本发明属于多目标评价决策方法领域，涉及一种工业园区水污染技术路线决策方法，具体是结合工业园区水污染防治需求，应用多目标决策技术建立了工业园区水污染防治技术路线决策模型，并用熵权法客观赋权，topsis法求解模型。
背景技术：
随着我国城市化和工业化的发展以及产业结构调整，新老企业向工业园区集中，工业园区逐渐成为工业废水根源地以及环境污染事故的高发点。工业园区水污染防治涉及企业废水预处理、末端污水厂集中处理、再生水厂深度处理等多个环节，目前环境技术管理集中在单环节技术评估，由于工业园区水污染防治的特殊性、系统性和复杂性，如何考虑多环节、多因素优化与协同，建立最佳工业园区水污染防治技术评估方法，构建工业园区废水处理系统稳定达标综合技术路线，是急需解决的技术问题之一。
技术实现要素：
本发明的目的在于解决背景技术中存在的问题而提供一种包括多环节、多因素的工业园区水污染防治技术路线多目标决策方法。该方法能够对工业园区包括企业、末端污水处理厂、再生水厂三环节水处理技术的水污染防治技术路线进行优化，实现工业园区层面水处理成本最低，污染物削减量最大，且污水处理厂出水稳定达标，为新建园区提供技术路线排序。
本发明的技术方案是提供一种工业园区水污染防治技术路线决策方法，该方法包括如下步骤：
步骤(1)：建立决策模型，包含：a、两个分量目标：三环节总成本最低和污染物削减量最大；b、约束条件为：末端污水处理厂出水稳定达标；c、假设条件为：假设同一行企业采用同类水处理技术；d、决策变量为包括企业、末端污水处理厂、再生水厂三环节水处理技术的技术组合；
步骤(2)：通过单环节技术评估得出企业、末端污水处理厂、再生水厂三环节的可行技术；排列组合得出多条可行水污染防治技术路线；按照模型约束条件，淘汰末端污水处理厂出水不能稳定达标的技术路线；满足约束条件的可行技术组合用结合熵权法的topsis法排序，从而实现新建园区水污染防治技术路线优化。
所述步骤(2)具体如下：
(1)、由单环节技术评估得出工业园区各行业企业可行水处理技术、末端污水处理厂可行水处理技术、再生水厂可行水处理技术，排列组合形成多条包含三环节水处理技术的水污染防治技术路线x：
所述水污染防治技术路线x，包含工业园区企业预处理技术x1，i(i＝1，2，……m，m为行业数量)、末端污水处理厂集中处理技术x2、再生水厂深度处理技术x3，工业园区有多家企业，企业按行业划分，同一行业企业假设采用同一类水处理技术：
x＝[x1，1,…x1，i…x1，m,x2,x3]
(2)、计算每条可行技术路线的总成本、污染物削减总量、末端达标率属性，分别对应于三环节总成本最低目标、污染物削减量最大目标和末端污水处理厂出水稳定达标约束条件：
所述三环节总成本最低目标，是指工业园区企业(i＝1)、末端污水处理厂(i＝2)、再生水厂(i＝3)三环节的水处理成本总和cost最低，成本由年运营费用和年效益两部分组成；
其中，年运营费用由两部分构成：第一部分是水污染控制系统的初始建设投资总费用cc(单位：万元)，它由各单元构筑物以及系统功能的初始投资的加和构成；第二部分是工艺系统在设计年限内的运行维护总费用co(单位：万元/年)，它是由各单元构筑物以及系统功能的运行维护费用的加和，按照污水处理设施的工作生命周期，用投资回收因子τ，将建设费用折合到每一年的年运营费用中；
其中，年效益bw(单位：万元/年)为再生水回用减少的新鲜水使用成本：
所述的污染物削减量最大目标，是指工业园区企业、末端污水处理厂、再生水厂三环节化学需氧量(cod,k＝1)、氨氮(nh3-n,k＝2)、总磷(tp,k＝3)、总铬(cr,k＝4)、石油类(k＝5)、氯化物(k＝6)六种污染物的年削减总量s最大，六种污染物年削减总量s采用标准化处理，即s为总等标削减量，等于单种污染物k等标削减量sk之和，sk等于单种污染物削减量rk除以末端排放标准中污染物排放浓度限值ck；rk等于企业单种污染物削减量
所述的末端污水处理厂出水稳定达标约束条件，是指末端污水处理厂所有出水污染物浓度
(3)、淘汰末端达标率小于最低要求μ的技术路线；
(4)、构造决策矩阵a，fi，j表示属性值，由决策矩阵a构成规范化的决策矩阵z′，
其元素为z′i，j：
(5)、熵权法计算三环节总成本最低、污染物削减量最大两个目标的权重wj，具体如下：
式中：wj为指标j的熵权，hj为指标j的熵，
(6)、构造规范化的加权决策矩阵z，其元素为zij：
zij＝wjz′ij，i＝1，2，…n，j＝1，2
(7)、确定正理想解
