一种造纸行业水污染治理工艺调控方法
【专利摘要】一种造纸行业水污染治理工艺调控方法，涉及造纸行业水污染治理工艺。确定造纸行业水污染治理工艺的评估指标体系；描述各待评价造纸行业水污染治理工艺的状态；描述第m种工艺最优指标的理想工艺状态；描述矩阵R0n与矩阵Rmn中对应指标之间的差距；确定指标权重，描述各工艺评估指标重要程度，构造欧氏贴近度复合模糊物元矩阵，描述待测工艺与理想工艺接近的程度；对被评工艺进行排序，输出的方案来调整污水处理工艺过程，使造纸污水符合行业规定。本发明提出的方法，能够结合造纸行业水污染治理具体技术，给出最优技术，且对较差技术进行升级改造，为改进现有造纸行业水污染治理技术提供方向，同时也为发展造纸行业水污染治理技术提供支持。
【专利说明】一种造纸行业水污染治理工艺调控方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及造纸行业水污染治理工艺，特别涉及一种造纸行业水污染治理工艺调控方法。
【背景技术】
[0002]造纸行业废水由生产过程中不同阶段产生的多种废水组成，其排放量以及污染物的有机负荷会随着原料种类、生产工艺和产品要求等条件的不同而存在很大差异，具有排放量大，污染物多，难处理等特点，造纸废水的污染不仅限制了造纸行业自身的发展，同时也损害了人类的生存环境。在众多造纸废水污染治理工艺中选择最适合的工艺，是减轻造纸废水污染的有效途径之一，这就需要对众多造纸行业水污染治理工艺进行调控。
[0003]目前，水污染治理工艺调控方法主要有层次分析法、主成分分析法、模糊综合评价法、灰色关联法、人工神经网络技术和遗传算法等，但这些方法都不能单独解决造纸行业水污染治理工艺调控问题。关于造纸行业水污染治理工艺调控的方法还处于起步阶段。
【发明内容】
[0004]针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种造纸行业水污染治理工艺调控方法，识别现有造纸行业水污染治理工艺存在的问题，为其改进提供技术支撑，通过对现有造纸行业水污染治理工艺进行调控，最终达到减少造纸废水污染的目的。
[0005]本发明的技术方案是这样实现的:一种造纸行业水污染治理工艺调控方法，包括以下步骤:
[0006]步骤1:确定造纸行业水污染治理工艺的评估指标体系，包括定量指标和定性指标；
[0007]所述指标体系包括13项指标,其中，定量指标包括C0D、B0D、氨氮、SS去除率,出水PH值，废水回用率，基建投资费用，吨水处理成本共8项指标；定性指标包括技术成熟性、抗冲击能力、自动化程度、改扩建容易度、技术推广性共5项指标；
[0008]对于定量指标，由现场调研采样获得；对于定性指标，采取专家打分法按优、良、中、较差、差五标度进行评价；
[0009]步骤2:对于m种造纸行业水污染治理工艺，分别获取每种工艺的指标体系对应的数值；
[0010]步骤3:构造复合模糊物元矩阵R，用于描述各待评价造纸行业水污染治理工艺的状态，过程为:
[0011]首先，建立复合模糊物元矩阵R，该矩阵的共m行13列，第i行表示第m种待评价
造纸行业水污染治理工艺中第i种待评价工艺，其中i=l，2，.....，m ;第j列对应步骤I所
述造纸行业水污染治理工艺评估指标体系中第j项评估指标，且有j=l，2，.....,13；
[0012]之后，将步骤2获取的每种工艺的指标体系对应的数值代入复合模糊物元矩阵R中；[0013]步骤4:构造从优隶属度复合模糊物元矩阵Rmn ；
[0014]步骤4-1:对步骤3建立的复合模糊物元矩阵R进行无量纲规范化处理；
[0015]步骤4-2:利用步骤4的结果，构造从优隶属度复合模糊物元矩阵Rmn，方法为:
