的数据显示,截止到2016年上半年,绝大部分农村已经完成截污纳管中管道的铺设工作,即将开始进行污水处理终端设备的选型、建设和运行管理工作。
在治污改建之前,东阳市农村污水处理终端设施主要还是以传统的、分散式的化粪池为主,对主要的污染物如BOD5、COD等处理效果不够理想,并且存在着投入和效益的不统一、价值低劣的情况。本次“五水共治”对污水排放标准的要求高、处理能力强且排放稳定、建设投资和运营管理费用合理等为原则,采用价值工程原理及层次分析方法,通过严格控制相关经济指标,对各种常见的处理设施进行功能系数、成本系数的计算和分析,确定最优方案。
结合目前掌握的污水收集和排放数据,东阳市80%以上的农村污水量集中在30~60t/d,污水处理设施将会以中小规模为主,目前适应性较强的终端处理设施有人工湿地处理模式、微动力厌氧+人工湿地处理模式、AOBR(厌氧好氧生物反应器)一体化设备等。
2  评价原理
价值工程(Value Engineer 简称VE),起源于美国的通用汽车公司,该理论的提出,其最初目的是希望以最低的制造成本,可靠地实现产品的必要功能[1]。价值工程在进行备选方案评价时,“价值”就是一种“评价某方案有益程度的尺度”。某方案的价值高,说明该方案的实施后,投入产出投入比大、效益好;反之,则认为该方案效益差。价值工程把“价值”定义为:“对象所具有的功能与获得该功能的全部费用之比”,即
V=F/C  
其中:V-表示评价对象的价值系数;
F-表示评价对象的功能系数;
C-表示评价对象的成本系数。
从价值工程的表达式中可以看出,通过对备选方案利用价值工程理论进行分析比选时,价值系数最大的方案即为最优方案。
3  模型建立
建立污水处理终端设施选型的步骤包括:①选择不同类别的终端处理设施为价值工程的研究对象;②收集供选择的终端设施的相关资料;③对备选的终端设施进行相应的功能分析和功能评价[2]。
3.1 污水终端处理设施的备选 
①人工湿地处理模式[3]。人工湿地是利用生态系统中物种共生、物质循环再生原理,通过土壤、微生物、植物吸收和分解污水中的有机物,从而降低污水的污染指标,以获得污水处理与资源化的有效统一。该处理工艺简单,不需要外在动力,后续的运营和养护较为方面和经济。
②微动力厌氧+人工湿地处理模式[3]。污水厌氧生物处理是指在无氧的环境条件下,通过厌氧及兼性厌氧微生物的共同作用,将污废水中各种复杂有机物进行转化、分解,生成甲烷、二氧化碳、硫化氢、氨等物质的过程。在人工湿地的模式的基础上,增加了厌氧处理环节并增加动力系统,如水泵,提升了处理能力和处理效果,动力来源有太阳能、市电系统等,缺点是运营和养护成本增加。
③AOBR(厌氧好氧生物反应器)一体化设备处理模式[4]。AO污废水处理工艺法也叫厌氧好氧工艺法,A(Anaerobic)是指厌氧处理,主要目的在于脱氮除磷;O(Oxic)是指好氧好氧处理,用于除水中的有机物。AOBR一体化生活污水处理设备,是综合了厌氧和好氧处理的工艺,同时结合工程实践,设计出的有机废水处理装置,能高效去除BOD5、COD、NH3-N。在技术性能上,具有较强的稳定性和可靠性,在处理效果上,能符合相应的地表水排放标准,同时还具有投资省、自动化运行、维护操作方便、不占地表面积等优点。
3.2 相关资料收集
通过资料文献查阅、实地走访勘察,针对三种常用的生活污水处理终端设施相关参数收集如表1所示。
3.3 功能分析和评价
①功能分析。功能分析是价值工程的核心,它是对研究对象系统地分析其功能,科学地评价其重要性的过程[5]。以污水处理终端设备为研究对象,根据收集到的资料和系统的逻辑关系,建立其功能体统图,如图1所示。

②功能评价。
1)确定功能评价系数Fi。根据污水处理设施比选所要达到的目的和涉及到的因素,构建结构模型。在设施比选过程中,要充分听取各方的意见,如政府部门(水务、环保、农办等)、业主单位、设计单位、施工单位、监理单位等。需要考虑的因素有经济、技术、运行管理和环境保护等几个方面,构建如下结构模型图,如图2所示。
在结构图中,A为污水处理的综合效益,B和C为选择依据,C为B的具体指标,其中C1为项目投资;C2为经营成本;C3为占地面积;C4为BOD去除率;C5为COD去除率;C6为NH3-N去除率;C7为运行稳定性;C8为运行可靠性;C9为施工难度;C10为运行管理难易程度,其中C4~C10为功能性评价指标。首先明确各方的评价权重,然后由各方对不同的终端设施选择方案进行功能重要程度、满意程度进行打分,通过数据统计、处理,计算各方案的功能系数Fi。
2)确定成本系数Ci。根据各比选方案的建设投资、运行成本,成本系数Ci=某方案成本/全部方案成本之和,确定某一方案的成本系数Ci。
3)确定价值系数Vi。根据Vi=方案的功能系数Fi/方案的成本系数Ci。
4)选定最优方案。根据计算结果,选定价值系数最大的方案为最优方案。
4  实例分析
浙江省东阳市南市街道某行政村,有常住人口800人,在设计年限内,生活用水量定额取100L/cap·d-1,污水排放量按照用水量的75%确定,该村污水总量为60m3/d,现有人工湿地、微动力厌氧+人工湿地、AOBR一体化设备三种处理模式可作为该村污水处理终端设施的备选,现邀请业主单位、设计单位、承包单位对不同方案进行评价,利用价值工程原理进行分析比选[5]。
①将方案功能进行划分,共分为BOD去除率(F1)、COD去除率(F2)、NH3-N去除率(F3)、运行稳定性(F4)、运行可靠性(F5)、施工容易程度(F6)、易于管理程度(F7)等7项功能性指标。
②对评价的三方给予不同的权重,并对三种方案的功能性指标进行评价(表2)。
③确定功能重要系数(表3)。

④计算功能评价得分(表4)。

⑤确定功能系数F(表5)。

⑥确定成本系数C(表6)。

⑦确定价值系数V(表7)。

计算结果表明,B方案,即微动力厌氧+人工湿地处理模式,价值系数为1.07,最高,故B为最优方案。
5  结语
在农村环境整治过程中,污水处理只是其中一环,终端设施的比选要考虑的因素众多,还要结合村庄自身的经济实力来进行选择,最好能利用价值工程原理,充分发挥集体的智慧,群策群力,得到最佳的选择方案。在建设完成后,还需要加强污水终端处理设施的运行、维护及管理,使之能够真正达到改善农村人居环境的目的。
参考文献:
[1]王成平,戈伟主编.工程经济[M].西安交通大学出版社.
[2]田维平,伏小勇,等.价值工程原理与层次分析法在污水处理方案比选中的应用[J].资源与环境,2009(02):19-21.
[3]孙红杰,杨少华,等.人工湿地在农村生活污水处理中的应用与研究[J].吉林农业大学学报,2013,35(3):328-333.
[4]陈梅,钟成华,等.农村生活污水处理技术的应用效果及其经济性分析研究[J].环境科学与管理,2014,11:78-81.
[5]桂春雷.价值工程在污水处理项目设计方案比选中的应用[J].河北化工,2005(5):69,72.
[6]徐志荣,叶红玉,等.浙江省农村生活污水处理现状及对策研究[J].生态与农村环境学报,2015,31(4):473-477.

 

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