AHP在河北农村生活污水处理中的应用

王腾飞，薛嘉，周保华*，贾建和，成国庆

（1.河北科技大学环境科学与工程学院，河北石家庄050018；2.河北天地朝阳环境科技有限公司，河北石家庄050018；3.河北正润环境科技有限公司，河北石家庄050000）

AHP在河北农村生活污水处理中的应用

王腾飞1，薛嘉2，周保华1*，贾建和1，成国庆3

（1.河北科技大学环境科学与工程学院，河北石家庄050018；2.河北天地朝阳环境科技有限公司，河北石家庄050018；3.河北正润环境科技有限公司，河北石家庄050000）

基于某村的实际状况，运用层次分析法，建立一个4层次10指标6方案的技术评价体系，根据农村当地情况对农村污水处理进行技术筛选。结果表明，人工快速渗滤技术或者以小型化粪池为预处理的化粪池-人工快速渗滤组合技术为最佳处理方案。

农村生活污水；层次分析法；污水处理技术；技术筛选

每年我国农村排放约150亿m3的生活污水，污水量大但处理率却很低[1]。《全国农村环境综合整治“十三五”规划》中显示，我国只有22%的建制村生活污水得到处理。近年来，国家越来越重视农村生活污水的治理，在《水污染防治行动计划》中明确规定：到2020年，完成环境综合整治的建制村新增13万个。但是，农村的经济、技术以及当地综合指标等因素，决定了农村生活污水处理不能照搬城镇污水处理模式[2-3]。因此，选择合适的农村生活污水处理模式将成为农村生活污水处理研究的重点。

目前，张铁坚[3]、郝晓伟[4]、谢礼国[5]等学者对层次分析法在农村生活污水处理技术筛选中的应用开展了研究，这为农村选取适合的处理技术提供了参考依据。这些研究大部分集中在处理设施及技术本身，对农村当地情况的研究却很少。基于此，本研究从农村当地情况的角度出发，以期对层次分析法的研究作出补充，为农村生活污水处理技术的选取提供参考。

1 农村生活污水的特点和治理存在的问题

农村生活污水是指农村居民生活活动中产生的污水，主要包括洗涤、洗浴和厨厕排水，不包括乡镇企业工业废水和规模化畜禽养殖业废水[6]。农村生活污水的主要特征表现在[7-10]：成分复杂，各污染物浓度相对较低，基本不含或含有少量重金属和有毒有害物质，可生化性较强；排水变化系数大；污染面广且分散。

我国的农村生活污水治理还存在一些问题[1，11-12]，如我国有关农村生活污水治理的法律法规不健全，到目前为止，关于农村生活污水治理的强制性法律法规很少；我国农村地区经济相对落后，没有长期稳定的资金用于处理设施的运行和维护；农民受教育的程度较低，环保意识比较缺乏等。

2 建立农村生活污水处理优选体系

2.1 层次分析法的原理

AHP是一种将定性分析与定量分析相结合的决策方法，将研究对象分解成不同的层次结构，量化决策者的主观经验判断，然后逐层进行综合评价，从而得到一个既定量化又较符合实际的评价结果[3，5]。

2.2 农村生活污水处理优选体系的建立

农村生活污水处理的成功与否，关键不在于处理技术本身，而是要与农村当地的地形特征、居民居住特征等实际情况相结合，因地制宜。因此，在建立层次结构模型时，应侧重考虑农村的当地情况：当地经济水平，主要包括基建投资费用、运行费用、维护费用；当地地形特征，主要包括当地气候影响、周围有无敏感区、地形的复杂程度、闲置土地情况；居民居住特征，主要包括排水去向、居民文化水平、人口聚集度。

通过对《分地区农村生活污水处理技术指南》和《河北省鼓励的环保技术、产品目录（第二批）》（冀环协〔2015〕34号）中的污水处理技术进行对比与筛选，确定沼气池、SBR、生物接触氧化池、人工快速渗滤技术、潜流式人工湿地处理技术、稳定塘这6种处理技术作为方案层，建立层次结构模型，如图1所示。