[0016]优隶属度复合模糊物元矩阵Rmn共m行13列，第i行表示第m种待评价造纸行业水污染治理工艺中第i种待评价工艺，其中i=l，2，……，m ;第j列表示造纸行业水污染治理工艺评估指标体系中第j项评估指标，且有j=l，2，……,13；
[0017]步骤4-3:通过隶属度函数计算各造纸行业水污染治理工艺评估指标的从优隶属度，将每种工艺指标体系对应的从优隶属度代入从优隶属度复合模糊物元矩阵Rnm中；
[0018]步骤5:选取步骤4所述从优隶属度复合模糊物元矩阵Rmn中每列最大值，构造矩阵Rtln,用以描述m种待评价造纸行业水污染治理工艺最优指标的理想工艺状态；
[0019]所述构造矩阵Rtln共I行13列；每列元素均表示从优隶属度复合模糊物元矩阵Rmn中对应列元素的最大值,均为I ;
[0020]步骤6:构造差平方复合模糊物元矩阵R,，用以描述步骤5所述矩阵Rtln各指标数值与步骤4所述从优隶属度复合模糊物元矩阵Rnm中对应指标之间的差距；
[0021]步骤6-1:计算指标之间的差距，过程为:
[0022]步骤5所述矩阵Rtln各指标数值与步骤4所述从优隶属度复合模糊物元矩阵Rmn中对应指标之间的差距，由下式计算得到:
[0023]Δ Jj = (U0j-Uij)2
[0024]式中，U0j为步骤5所述`矩阵Rtln中各元素数值，Uij为步骤4所述从优隶属度复合模糊物元矩阵Rmn第i行对应列的数值；
[0025]步骤6-2:构造差平方复合模糊物元矩阵R,，过程为:
[0026]所述矩阵R,共m行13列，第i行表示第m种待评价造纸行业水污染治理工艺中第i种待评价工艺；第j列表示各造纸行业水污染治理工艺评估指标体系中第j项评估指标；
[0027]步骤6-3:将步骤6-1计算的到的差距值代入步骤6-2建立的差平方复合模糊物元矩阵R,，即描述了矩阵Rtln各指标数值与步骤4所述从优隶属度复合模糊物元矩阵Rmn中对应指标之间的差距；
[0028]步骤7:均方差法确定指标权重，用以描述各造纸行业水污染治理工艺评估指标的重要程度，指标权重的确定过程为:
[0029]以各造纸行业水污染治理工艺评估指标为随机变量，第m种待评价工艺按步骤4计算得到的各评估指标的从优隶属度作为该随机变量的取值，再求出这些随机变量的均方差，将均方差归一化，其结果即为造纸行业水污染治理工艺各评估指标的权重；
[0030]步骤7-1:计算造纸行业水污染治理技术各评估指标的均值，为步骤4所述矩阵Rmn中对应列元素的算数平均值。
[0031]步骤7-2:计算造纸行业水污染治理技术各评估指标的均方差，为步骤7-1计算得到的Rmn中各列元素的算数平均值与该列各元素差值的平方和再开方；
[0032]步骤7-3:计算造纸行业水污染治理技术各评估指标的权重，首先计算步骤7-2得到的各评估指标的均方差之和，各评估指标的权重即为该评估指标均方差与各评估指标均方差之和的比值。[0033]步骤8:构造欧氏贴近度复合模糊物元矩阵，用来描述待测造纸行业水污染治理工艺与理想工艺接近的程度，具体过程为:
[0034]步骤8-1:计算欧式贴近度:
[0035]根据欧氏贴近度公式计算步骤2所述m个被评造纸行业水污染治理工艺与步骤5所述理想造纸行业水污染治理工艺的贴近程度；
[0036]步骤8-2:构造欧氏贴近度复合模糊物元矩阵RpH，过程为:
[0037]所述矩阵Rph共I行m列，元素依次表示步骤8_1计算得到的第i个被评造纸行业水污染治理工艺与理想造纸行业水污染治理工艺之间的欧氏贴近度数值；
[0038]步骤9:根据步骤8得到的贴近度，对被评工艺进行排序，欧氏贴近度越大，表明被评工艺越接近理想工艺，即所采用的被评工艺适合造纸行业水污染治理；反之，则表明被评工艺不适合造纸行业水污染治理；
