CN110189054A - 一种水处理设备核心效能评价指标体系的构建方法 - Google Patents

一种水处理设备核心效能评价指标体系的构建方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水处理设备核心效能评价指标体系的构建方法，主要包括步骤一：根据世界各国对清洁生产评价指标的研究以及我国自身现实状况和特点，综合建立水处理设备核心效能的效率模型和能力模型；步骤二：根据水处理设备核心效能的效率模型和能力模型，建立水处理设备核心效能评价指标体系的准则层指标；步骤三：根据水处理设备核心效能的效率模型和能力模型，建立水处理设备核心效能评价指标体系的指标层指标；步骤四：整合步骤二与步骤三中准则层指标与指标层指标的隶属关系，完成水处理设备核心效能评价指标体系的构建。

Description

一种水处理设备核心效能评价指标体系的构建方法
技术领域
本发明属于建模仿真技术领域，具体是涉及一种水处理设备核心效能评价指标体系的构建方法。
背景技术
指标是一种衡量目标的单位或方法，是指通过使用一定的方式方法，获取数据，并经过科学分析和整理，获得能够反映所评价事物的本质特征的一类信息。全面地筛选水处理设备模块化的评价指标，系统建构，是开展水处理设备模块化综合评价工作的基础，是确保综合评价结果可信的关键。
水处理设备模块化效能评价指标的是一个涉及到多因素之间相互作用、相互联系的有机整体，层次复杂、影响因素众多，并且涉及到技术因素和经济因素等多方面。水处理设备行业对于整个中国环保业的发展具有重要意义。
现阶段，国家致力于高端水处理设备模块化的研发工作，而缺乏此类模块化设备的评价方法在一定程度上制约着行业发展。构建高端水处理设备模块化核心效能评价指标体系，不仅能够推动水处理设备模块化水平提高，也促进了行业整体水平提高，有利于环境友好型社会的建成。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供了一种水处理设备核心效能评价指标体系的构建方法。
本发明的技术方案是：一种水处理设备核心效能评价指标体系的构建方法，包括以下步骤：
步骤一：根据世界各国对清洁生产评价指标的研究以及我国自身现实状况和特点，结合理论分析法、交叉分析法、综合法和专家咨询法建立水处理设备核心效能的效率模型和能力模型；
步骤二：根据水处理设备核心效能的效率模型和能力模型，建立水处理设备核心效能评价指标体系的准则层指标。
步骤三：根据水处理设备核心效能的效率模型和能力模型，建立水处理设备核心效能评价指标体系的指标层指标。
步骤四：整合步骤二与步骤三中准则层指标与指标层指标的隶属关系，完成水处理设备核心效能评价指标体系的构建，并通过公示确定评价指标体系中各指标相对于上一级对应指标所占权重。
进一步地，所述效率模型、能力模型的建立均基于三个阶段：设备建设阶段、设备运行阶段、设备改扩建阶段。
进一步地，所述准则层指标共有四个，分别为：
机械性能：是影响整套设备核心效能的重要影响因素，包括设备现在的状态，包括未来可能的改造；
处理效果：设备水处理能力最重要的体现，主要为出水水质的情况；
固定成本与运行能耗：是影响企业能否持续发展、提升的决定性因素，包括固定成本和不确定的实际运行中的能源消耗；
环境影响：指人类经济活动、政治活动和社会活动对环境的作用和导致的环境变化以及由此引起的对人类社会和经济的效应。
进一步地，所述指标层指标共有十六个，分别为：
设备运行稳定性：设备运行的稳定能力在对于获得产品的质量高低影响较大；稳定的设备运行性能能够保障产品水平，对于水处理设备模块化系统而言，稳定的水处理设备模块化使得出水水质优良，有利于减小环境影响，延长设备的使用寿命；
设备操作难易程度：易于操作、设计合理的设备能够提升整个水处理过程的流畅性，提高效率，在水质指标满足后，尽量提高设备操作简易程度，使管理更高效；
设备清洗维护方便程度：设备养护是维持和延长设备使用寿命的重要措施；周期合理性的养护有利于设备的性能稳定，而其清洁维护越方便，效果越佳；