图1 农村生活污水处理技术筛选的层次结构模型

2.3 构造判断矩阵及权重计算

层次结构模型建立后，问题被转化为层次中的排序问题。为了确定每个元素对上一层次的相对重要性，本研究采用数值1～9及其倒数的标度方法，具体含义见表1。

表1 判断矩阵标度及其含义

为了进行判断矩阵（或层次单排序）的一致性检验，需要进行计算一致性指标：CI=（λmax-n）/（n-1）；根据1～9阶判断矩阵平均随机一致性指标RI值，计算其随机一致性比率：CR=CI/RI，当CR＜0.1时，则认为判断矩阵具有满意的一致性，否则需要调整判断矩阵的元素的取值。1～9阶判断矩阵平均随机一致性指标RI取值见表2。

表2 平均随机一致性指标RI

3 实例中的应用

3.1 背景简介

某村位于正定县西北部，占地面积20 000 m2，研究对象为某村的新民居，人口约900人，人均年收入为6 608元。该村周围地势简单，以平原为主，而且周围也没有饮用水水源地保护区、风景区或人文旅游区等敏感区域。根据《农村生活污水排放标准》（DB 13/2171—2015）划分，本区域属于发达型农村（＞6 000元），生活污水处理后的出水应执行一级B标准，回用于农田灌溉、园林绿化等。本研究区域属于环境综合整治村，生活污水处理设施由中央财政专项资金建设，建成后所涉及到的运行维护费用由县财政资金负责。本地区农业产业化程度较高，可利用土地较多。

3.2 构造目标层A与准则层B之间的A-B判断矩阵

由于该村属于环境整治村，污水处理设施由中央财政专项资金建设，建成后所涉及到的运行维护费用由县财政资金负责。基于此，准则层的排序为：B2当地地形特征＞B3居民居住特征＞B1当地经济水平。构造A-B判断矩阵，见表3。

表3 A-B判断矩阵

计算求得最大特征根λmax=3.086，相应的特征向量Wi=（0.094，0.627，0.280）。

经计算，CI=（λmax-3）/（3-1）=0.043，而3阶矩阵RI值为0.52，则CR=0.043/0.52=0.083＜0.1，显然A-B矩阵具有满意的一致性，故Wi中的权重可用。

3.3 构造准则层B与指标层C之间的B-C判断矩阵

3.3.1 构造B1-C判断矩阵

虽然此地区的污水处理设施建设以及运行维护费都不用村民出钱，但是仅从这三个方面考虑选取技术的话，指标层C的排序为：C1基建投资费用＞C2运行费用＞C3维护费用。构造B1-C判断矩阵，见表4。由判断A-B矩阵的方法，可知B1-C矩阵具有满意一致性。

表4 B1-C判断矩阵

3.3.2 构造B2-C判断矩阵

该村属于环境综合整治村，周围地势简单，以平原为主，没有饮用水水源地保护区、风景区或人文旅游区等敏感区，且可利用土地较多。指标层C的排序为：C5周围有无敏感区＞C6闲置土地利用情况＞C7地形的复杂程度＞C4当地气候影响。构造B2-C判断矩阵，见表5。由判断A-B矩阵的方法，可知B2-C矩阵具有满意一致性。

表5 B2-C判断矩阵

3.3.3 构造B3-C判断矩阵

本次评价区域为新民居，人口相对集中，处理完的生活污水将回用于农田灌溉及园林绿化等，指标层C的排序为：C8排水去向＞C10人口聚集度＞C9居民文化水平。构造B3-C判断矩阵，见表6。由判断A-B矩阵的方法，可知B3-C矩阵具有满意一致性。