[0039]步骤10:根据步骤9输出的方案来调整污水处理工艺过程，使造纸污水符合行业规定。
[0040]本发明的有益效果:本发明提出的一种造纸行业水污染治理技术评估方法，可以对多方案多指标问题进行优劣排序，最终解决多方案多指标决策的综合问题，计算简便灵活，结果直观。此评估方法能够结合造纸行业水污染治理具体技术，给出最优技术，且对较差技术进行升级改造，为改进现有造纸行业水污染治理技术提供方向，同时也为发展造纸行业水污染治理技术提供支持。
【专利附图】
【附图说明】
[0041]图1为本发明实施方式造纸行业水污染治理工艺调控方法流程图；
[0042]图2为本发明实施方式指标体系结构示意图。
【具体实施方式】
[0043]下面结合附图对本发明的实施方式作进一步详细的说明。
[0044]本发明给出一种实施方式采用造纸行业水污染治理工艺调控方法，其流程如图1所示，包括以下步骤:
[0045]步骤1:确定造纸行业水污染治理工艺评估指标体系。
[0046]所述指标体系包括13项指标,如图2所示,其中，定量指标包括COD、BOD、氨氮、SS去除率(％)，出水PH值，废水回用率(％)，基建投资费用(万元)，吨水处理成本(元)共8项指标，COD、BOD、氨氮、SS去除率)，废水回用率(％ )共5项作为效益型指标。基建投资费用(万元)，吨水处理成本(元)共2项，作为成本型指标；出水pH值共I项作为区间型指标。定性指标包括技术成熟性、抗冲击能力、自动化程度、改扩建容易度、技术推广性共5项指标，均为效益型指标。
[0047]对于定量指标，由现场调研采样获得；对于定性指标，采取专家打分法按优、良、中、较差、差五标度进行评价。
[0048]步骤2:设有m个被评造纸行业水污染治理工艺，分别获取每种工艺的指标体系对应的数值。
[0049]步骤3:构造13维复合模糊物元矩阵，用该矩阵来描述不同造纸行业水污染治理工艺的工艺状态值，过程为:
[0050]利用步骤2获取的原始数据，构造m个被评造纸行业水污染治理工艺对应的13维复合模糊物元矩阵R，公式为:
[0051]
【权利要求】
1.一种造纸行业水污染治理工艺调控方法，其特征在于:包括以下步骤: 步骤1:确定造纸行业水污染治理工艺的评估指标体系，包括定量指标和定性指标；所述指标体系包括13项指标,其中，定量指标包括COD、BOD、氨氮、SS去除率,出水pH值，废水回用率，基建投资费用，吨水处理成本共8项指标；定性指标包括技术成熟性、抗冲击能力、自动化程度、改扩建容易度、技术推广性共5项指标； 对于定量指标，由现场调研采样获得；对于定性指标，采取专家打分法按优、良、中、较差、差五标度进行评价； 步骤2:对于m种造纸行业水污染治理工艺，分别获取每种工艺的指标体系对应的数值； 步骤3:构造复合模糊物元矩阵R，用于描述各待评价造纸行业水污染治理工艺的状态，过程为: 首先，建立复合模糊物元矩阵R，该矩阵的共m行13列，第i行表示第m种待评价造纸行业水污染治理工艺中第i种待评价工艺，其中i=l，2，.....，m ;第j列对应步骤I所述造纸行业水污染治理工艺评估指标体系中第j项评估指标，且有j=l，2，.....,13； 之后，将步骤2获取的每种工艺的指标体系对应的数值代入复合模糊物元矩阵R中； 步骤4:构造从优隶属度复合模糊物元矩阵Rnm ； 步骤4-1:对步骤3建立的复合模糊物元矩阵R进行无量纲规范化处理； 步骤4-2:利用步骤4的结果，构造从优隶属度复合模糊物元矩阵Rnm,方法为: 优隶属度复合模糊物元矩阵Rmn共m`行13列，第i行表示第m种待评价造纸行业水污染治理工艺中第i种待评价工艺，其中i=l，2，.....