(8)、计算每条技术路线对于理想解的相对接近度
定义任意技术路线到正理想解的距离为
定义任意技术路线到负理想解之间的距离
则某一技术路线对于理想解的相对接近度定义为：
(9)、按每条可行技术路线相对接近度
本发明的有益效果：
1、本发明工业园区水污染防治技术路线决策方法可以为工业园区推荐系统性，整体性最优的水污染防治技术路线，实现多方协同减排作用，使工业园水污染防治系统水处理总成本最低，污染物削减量最大，且末端污水处理厂出水稳定达标。
2、本发明为一种离散型多目标决策方法，运用了多目标决策理论和环境科学理论，对工业园区水污染防治具有重要意义。
附图说明
图1为本发明决策模型示意图。
图中：x表示工业园区水污染防治技术路线：
i表示工业园区水处理环节：i＝1表示企业水处理环节，i＝2表示园区末端污水处理厂水处理环节，i＝3表示园区再生水厂水处理环节。
具体实施方式
下面通过附图对本发明作进一步的说明。本发明的实施例是为了更好地使本领域的技术人员更好地理解本发明，并不对本发明作任何的限制。
工业园区水污染防治技术路线决策方法，包括:步骤(1)，如图1所示：建立决策模型：包含两个分量目标：三环节总成本最低和污染物削减量最大；约束条件为末端污水处理厂出水稳定达标；假设条件为假设同一行企业采用同类水处理技术；决策变量为包括企业、末端污水处理厂、再生水厂三环节水处理技术的技术组合；以及步骤(2)：通过单环节技术评估得出企业、末端污水处理厂、再生水厂三环节的可行技术；排列组合得出多条可行水污染防治技术路线；按照模型约束条件，淘汰末端污水处理厂出水不能稳定达标的技术路线；满足约束条件的可行技术组合用结合熵权法的topsis法排序，从而实现新建园区水污染防治技术路线优化；所述用结合熵权法的topsis法对水污染防治技术路线排序，是指对满足约束条件的可行技术路线排序，三环节总成本最低目标和污染物削减量最大目标分别对应技术路线的总成本和总削减量属性，熵权法是一种客观赋权方法，多目标决策问题中，若某个属性的信息熵越小，则该属性提供的信息量就越大，属性的属性值变异程度越大，在多属性决策中的贡献就越大，属性的权重值也应越大。topsis法是通过检测评价对象与最优解、最劣解的距离来进行排序，越接近最优解，排序越高。
步骤(2)具体如下：
(1)、由单环节技术评估得出工业园区各行业企业可行水处理技术、末端污水处理厂可行水处理技术、再生水厂可行水处理技术，排列组合形成多条包含三环节水处理技术的水污染防治技术路线x：
所述水污染防治技术路线x，包含工业园区企业预处理技术x1，i(i＝1，2，……m，m为行业数量)、末端污水处理厂集中处理技术x2、再生水厂深度处理技术x3，工业园区有多家企业，企业按行业划分，同一行业企业假设采用同一类水处理技术：
x＝[x1，1,…x1，i…x1，m,x2,x3]
(2)、计算每条可行技术路线的总成本、污染物削减总量、末端达标率属性，分别对应于三环节总成本最低目标、污染物削减量最大目标和末端污水处理厂出水稳定达标约束条件：
所述三环节总成本最低目标，是指工业园区企业(i＝1)、末端污水处理厂(i＝2)、再生水厂(i＝3)三环节的水处理成本总和cost最低，成本由年运营费用和年效益两部分组成；
其中，年运营费用由两部分构成：第一部分是水污染控制系统的初始建设投资总费用cc(单位：万元)，它由各单元构筑物以及系统功能的初始投资的加和构成；第二部分是工艺系统在设计年限内的运行维护总费用co(单位：万元/年)，它是由各单元构筑物以及系统功能的运行维护费用的加和，按照污水处理设施的工作生命周期，用投资回收因子τ，将建设费用折合到每一年的年运营费用中；
其中，年效益bw(单位：万元/年)为再生水回用减少的新鲜水使用成本：
所述的污染物削减量最大目标，是指工业园区企业、末端污水处理厂、再生水厂三环节化学需氧量(cod,k＝1)、氨氮(nh3-n,k＝2)、总磷(tp,k＝3)、总铬(cr,k＝4)、石油类(k＝5)、氯化物(k＝6)六种污染物的年削减总量s最大，六种污染物年削减总量s采用标准化处理，即s为总等标削减量，等于单种污染物k等标削减量sk之和，sk等于单种污染物削减量rk除以末端排放标准中污染物排放浓度限值ck；rk等于企业单种污染物削减量
所述的末端污水处理厂出水稳定达标约束条件，是指末端污水处理厂所有出水污染物浓度
(3)、淘汰末端达标率小于最低要求μ的技术路线；
(4)、如表1所示，构造决策矩阵a，fi，j表示属性值，
表1决策矩阵a