改扩建难度：设备建好运行后，随着时间推移和进水的变化，原先的设备可能不能继续满足要求，此时对其进行改扩建能够使设备继续服务；
设备安全性：安全性毫无疑问是评价设备效能的重要因素之一，安全性能是一套设备运行良好的前提，只有安全指数高的情况下，对于整体核心效能评价才是有参考价值的；
模块化衔接性能：各个模块化处理设备之间的衔接工作尤为重要，属于机械性能的指标；
水回收率：出于清洁生产和循环经济的目的，将处理后的水用于回用能够提升水的使用价值，发挥其更大效用，国际标准化组织ISO TC282即以水回用为范围；
污染物去除率：污染物的去除能力是衡量水处理设备模块化核心效能的指标之一，污染物去除率和原水水质以及设备的本身能力都有关；
出水水质合格率：获得合格的出水水质是运行整套水处理设备模块化的意义所在，水质合格，才能够有效地减少环境污染，促进企业绿色发展，出水水质优劣是评价水处理设备模块化处理效果的重要指标；
水耗：设备运行中常常需要冷却水进行冷却和一些再生水等，因此，会消耗部分水资源，形成水源消耗；
电耗：设备运行中不可避免会产生电耗，由于电耗量大，是考核成本时的重要项目，形成电量消耗；
药耗：水处理设备模块化运行中有时需要添加药剂，增强处理效果，形成药物消耗；
固定成本：除能源消耗外，设备本身的固定成本是投资的重要组成部分；
占地集成度：占地集成度指的是日处理水量和占地面积之比，在实际运营中，由于水处理设备模块化的占地面积一般较大，其处理水的能力高低就显得更加重要，将这两点综合考虑，把占地集成度作为一项指标，纳入指标体系中；
噪声达标率：噪声影响所受重视程度日益加深，设备运行时产生的噪声过大，不利于工作人员和周边居民身心健康，对生态环境也有影响，因此，用噪声达标率来评价这一指标；
处理副产品回收利用率：随着环境行业的稳步发展，处理副产品的回收利用吸引了越来越多的关注，如果能进一步地提高利用效率，不仅减少了二次污染，也在一定程度上起到降低成本的作用。
进一步地，所述准则层指标与指标层指标的隶属关系为：
机械性能包括：设备运行稳定性、设备操作难易程度、设备清洗维护方便程度、改扩建难度、设备安全性、模块化衔接性能；
处理效果包括：水回收率、污染物去除率、出水水质合格率；
固定成本与运行能耗包括：水耗、电耗、药耗、固定成本；
环境影响包括：占地集成度、噪声达标率、处理副产品回收利用率。
进一步地，所述评价指标体系中各指标相对于上一级对应指标所占权重的计算公式为：
Aw＝λmax*W，
A为判断矩阵，w是对应特征向量，λmax为判断矩阵的最大特征根，特征向量经过归一化后即可作为权重向量，运用Matlab9.0软件编程后获得结果。
进一步地，所述编程代码具体如下：
％function[A_v,A_D,n]＝TV(A)
[v1,D1]＝eig(A)；％
[maxD,ind]＝max(diag(D1))；％
A_v＝v1(:,ind)/sum(v1(:,ind))；％
A_D＝maxD；
％n＝1；
％end；
disp("A_v＝")；
disp(A_v)；
disp("A_D＝")；
disp(A_D)。
本发明的有益效果是：本发明提供的一种水处理设备核心效能评价指标体系较为全面地反映了水处理设备模块化的核心效能，能够从定性和定量两方面进行设备评价，主要包括机械性能、处理效果、固定成本与运行能耗和环境影响四个准则层指标，以及下设的十六个指标层指标，同时运用Matlab9.0软件对指标体系中各指标相对于上一级对应指标所占权重进行检验分析和集成，获得所有指标的权重分布，合理性和科学性较高，具有一定的探索意义，在一定程度上起到促进水处理模块化行业进步的作用。
附图说明
图1是本发明的指标体系框图。
具体实施方式
为便于对本发明技术方案的理解，下面结合附图1和具体实施例对本发明做进一步的解释说明，实施例并不构成对发明保护范围的限定。
实施例1：一种水处理设备核心效能评价指标体系的构建方法，包括以下步骤：
