氯碱工业（电石法PVC）污染防治最佳可行技术评估

田　　新，邱运仁，杨兆光

（中南大学化学化工学院，湖南 长沙 410083）

氯碱工业（电石法PVC）污染防治最佳可行技术评估

田新，邱运仁，杨兆光

（中南大学化学化工学院，湖南 长沙 410083）

根据聚氯乙烯生产污染防治技术专家调查表，对备选技术调研、评估，采用层次分析法确定各评价指标的权重，用yaahp（Yet Another AHP）软件对各专家的评估结果进行“群决策”，求得综合权重，从而遴选出污染防治最佳可行技术。

聚氯乙烯，污染防治；最佳可行技术；专家咨询法；层次分析法

中国“缺油、贫气、富煤”的能源结构决定了中国聚氯乙烯生产以电石法为主要方法，由于中国聚氯乙烯生产技术及污染治理技术种类繁多，使得企业在技术选取上产生偏差、导致成本增加或污染加重。因此，对氯碱工业（聚氯乙烯）污染防治技术进行评估，以遴选出最佳可行技术，对氯碱企业进行工艺技术的选择提供重要参考，对中国氯碱工业和环境保护部门污染防治技术的选择与确定具有重要意义。

层次分析法（AHP）是一种将与决策有关的元素分解成目标、准则、方案等层次，在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法［1-3］。专家咨询法（又称德菲尔法）于1964年被美国兰德公司首次用于技术预测，尤其在客观资料不足或数据缺乏的情况进行技术筛选［4］。

本文通过分析中国氯碱工业聚氯乙烯生产工艺现状，利用专家咨询法结合层次分析法（AHP）确定氯碱行业（聚氯乙烯）污染防治可行技术中各因素的权重，对聚氯乙烯生产过程中污染防治技术进行评估与筛选，提出了中国氯碱工业（聚氯乙烯）污染防治的最佳可行技术。

1　污染防治最佳可行技术评估指标体系构建

污染防治最佳可行技术（BAT）中“最佳”指以最有效的方式，从整体上实现高水平的环境保护。“可行”指该技术不论是否已在本地区或国家使用或出现，其发展程度可以满足工业的相关要求。“技术”不仅指技术本身，还包括设计、建设、维护、运行以及退役所使用的工艺和方式［5］。

氯碱工业（聚氯乙烯）污染防治最佳可行技术评估指标体系分为清洁生产技术指标体系和末端治理技术指标体系。选取资源能源消耗、经济效益、污染物控制、技术可靠性为一级指标，然后分别对各一级指标细化得到二级指标，主要包括工艺先进性、稳定性、实用性、投资成本、运行成本等二级指标，但在建立二级指标时，需根据不同工序的特点以及排污特征适当进行调整和取舍。清洁生产技术和末端治理技术评估指标体系框架分别见图1、图2。

2　聚氯乙烯生产和污染治理备选技术

电石法法生产聚氯乙烯工艺主要包括几大工序：乙炔发生工序、氯化氢生产工序、氯乙烯合成工序、氯乙烯精馏工序、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：电石粉尘处理、废汞触媒处理、含汞废水处理［6-8］、精馏尾气处理、PVC离心母液处理［9-11］，电石法聚氯乙烯清洁生产技术及污染防治技术分别见表1、表2。

图1　清洁生产技术评估指标体系

图2　末端污染治理技术评估指标体系

表1　电石法聚氯乙烯清洁生产技术

表2　电石法聚氯乙烯污染治理技术

3　污染防治最佳可行技术评估

按照层次分析法解决决策问题的步骤，需对已建指标体系各级指标的重要程度进行重要度分析，构造判别矩阵，求得各指标权重；然后利用YAAHP软件“群决策”求得综合权重；最后由各指标综合权重结合技术指标评分计算各技术综合得分，得到技术的优劣顺序，具体步骤如下。

3.1构造判别矩阵

根据层次分析法的工作程序，首先需建立两两比较矩阵，即在各平行指标之间进行一对一的比较，这种比较是决策者主观偏好的具体体现，两两比较采用9级比例标尺，具体评分规则见表3。

表3　AHP评分规则

两两比较判断矩阵的形式为：

其中，aij＞0，aij=1/aji，aii=ajj=1（i，j=1，2，3，…，n）

3.2特征根法求指标权重

对于正反矩阵A=（aij）n×n，存在唯一最大特征值λmax以及相对应的特征向量ω，将该特征向量标准化处理即得到对应的权重值。

3.3矩阵一致性检验

对求出的特征向量进行一致性检验，当一致性比率参数CR小于0.1时，则认为判别矩阵通过一致性检验。

CR定义为一致性比例，计算公式为：

RI为随机一致性指标，部分数值见表4。

当CR=0时，即λmax=n，矩阵具有完全一致性，当CR＜0.1时，矩阵具有满意一致性，而当CR＞0.1时，则不符合一致性，此时，需对矩阵进行一致性修正。

表4　随机一致性指标RI

3.4专家群决策分析

以上计算方法是基于单一矩阵数据的计算，为了集合行业专家的智慧，使调查结果具有更高可信度，共邀请20位氯碱工业的专家参与权重打分，即采用了“群决策”的方式。

YAAHP（Yet Another AHP）层次分析法软件不仅能简化单个矩阵权重的计算，更能解决 “群决策”求权重的问题。只要按相关操作规程操作即可，操作者只需了解简单的层次分析法知识即可进行操作。另一方面，该软件能自动检验和调整矩阵的不一致性，无需人工判断和修正，大大减少了人的工作量。本文的研究就采用了最新的yaahp10.0版本进行运算。

3.5加权

将由软件处理后得到的各指标综合权重ω和各备选技术的平均得分xi进行加权处理，即可以得出该项技术的综合评价结果值：

3.6评估结果

根据专家群决策分析结果，从被选技术中按综合得分高低筛选出排名居于前2或3位的技术为最佳可行技术。氯碱工业（聚氯乙烯）污染防治最佳可行技术包括工艺过程污染防治最佳可行技术和污染治理技术，前者包括乙炔发生工序、氯化氢生产工序、氯乙烯合成工序、氯乙烯精馏工序、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术，后者主要包括电石粉尘处理技术、废汞触媒处理技术、含汞废水处理技术、精馏尾气处理技术、离心母液处理技术的最佳可行技术。聚氯乙烯生产污染防治最佳可行技术工艺组合见图3。

图3　聚氯乙烯生产污染防治最佳可行技术工艺组合

4　结语

通过调研得到聚氯乙烯生产过程中各个工序的备选技术，然后结合层次分析法和专家咨询法对各备选技术进行筛选，提出了聚氯乙烯生产污染防治的最佳可行技术及其工艺组合，为中国氯碱工业聚氯乙烯生产企业污染防治的清洁生产工艺和污染排放达标提供技术指导。

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

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［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．

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［6］王小昌，李国栋，李春华，等．电石法聚氯乙烯含汞废水处理．聚氯乙烯，2013，（04）：42－44．

［7］袁建军，卢英华．高选择性重组基因工程菌治理含汞废水的研究．泉州师范学院学报，2003，（06）：71－75．

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［9］吴礼定，曾波．PVC离心母液处理方案．中国氯碱，2012，（06）：12－13．

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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

国家水体污染控制与治理科技重大专项：典型重金属污染防治技术评估研究及示范（2013ZX07504-001）

2015-11-30