城镇污水处理厂规模技术有效性评价与调控研究

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【摘要】：城镇污水处理厂作为城市重要的基础设施之一，具有明显的经济、社会、环境效益。但作为工程项目从经济上来说厂区建设、运行、管理需要投入大量资金，因此对于经济较落后地区还

有一定困难;从技术上来说对规模技术有效性的研究较少。本文通过数据包络分析法对广西地区的主要城市的城镇污水处理厂进行分析，建立适合的评价指标体系，最后为经济落后地区污水处理厂的建设、运行和管理提出了建议

【关键词】：城镇污水处理厂 数据包络分析 有效性评价

中图分类号：U664.9+2文献标识码： A 文章编号：

前言

随着城市化建设进程的加快，城市水污染问题日益严重，并且我国本身又是一个水资源高度紧缺的国家，污水净化、解决水资源紧缺矛盾被逐渐提上日程。尽管目前我国城镇污水处理厂的建设获得了长足的发展并取得了一定的成就，但大多小城镇污水处理设施建设还不完善或还未建设，影响了城市经济发展，因此加强污水处理厂运行规模效益的研究具有重要的理论和现实意义。

1城镇污水处理厂建设的重要性

城镇污水处理厂以实现污水处理为目标，是一个城市污水处理系统的重要组成部分，作为环保项目，具有显著的环境效益。目前水资源短缺问题已严重制约了我国经济的发展，解决这一问题的一个重要措施就是进行污水处理，实现污水资源化。但由于污水处理厂具有投资高、能源消耗大等特点，因此，必须优化污水处理方案使污水处理设施的基建和运行总费用相对最小，除污效能相对最高，环境、社会效益相对最大。

2、数据包络分析（DEA）在评价城镇污水处理厂的作用

数据包络分析法是对同类型部门之间进行相对有效性评价的分析方法，通过对输入输出的决策单元（DMU）分析，识别出有效率的样本，并指出其他样本的相对低效程度。运用此方法对已建成并投入使用的污水处理厂进行比较和评估，可客观真实的反映污水处理厂的状况，为环境管理决策提供依据。

3实例分析

广西省为西部欠发达地区，经济基础薄弱，城镇污水处理设施落后，因此本文选择广西地区为研究区域，结合数据包络分析法对其城镇污水处理厂进行了评价。

3.1模型

DEA方法中的决策单元定义为：通过系列决策，投入系列生产要素，得到一定的产出。假设有n个决策单元，则输入输出向量为：

通过对原始的模型进行变换，并引进非阿基米德无穷小量简化模型的检验工作，得到规划模型为：

（D）

模型中分别是松弛变量，剩余变量；：对偶变量；：一般取值为10-6。若线性规划中存在最优解，并且最优解满足=VD=1，s-=s+=0，则决策单元有效，若＜1，则DEA无效。

3.2主要城镇污水处理厂 DEA 评价

（1）指标体系的选取

为使评价达到预期目的，结合污水处理厂自身情况，选取了可比性较强，易操作的因素，构建了指标体系，如表1。其中X1：日处理费用；X2：总投资额；X3：劳动力人数；产出指标Y1：日处理污水量；Y2：投资利润率；Y3COD去除率。

表1污水处理厂数据表

通过对选择指标的研究，统计发现处理规模增加时，运行费用呈现下降趋势，也即说明该指标具有规模经济。通过劳动人数多少可侧面了解到污水厂的规模；投资利润率反映了处理厂的效益；COD是水中普遍指标，其去除率可侧面反映污水处理效果，从而反映处理厂的运行效益，因此本研究选择这几项指标进行评价。

（2）相对有效度计算

将6个污水处理厂的数据带入，计算得表2：

表2 12个决策单元的最优效率评价指数

DEA 的本质是从大量样本数据分析出相对最优样本个体，当θ

3基于调控系数法的污水处理厂DEA调控分析

通过DEA 法对6个污水处理厂规模技术有效性评价，可知大多污水处理厂并没有完全发挥作用，仍存在改进的方面，本文以其中一家污水厂为例，采用调控系数法进行分析，即对污水处理厂各项投入产出指标进行比例调整。

理想中的调控系数是从非DEA有效到DEA有效过程中，各指标的调整比例，理想值为最优状态下有效点数值。如表4、表5、表6

表4对非DEA有效的五象污水厂调整方案

从该方案可以看出保持日处理量和处理效果不变的条件下，减少总投资额的63%；减少日处理费用的64%；裁员63%；才能实现DEA有效，可提高投资利润的5倍。

表5对非 DEA 有效的官塘片区污水厂调整方案

对于官塘片区而言，在保持其处理效率不变的情况下，若将总投资额减少72.5%％，日处理费用减少89％，裁员 75％，可以将每天的处理污水量增加11.3％，同时投资利润率增加3.8倍，达到24％，从而达到DEA有效。

结语

本文通过对模型及无效城镇污水处理厂调控结果的分析，可得知污水处理厂往往在建厂时一次性投资过大，当地的管网建设与规模建设不匹配，忽略了配套管网建设，不仅造成了财力和人力的浪费，而且处理水量远远小于设计规模，致使收益无效。若让污水处理厂达到DEA有效，可采取以下方法：①提高运营管理机制，加强有效的监督；②结合城市自身情况，制定切实有效的政策；③尽快完善配套管网建设，有效收集污水量，尽快发挥已建设施作用。

参考文献：

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