步骤一：根据世界各国对清洁生产评价指标的研究以及我国自身现实状况和特点，结合理论分析法、交叉分析法、综合法和专家咨询法建立水处理设备核心效能的效率模型和能力模型，效率模型、能力模型的建立均基于三个阶段：设备建设阶段、设备运行阶段、设备改扩建阶段；
步骤二：根据水处理设备核心效能的效率模型和能力模型，建立水处理设备核心效能评价指标体系的准则层指标，准则层指标共有四个，分别为：
机械性能：是影响整套设备核心效能的重要影响因素，包括设备现在的状态，包括未来可能的改造；
处理效果：设备水处理能力最重要的体现，主要为出水水质的情况；
固定成本与运行能耗：是影响企业能否持续发展、提升的决定性因素，包括固定成本和不确定的实际运行中的能源消耗
环境影响：指人类经济活动、政治活动和社会活动对环境的作用和导致的环境变化以及由此引起的对人类社会和经济的效应。
步骤三：根据水处理设备核心效能的效率模型和能力模型，建立水处理设备核心效能评价指标体系的指标层指标，指标层指标共有十六个，分别为：设备运行稳定性、设备操作难易程度、设备清洗维护方便程度、改扩建难度、设备安全性、模块化衔接性能、水回收率、污染物去除率、出水水质合格率、水耗、电耗、药耗、固定成本、占地集成度、噪声达标率、处理副产品回收利用率。
步骤四：整合步骤二与步骤三中准则层指标与指标层指标的隶属关系，完成水处理设备核心效能评价指标体系的构建，准则层指标与指标层指标的隶属关系为：
机械性能包括设备运行稳定性、设备操作难易程度、设备清洗维护方便程度、改扩建难度、设备安全性和模块化衔接性能；
处理效果包括水回收率、污染物去除率和出水水质合格率；
固定成本与运行能耗包括水耗、电耗、药耗和固定成本；
环境影响包括占地集成度、噪声达标率和处理副产品回收利用率；
并通过公式确定评价指标体系中各指标相对于上一级对应指标所占权重，计算公式为：
Aw＝λmax*W，
A为判断矩阵，w是对应特征向量，λmax为判断矩阵的最大特征根，特征向量经过归一化后即可作为权重向量，运用Matlab9.0软件编程后获得结果；
编程代码具体如下：
％function[A_v,A_D,n]＝TV(A)
[v1,D1]＝eig(A)；％
[maxD,ind]＝max(diag(D1))；％
A_v＝v1(:,ind)/sum(v1(:,ind))；％
A_D＝maxD；
％n＝1；
％end
disp("A_v＝")；
disp(A_v)；
disp("A_D＝")；
disp(A_D)。
实施例2：利用实施例1提供的指标所占权重计算方法，对评价指标体系中各指标相对于上一级对应指标所占权重进行计算，首先构建判断矩阵A，如表1所示，判断矩阵A下属四个准则层指标，分别标注为B1机械性能，B2处理效果，B3固定成本和运行能耗，B4环境影响，
表1判断矩阵A-B1-4
如表2所示，B1机械性能下有6个二级指标，分别是C1设备运行稳定性，C2设备操作难易程度，C3设备清洗维护方便程度，C4改扩建难度，C5设备安全性，C6模块化衔接性能，
表2判断矩阵B1-C
如表3所示，B2处理效果下有3个二级指标，分别是C7水回收率，C8污染物去除率，C9出水水质合格率，
表3判断矩阵B2-C
如表4所示，B3固定成本和运行能耗下有4个二级指标，分别是C10水耗，C11电耗，C12药耗，C13固定成本，
表4判断矩阵B3-C
如表5所示，B4环境影响下有3个二级指标，分别是C14占地面积，C15噪声达标率，C16处理副产品回收利用率，
表5判断矩阵B4-C
在实施例中的编程代码中输入A_v＝0.1281；0.4884；0.2401；0.1434，得到A_D＝4.0564，即可得到最大特征根为4.0564，准则层各因素相对于目标层的权重为：[0.12810.4884 0.2401 0.1434]；
通过公式CI＝λmax－n/n－1，判断矩阵为4阶矩阵，即n＝4，查表得到RI＝0.89，计算得出若CR＝＜0.1，即通过一致性检验，检验结果如表6所示，
表6权重和一致性检验