表6 B3-C判断矩阵

3.4 计算指标层C对目标层A的权重

结合准则层B和指标层C求出的各判断矩阵的权重，计算指标层C对目标层A的权重，见表7。

表7 指标层C对目标层A的权重

3.5 处理方案的综合评价

运用专家打分法对6种方案的9个指标进行评价，评价的标准为：0.8～1为优，0.6～0.8为良，0.4～0.6为中，0.2～0.4为差，0～0.2为很差。

通过咨询6名有经验和较高学术水平的专家，采用评价标准对9个指标进行评分，然后用评分的平均值与指标层的权重相乘，最终得到定性的结果，具体结果见表8。

表8 污水处理技术综合指标评价

由表8可知，所选的6种生活污水处理技术相对优先排序为：D4（人工快速渗滤技术）、D5（潜流式人工湿地处理技术）、D3（生物接触氧化池）、D2（SBR）、D6（稳定塘）、D1（沼气池）。因此，人工快速渗滤技术或者以小型化粪池为预处理的化粪池-人工快速渗滤组合技术为最佳处理方案。

4 结论

在农村生活污水处理技术的选择上，重点不在于技术本身，而在于农村当地的实际情况。不同地区周围有无敏感区、闲置土地情况以及污水的排水去向等方面的差异，决定了其对污水处理技术选择的不同。本研究通过对某村应用层次分析法得出，人工快速渗滤技术或者以小型化粪池为预处理的化粪池—人工快速渗滤组合技术为最佳处理方案。对于不同的区域，在采用层次分析法进行农村生活污水最佳实用处理技术筛选时，应该以当地的实际情况为重点，以确保能得到适用的污水处理技术。

[1]闫林.推进农村生活污染治理的财政政策建议[J].中国邮政，2016（5）：43-44.

[2]赵玲萍，张凤娥，董良飞，等.改进的熵权TOPSIS模型在农村生活污水处理优选中的应用[J].节水灌溉，2013（12）：52-54，58.

[3]张铁坚，张小燕，李炜，等.基于AHP的河北平原地区农村生活污水处理技术筛选[J].浙江农业学报，2015，27（6）：1037-1041.

[4]郝晓伟，干钢，裴瑶，等.基于层次分析法的水源地上游农村生活污水处理技术综合性能评价[J].南水北调与水利科技，2012，10（4）：42-47.

[5]谢礼国，张照清，谭铭卓，等.层次分析法优选三峡库区农村生活污水处理技术研究[J].土木建筑与环境工程，2011，33（增刊1）：20-22.

[6]河北省环境科学研究院.DB 13/2171—2015农村生活污水排放标准[S].2015.http://www.hb12369.net/zwhd/kjbz/hbsdfbz/201511/ W020151106359979062433.pdf

[7]董瑞海，顾宝群，张博雄，等.基于源分离的农村污水生态治理模式与技术[J].南水北调与水利科技，2014，12（6）：209-212.

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[11]徐慧娟，胡啸，何云，等.强化农村生活污水处理设施管理的思考[J].中国人口·资源与环境，2015，25（S1）：208-210.

[12]陈吕军.我国农村分散型污水处理技术及政策的思考[J].环境保护，2014，42（15）：30-33.

（编辑：程俊）

App lication of AHP in Rural Domestic Sewage Treatment in Hebei

Wang Tengfei1,Xue Jia2,Zhou Baohua1*,Jia Jianhe1,Cheng Guoqing3
（1.College of Environmental Science and Engineering，Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang Hebei050018,China；2.Hebei Tiandi Zhaoyang Environmental Technology Co.Ltd., Shijiazhuang Hebei 050018,China；3.Hebei Zhengrun Environmental Technology Co.Ltd.,Shijiazhuang Hebei 050000,China）

Based on the actual situation of some village,this article established a technical evaluation system of 4-level,10-index,6 scheme by using Analytic Hierarchy Process(AHP)to screen the rural sewage treatment from the perspective of rural local conditions.The results showed that artificial rapid diafiltration technology or small septic tank pretreatment of septic tank-artificial rapid ditch combination technology was the best treatment program.

rural domestic sewage,analytic hierarchy process,sewage treatment technology,technical screening

X719.3

A

1008-813X（2017）02-0090-04

10.13358 /j.issn.1008-813x.2017.02.24

2017-02-28

王腾飞（1988-），男，河北邢台人，河北科技大学环境科学与工程学院环境科学与工程专业在读硕士研究生，主要从事水处理方面的研究工作。

*通讯作者：周保华（1974-），男，河北衡水人，毕业于天津大学环境工程专业，博士，副教授，主要研究方向为固体废物资源化。