，m ;第j列表示造纸行业水污染治理工艺评估指标体系中第j项评估指标，且有j=l，2，……,13； 步骤4-3:通过隶属度函数计算各造纸行业水污染治理工艺评估指标的从优隶属度，将每种工艺指标体系对应的从优隶属度代入从优隶属度复合模糊物元矩阵Rnm中； 步骤5:选取步骤4所述从优隶属度复合模糊物元矩阵Rmn中每列最大值，构造矩阵Rtln,用以描述m种待评价造纸行业水污染治理工艺最优指标的理想工艺状态； 所述构造矩阵Rtln共I行13列；每列元素均表示从优隶属度复合模糊物元矩阵Rmn中对应列元素的最大值,均为I ; 步骤6:构造差平方复合模糊物元矩阵R,，用以描述步骤5所述矩阵Rtln各指标数值与步骤4所述从优隶属度复合模糊物元矩阵Rmn中对应指标之间的差距； 步骤6-1:计算指标之间的差距，过程为: 步骤5所述矩阵Rtln各指标数值与步骤4所述从优隶属度复合模糊物元矩阵Rmn中对应指标之间的差距，由下式计算得到:
Aij = (Uoj-Uij)2 式中，U0j为步骤5所述矩阵Rtln中各元素数值，Uij为步骤4所述从优隶属度复合模糊物元矩阵Rmn第i行对应列的数值； 步骤6-2:构造差平方复合模糊物元矩阵R,，过程为:所述矩阵L共m行13列，第i行表示第m种待评价造纸行业水污染治理工艺中第i种待评价工艺；第j列表示各造纸行业水污染治理工艺评估指标体系中第j项评估指标；步骤6-3:将步骤6-1计算的到的差距值代入步骤6-2建立的差平方复合模糊物元矩阵即描述了矩阵Rtln各指标数值与步骤4所述从优隶属度复合模糊物元矩阵Rmn中对应指标之间的差距； 步骤7:均方差法确定指标权重，用以描述各造纸行业水污染治理工艺评估指标的重要程度，指标权重的确定过程为: 以各造纸行业水污染治理工艺评估指标为随机变量，第m种待评价工艺按步骤4计算得到的各评估指标的从优隶属度作为该随机变量的取值，再求出这些随机变量的均方差，将均方差归一化，其结果即为造纸行业水污染治理工艺各评估指标的权重； 步骤7-1:计算造纸行业水污染治理技术各评估指标的均值，为步骤4所述矩阵Rmn中对应列元素的算数平均值； 步骤7-2:计算造纸行业水污染治理技术各评估指标的均方差，为步骤7-1计算得到的Rnm中各列元素的算数平均值与该列各元素差值的平方和再开方； 步骤7-3:计算造纸行业水污染治理技术各评估指标的权重，首先计算步骤7-2得到的各评估指标的均方差之和，各评估指标的权重即为该评估指标均方差与各评估指标均方差之和的比值； 步骤8:构造欧氏贴近度复合模糊物元矩阵，用来描述待测造纸行业水污染治理工艺与理想工艺接近的程度，具体过程为: 步骤8-1:计算欧式贴近度: 根据欧氏贴近度公式计算步骤2所述m个被评造纸行业水污染治理工艺与步骤5所述理想造纸行业水污染治理工艺的贴近程度； 步骤8-2:构造欧氏贴近度复·合模糊物元矩阵RPH，过程为: 所述矩阵Rph共I行m列，元素依次表示步骤8-1计算得到的第i个被评造纸行业水污染治理工艺与理想造纸行业水污染治理工艺之间的欧氏贴近度数值； 步骤9:根据步骤8得到的贴近度，对被评工艺进行排序，欧氏贴近度越大，表明被评工艺越接近理想工艺，即所采用的被评工艺适合造纸行业水污染治理；反之，则表明被评工艺不适合造纸行业水污染治理； 步骤10:根据步骤9输出的方案来调整污水处理工艺过程，使造纸污水符合行业规定。
【文档编号】G05B13/00GK103592845SQ201310521041
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年10月27日 优先权日:2013年10月27日
【发明者】傅金祥, 刘聪慧, 张荣新, 马兴冠, 唐玉兰, 郜玉楠, 唐婧, 于鹏飞, 黄殿男 申请人:沈阳建筑大学