根据上述数据得到水处理设备模块化核心效能指标体系各指标权重占比，如表7所示，
表7水处理设备模块化核心效能指标体系权重占比
结论：由表7可知，权重排序结果如下：C9＞C13＞C7＞C8＞C16＞C5＞C12＞C15＞C11＞C1＞C14＞C10＞C2＞C3＞C6＞C4。可以发现，C9出水水质合格率为最大权重，数值为0.3071，说明该因素对于水处理设备模块化核心效能评价影响最大。其次是固定成本，权重为0.1402，因此固定成本对于从整体上来评价水处理设备模块化核心效能影响较大。接下来是水回收率0.1006，污染物去除率0.0807，处理副产品回收利用率0.0777，而机械性能的各因素权重都排名靠后，包括设备操作难易程度的4个指标位居最后。机械性能在该评价中重要性远低于处理效果中的各项指标。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种水处理设备核心效能评价指标体系的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：根据世界各国对清洁生产评价指标的研究以及我国自身现实状况和特点，结合理论分析法、交叉分析法、综合法和专家咨询法建立水处理设备核心效能的效率模型和能力模型；
步骤二：根据水处理设备核心效能的效率模型和能力模型，建立水处理设备核心效能评价指标体系的准则层指标；
步骤三：根据水处理设备核心效能的效率模型和能力模型，建立水处理设备核心效能评价指标体系的指标层指标；
步骤四：整合步骤二与步骤三中准则层指标与指标层指标的隶属关系，完成水处理设备核心效能评价指标体系的构建，并通过公式确定评价指标体系中各指标相对于上一级对应指标所占权重。
2.根据权利要求1所述的一种水处理设备核心效能评价指标体系的构建方法，其特征在于，所述效率模型、能力模型的建立均基于三个阶段：设备建设阶段、设备运行阶段、设备改扩建阶段。
3.根据权利要求1所述的一种水处理设备核心效能评价指标体系的构建方法，其特征在于，所述准则层指标共有四个。
4.根据权利要求1所述的一种水处理设备核心效能评价指标体系的构建方法，其特征在于，所述准则层指标共有四个，分别为：
机械性能：是影响整套设备核心效能的重要影响因素，包括设备现在的状态，包括未来可能的改造；
处理效果：设备水处理能力最重要的体现，主要为出水水质的情况；
固定成本与运行能耗：是影响企业能否持续发展、提升的决定性因素，包括固定成本和不确定的实际运行中的能源消耗
环境影响：指人类经济活动、政治活动和社会活动对环境的作用和导致的环境变化以及由此引起的对人类社会和经济的效应。
5.根据权利要求1所述的一种水处理设备核心效能评价指标体系的构建方法，其特征在于，所述指标层指标共有十六个，分别为：设备运行稳定性、设备操作难易程度、设备清洗维护方便程度、改扩建难度、设备安全性、模块化衔接性能、水回收率、污染物去除率、出水水质合格率、水耗、电耗、药耗、固定成本、占地集成度、噪声达标率、处理副产品回收利用率。
6.根据权利要求1所述的一种水处理设备核心效能评价指标体系的构建方法，其特征在于，所述准则层指标与指标层指标的隶属关系为：
机械性能包括设备运行稳定性、设备操作难易程度、设备清洗维护方便程度、改扩建难度、设备安全性和模块化衔接性能；
处理效果包括水回收率、污染物去除率和出水水质合格率；
固定成本与运行能耗包括水耗、电耗、药耗和固定成本；
环境影响包括占地集成度、噪声达标率和处理副产品回收利用率。
7.根据权利要求1所述的一种水处理设备核心效能评价指标体系的构建方法，其特征在于，所述评价指标体系中各指标相对于上一级对应指标所占权重的计算公式为：
Aw＝λmax*W，
A为判断矩阵，w是对应特征向量，λmax为判断矩阵的最大特征根，特征向量经过归一化后即可作为权重向量，运用Matlab9.0软件编程后获得结果。
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