由决策矩阵a构成规范化的决策矩阵z′，其元素为z′i，j：
(5)、熵权法计算三环节总成本最低、污染物削减量最大两个目标的权重wj，具体如下：
式中：wj为指标j的熵权，hj为指标j的熵，
(6)、如表2所示，构造规范化的加权决策矩阵z，其元素为zij：
zij＝wjzij，i＝1，2，…n，j＝1，2
表2加权决策矩阵z
(7)、确定正理想解
(8)、计算每条技术路线对于理想解的相对接近度
定义任意技术路线到正理想解的距离为
定义任意技术路线到负理想解之间的距离
则某一技术路线对于理想解的相对接近度定义为：
(9)、按每条可行技术路线相对接近度
实施例:根据行业废水特征，可将工业园区行业分为化学原料和化学制品制造业、橡胶和塑料制品业、食品、饮料加工制造业、纺织业、造纸和纸制品业、医药制造业、金属制品及机加工业及计算机、通信和其他电子设备制造业等8个行业。
由于企业工业废水的复杂性，不同企业污水预处理工艺的差别很大。按照污染物去除原理，污水处理单元可以简单分为物理化学单元和生物化学单元。物理化学单元包括电解、气浮、隔油、蒸发、吸附、混凝沉淀、催化氧化、膜滤等；生物化学单元包括好氧曝气、厌氧水解、接触氧化、厌氧好氧、厌氧缺氧好氧、序批式活性污泥法等。企业水处理技术可分为物化+生化、生化、生化+物化、物化+生化+物化、物化5类。
工业园区末端污水处理厂水处理技术主要有厌氧缺氧好氧、厌氧好氧、氧化沟及其改造工艺、序批式活性污泥法及其改造工艺、传统活性污泥法5类。
再生水厂深度处理技术主要包括膜生物反应器、膜滤法、高级氧化、混凝沉淀过滤4类。
考虑到污染特征和技术特征等，以上行业分类和技术分类为最优分类。以下以某化工园区为例，具体说明实施步骤，数据不具有实际意义。
假设某化工园区仅有化学原料和化学制品制造业，企业可选水处理技术为物化+生化、物化+生化+物化两类，末端污水处理厂可选水处理技术为厌氧缺氧好氧和氧化沟工艺，再生水厂可选深度处理技术为膜生物反应器、膜滤法，三环节可选技术的属性如表3所示。
表3水处理技术属性
各环节可选技术排列组合可形成8条可行技术路线。如下所示：
技术路线1：物化+生化、厌氧缺氧好氧、膜生物反应器。
技术路线2：物化+生化、厌氧缺氧好氧、膜滤法。
技术路线3：物化+生化、氧化沟、膜生物反应器。
技术路线4：物化+生化、氧化沟、膜滤法。
技术路线5：物化+生化+物化、厌氧缺氧好氧、膜生物反应器。
技术路线6：物化+生化+物化、厌氧缺氧好氧、膜滤法。
技术路线7：物化+生化+物化、氧化沟、膜生物反应器。
技术路线8：物化+生化+物化、氧化沟、膜滤法。
技术路线费用及污染物削减量属性为单环节如表4所示。
表4技术路线属性
工业园区末端污水处理厂达标率最低要求μ＝0.8，则技术路线3和技术路线4淘汰。其余6条技术路线利用熵权法和topsis法排序。步骤如下：
(1)、假设折现率为8％，污水处理设施使用年限为20年，投资回收因子τ＝0.102。将技术路线建设费用cc折合到年运营费用co中，减去再生水回用效益1423.5(万元/年)，得到总成本cost。工业园区末端污水处理厂排放标准中cod、nh3-n、tp、cr、石油类、氯化物的浓度限值分别为50、5、0.5、0.1、1、500mg/l，将6种污染物削减量作标准化处理得到污染物削减总量s。根据技术路线总成本、总等标削减量属性构造决策矩阵a，其元素为fi，j，如表5所示。
表5决策矩阵a
(2)、由决策矩阵构成规范化的决策矩阵z′，其元素为z′i，j，如表6所示：
表6规范化的决策矩阵z′
(3)、熵权法计算三环节总成本最低、污染物削减量最大两个目标的权重wj，具体如下：
式中：wj为指标j的熵权，hj为指标j的熵，
三环节总成本最低目标的权重w1＝0.736、污染物削减量最大目标的权重w2＝0.264。
(4)、如表7所示，构造规范化的加权决策矩阵z，其元素为zij：
zij＝wjz′ij，i＝1，2，…n，j＝1，2
表7加权决策矩阵z
(5)、确定正理想解
(6)、计算每条技术路线对于理想解的相对接近度，如表8所示：
定义任意技术路线到正理想解的距离为
类似地，定义任意技术路线到负理想解之间的距离
则某一技术路线对于理想解的相对接近度
表8技术路线相对接近度
(7)、按每条可行技术路线相对接近度
应当理解的是，这里所讨论的实施方案及实例只是为了说明，对本领域技术人员来说，可以加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。