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纺织染整污染防治最佳可行技术评估 * 刘晓剑1常丽春1林秀军1朱民1王树林2 1． 北京市环境保护科学研究院， 北京 100037; 2． 华中科技大学环境科学与工程学院， 武汉 430074 摘要 应织染整行业污染防治最佳可行技术指南 BAT 编制需要， 借鉴国内外 BAT 文件与模型评估经验， 利用层次分 析 － 灰色关联度法 AHP- GＲA 对备选技术进行模型评估。运用层次分析法建立评估指标体系， 计算指标权重， 运用 灰色关联度法对备选技术进行评估， 提出了纺织染整行业污染防治最佳可行技术。 关键词 纺织染整; 最佳可行技术; 评估 DOI 10. 13205/j． hjgc． 201401036 ASSESSMENT OF BEST AVAILABLE TECHNOLOGIES FOＲ DYEING AND FINISHING OF TEXTILE INDUSTＲY Liu Xiaojian1Chang Lichun1Lin Xiujun1Zhu Min1Wang Shulin2 1． Beijing Municipal Ｒesearch Institute of Environmental Protection， Beijing 100037， China; 2． School of Environmental Science ＆ Engineering of Huazhong University of Science and Technology， Wuhan 430074， China Abstract In order to the needs of guideline on best available technologies BAT of pollution prevention and control for dyeing and finishing of textile industry， referring to the internal and international experience of BAT and model assessment， the alternative technology was uated by the assessment of analytic hierarchy process and grey relational analysis AHP- GＲA ． Using analytic hierarchy process to establish uation index system and calculate the weights of indicators， using grey relational analysis to uate the alternative technology and put forward the best available technology． Keywordstextile dyeing and finishing;best available technologies;assessment * 国家环境技术管理项目 “纺织染整行业污染防治最佳可行技术指南” 。 收稿日期 2013 －02 －17 0引言 我国 “十二五” 科技发展规划明确要求提出重点 领域和重点行业的绿色经济、 循环经济发展模式与关 键技术， 初步建立适合我国国情的污染防治与生态保 护最佳可行技术体系［1 ］。我国的污染防治最佳可行 技术指南 Best Available Techniques， BAT 是从 2007 年颁布实施 国家环境技术管理体系建设规划 才开 始起步的， 截至目前， 已相继启动了面向钢铁、 燃煤等 行业的 BAT 指南编制工作， 纺织行业尚无 BAT 指南 可循。针对纺织染整行业面临的节能减排压力与国 家对于行业环境保护政策的需求， 制定行业 BAT 指 南将为清洁生产标准和污染物排放标准的制定提供 技术依据， 为环境保护部门开展环境影响评价、 项目 可行性研究、 环境监督提供技术支持。 本文分析了欧盟和美国最佳可行技术文件， 参考 现有的废水处理工艺评估模型， 对纺织染整行业污染 防治技术进行评估， 最终得出了纺织染整行业污染防 治最佳可行技术。 1BAT 发展现状 1. 1BAT 文件制定与颁布情况 发达国家在 BAT 研究和文件制定方面开展了大 量的工作， 并出台了一系列污染防治最佳可行技术指 导文 件。1996 年，欧 盟 在 综 合 污 染 防 治 指 令 IPPC96/61/CE 中提出要建立欧盟污染防治最佳可 行技术体系， 并组织编制了 30 多个领域的污染防治 最佳可行技术参考文件 BＲEF ， 这其中包括能源、 钢铁、 有色、 化工和造纸等 27 个行业的 BＲEF 已颁布 实施， 以及 6 个跨行业的 BＲEF 也提出了相应的 BAT［2- 3 ］， 为欧盟的环境管理及污染物减排提供了有 力支撑。 351 清洁生产与节能减排 Cleaner Production，Energy- Saving ＆ Emission Ｒeduction 美国以技术法规作为制订、 实施环境质量和排放 标准的基础， 针对不同的工业部门制订不同的技术标 准， 并以此为基础再颁布各自相应的排放限值指令， 从而实现对污染物排放的有效控制。目前美国已制 定了56 个行业 涵盖450 个子行业 基于最佳可行技 术的污染物排放指南［4- 5 ］。 欧盟和美国的 BAT 参考文件均体现全过程控制 的理念， 从原料来源、 生产工艺、 污染控制， 到设备产 品的要求及最终污染物排放限量都有详细的说明。 自 2006 年起， 我国环境保护部开展了环境技术 管理体系建设工作， 根据 2007 年颁布的 环境技术管 理体系建设规划 ， 我国将对 30 个重点流域编制 100 余项污染防治最佳可行技术指南， 目前， 已经发布了 燃煤电厂、 钢铁行业、 铅冶炼、 医疗废物处理处置、 城 镇污水处理厂污泥处理处置 5 个领域的 8 项污染防 治最佳可行技术指南。同时畜禽养殖、 农村生活、 造 纸、 水泥、 纺织染整、 电镀、 合成氨、 制药等重点领域的 污染防治最佳可行技术指南也将陆续发布。 1. 2欧盟纺织染整 BAT 简介 1998 年， 由各成员国、 纺织企业、 环保组织和欧 洲综合污染防治部门组成的第一次技术工作组 TWG 会议召开， 欧盟纺织工业 BAT 参考文件的相 关工作开始实施， 并于 2002 年在第二届 TWG 会议上 讨论通过此 BAT 草案， 随后通过多次征求专家意见 和修改， 形成最终发布文件［6 ］。 该文件主要包括行业简介、 产品和部门分类、 生 产工艺技术、 能源消耗和污染物排放水平、 BAT 备选 技术、 最终 BAT 技术， 新兴技术及结束语等七个主要 内容， 详细描述了存在的环境问题及其产生的环节、 原因及控制措施， 除筛选出了一般通用 BAT 技术， 还 针对羊毛煮炼、 纺织品加工与地毯业、 污水处理与废 物处置三个重要方面提出了不同工艺、 不同控制条件 下的最佳可行技术， 并分析了应用最佳可行技术可能 达到的污染物减排和资源消耗水平［6 ］。欧盟 BAT 文 件中关于纺织原料 BAT 技术见表 1。 2最佳可行技术评估方法应用现状 2. 1欧盟最佳可行技术评估方法 欧盟纺织染整 BAT 文件技术评估涉及以下几个 方面 1 指南使用方确定关键环境问题。2 测试备 选技术解决关键环境问题的效果。3 以欧盟及世界 范围内现有资料为基础， 鉴定技术最佳环境表现水 平。4 测定技术达到最佳环境水平需要满足的条 件、 成本及其他影响。5 根据指导文件选择最佳可 行技术。在技术选择过程中非常注重技术可以达到 的实际环境效益， 如果没有达到则被淘汰。 表 1纺织原材料 BAT 技术 Table 1BAT for raw material of textile industry 原料BAT 技术 人造纤维 使用可生物降解助剂处理过的原材料; 棉1 使用可生物降解定型剂处理过的原材料; 2 避免使用被 PCP 等有毒有害物质污染的纤维原料; 3 使用有机棉 羊毛1 避免使用已被有毒有害物质 如 OC 农药残留物 污染 的纤维原料; 2 使用低农药残留羊毛， 减少羊体外杀虫剂的使用; 3 使用可生物降解分离剂处理的羊毛纱， 避免使用含有矿 物油的分离剂 欧盟 BAT 技术评估方法主要有 VITO 法和参考 装置法 Ｒeference Installation Approach 等。VITO 法 简单方便， 易于操作， 评价结果在很大程度上取决于 专家组的定性判断 ［7 ］。Ｒoger Dijkmans 于 2000 年应 用 VITO 法对汽车维修及肥料加工行业 BAT 进行评 估; Derden 于 2002 年应用 VITO 法对水果蔬菜菜加 工行业进行 BAT 评估。参考装置法 ［8 ］将污染防治技 术、 设备装置进行分类， 每个类别称为一个参考装置， 认为同一类的技术及设备的减排潜力是一样的， 而且 对于特定的减排项目， 其适用性、 减排效率和成本也 是相似的。该方法强调地区的环境特异性， 对于基础 数据的要求比较严格， 需要掌握生产过程、 工艺参数、 地区环境等方面丰富的数据资料， 评价结果依赖于基 础数据的完整性及准确定。 2. 2我国最佳可行性技术评估方法 目前， 我国技术评估一般采用专家会议评审的评 价模式， 技术的经济可行性多为定性评价。污染纺织 BAT 评估属于多属性决策问题， 因此， 其模型构建可 参考已有废水处理工艺评估模型， 目前常用的工艺评 估模型 ［9 ］及应用特点见表 2， 技术评估者可以根据行 业特点选择一种或几种组合模型进行技术评估［10 ］。 随着我国最佳可行技术指南编制工作的开展， 一些 指南编制人员利用评估模型对不同行业最佳可行技术 进行了评估。王兵等应用层次分析 AHP－ 模糊综合 评价法对铅冶炼污染防治技术进行评估， 提出了铅冶炼 行业污染防治最佳可行技术 ［ 11 ］。梁静芳等利用层次分 析 AHP－模糊综合评价法对制药行业污染防治技术 进行评估， 提出了制药行业污染防治最佳可行技术 ［ 12 ］。 451 环境工程 Environmental Engineering 庞晓燕等应用效益分析 － 层次分析 AHP 综合评价方法建立了皮革工业污染防治技术进行评估模型 ［ 13 ］。 表 2常用技术评估模型 Table 2Common uation models for technologies 评估模型适用范围应用特点 层次分析法 AHP各学科 建立指标层， 比较法构造判断矩阵 德尔菲法 Delphi方案的预测与决策 专家咨询， 统计判断结果 模糊综合评价法各学科模糊性多目标问题评价 理想点法 TOPSIS多目标决策 构造决策矩阵， 计算基于属性偏好的相对贴近度 灰色关联分析法 GＲA多目标决策 多目标处理， 计算灰色关联度 成本效益分析法项目立项决策费用效益率、 投资净现值计算 3纺织染整污染防治最佳可行技术评估 3. 1确定备选技术 通过对全国上百家纺织企业和工业园区的污染 防治技术进行调研， 最终确定 10 项现有纺织染整行 业现有污染防治技术作为备选 BAT 技术。 表 3备选技术表 Table 3Technologies list 技术代码技术工艺流程 a 调节池 － 平流沉淀池 － 水解池- A/O 池 － 二沉池 － 混凝 沉淀 b 调节池 － 初沉池 － 水解池 － 活性污泥池 － 平流沉淀 池 － 高效澄清池 c 调节池 － 脉冲水解池 － 延时曝气活性污泥池 － 二沉 池 － 混凝沉淀 d 调节池 － 生物吸附沉淀池 － 水解池 － 活性污泥池 － 接 触氧化池 － 二沉池 － 曝气生物滤池 e 调节池 － 气浮池 － 水解池 － 初沉池 － 活性污泥池 － 接 触氧化池 － 二沉池 － 混凝沉淀 f调节池- ABＲ 池- A/O 池 － 二沉池 － 絮凝沉淀池 － 砂滤 g 调节池 － 高效脱色 UASB 池 － A/O 池 － 二沉池 － 混凝 沉淀池 － 曝气生物滤池 h调节池 － 初沉池 － 活性污泥池 － 二沉池 － 混凝沉淀 i调节池 －水解池 －初沉池 －PACT 池 －二沉池 －混凝沉淀 j调节池 － 水解池 － A/O 池 － 二沉池 － 混凝沉淀 3. 2构建评估指标体系 由于 BAT 是从现有污染防治技术中筛选， 因此， 所 选的指标应该尽可能直观地反映现有技术的全面特征。 本文构建的指标体系结构如图1 所示。指标体系分为3 个层次， 分别为目标层、 准则层、 指标层。各项指标的确 定充分考虑纺织染整行业污染排放特点与防治技术现 状， 采用文献调研与专家咨询相结合方式， 运用频度统 计法和理论分析法， 得出我国纺织染整行业污染防治技 术初步评估指标， 然后将指标以问卷形式发给选定的行 业专家、 学者、 企业管理人员等， 经过 2 ～3 轮 Delphi 法 确定最终评估指标体系。 3. 3计算指标权重 3. 3. 1准则层相对于目标层权重 选定行业内专家利用表 4 对准则层因素进行评 价， 评价结果以重要性标度表示， 构造准则层因素相 图 1纺织染整行业污染防治技术评估指标体系 Fig. 1Inds system of assessment of the pollution control technologies 对于目标层重要性标度矩阵 A。 A δij mm δ11δ12δ1m δ21δ22δ2m  δm1δm2δ             mm 表 4重要性标度评价表 Table 4The importance scaling list 重要性标度含义 1两个因素相比， 重要性相同 3两个因素相比， 一者比较重要 5两个因素相比， 一者明显重要 7两个因素相比， 一者非常重要 9两个因素相比， 一者极为重要 2， 4， 6， 8重要性之比的中间值 551 清洁生产与节能减排 Cleaner Production，Energy- Saving ＆ Emission Ｒeduction δij i， j 1， 2， ， m 表示准则层因素相对于目标 层重要性标度并满足以下关系 δij＞ 0， δij 1， δij 1/δ ij。矩阵 A 满足式 1 ， 可采用特征向量法计算。 Aw mw 1 式中 w 为 A 的特征向量; m 为 A 的阶数。 当专家给出的两因素之间相对重要性判断满足传 递性时， 矩阵 A 满足完全一致性， A 的最大特征根 λmax m， 其余的特征根均为0， 则式 1 可转化为式 2 Aw λmaxw 2 利用式 2 求出判断矩阵 A 的最大特征根对应 的特征向量， 并将特征向量归一化处理得到准则层因 素。相对于目标层权重向量 Wa， Vak表示准则层因素 ak 相对于目标层的权重。 Wa Va1， Va2， ， Van 3. 3. 2指标层相对于准则层权重 利用类似计算方法， 可得到指标层因素相对于准 则层的权重向量 Wb， Vbk表示指标层因素 bk 相对于准 则层因素 ak 的权重。 Wb Vb1， Vb2， ， Vbn 3. 3. 3指标层相对于目标层权重 将指标层因素权重和准侧层因素权重做加权处 理， 可得到指标层因素相对于目标层的最终权重， Vk 表示指标层因素相对于目标层权重。W 表示指标层 相对于目标层权重向量 Vk Vak Vbk; W V1， V2， ， Vn ; Σ n i 1 Vi 1 3. 4利用灰色关联度法 GＲA 评估 BAT 3. 4. 1指标值规范化处理 由于指标值间具有不同的量纲和数量级， 在构造 指标值矩阵之前， 为了便于科学计算， 需要预先确定 指标值的隶属度， 以此代表指标值来避免量纲和量级 对评估结果的影响。隶属度在 0 ～ 1 赋值， 根据指标 值隶属范围选择对应的隶属度。对于定量指标， 可直 接通过指标数值大小划分隶属范围; 对于定性指标， 可通过优劣等级划分隶属范围。 指标隶属度的大小和指标的优劣没有直接关系， 不能直接进行比较， 为了保证评价结果的准确性， 可 采用式 3 对指标隶属度进行规范化处理。 Cik jik－ jk1 jk2－ fik 3 设第 k 个指标的变化区间为［ jk1， jk2］ ， jk1为第 k 个指标在所有被评价对象中的最小值， jk2为第 k 个指 标在所有被评价对象中的最大值。 3. 4. 2确定最优指标集 经过规范化处理的各项指标值的大小最优值为1， 最劣值为0， 此时可构造最优指标集 X0作为参考序列。 X0 ［ 1， 1， ， 1］ 1n 3. 4. 3构造分析矩阵 将规范化处理后的每个备选技术指标值作为比 较序列与参考序列组成分析矩阵。 X0， X1， X2， ， Xn 111 x11x12x1n  xm1xm2x             mn 3. 4. 4计算灰色关联度 利用分析矩阵中比较序列各元素减去参考序列 各元素的绝对值组成差值矩阵 ΔX i 1， 2， ， m; j 1， 2， ， n 。 ΔX ΔX 11 ΔX 22 ΔX 1n ΔX 21 ΔX 22 ΔX 2n  ΔX m1 ΔX m2 ΔX             mn 利用式 4 计算差值矩阵中各指标关联系数 eij。 eij Δmin ρΔmax Δij ρΔmax 4 式中 Δmax为最大差值; Δmin为最小差值; ρ 为分辨系 数， 其取值的大小可以控制 Δmax对数据转化的影响， ρ 取值较小时， 可以提高关联系数间差异的显著性， 更 有利于 BAT 技术的选择。 根据计算结果对差值矩阵做如下变换， 得到关联 系数矩阵 E。 E e11e12e1n e21e22e2n  em1em2e             mn 利用式 5 计算各备选技术的灰色关联度 ri ， 对 各比较序列的灰色关联度进行排序， 关联度越接近于 参考序列， 表明比较序列所代表的备选技术越优秀。 ri 1 n Σ n j 1 eij 5 3. 5BAT 评估结果 本研究分辨系数 ρ 分别选取 0. 05、 0. 1、 0. 3 和 0. 5， 各分辨系数下备选技术的灰色关联度按照大小 排序， 前 6 位备选技术排序结果见表 5。结果表明 651 环境工程 Environmental Engineering 排序前 6 位的技术中均包括技术 a、 技术 f、 技术 c、 技 术 i、 技术 b， 从中选取排序前三位的技术 a、 技术 f 和 技术 c 作为最佳可行技术。 表 5各分辨系数下备选技术排序结果 Table 5Technologies sequence under each resolution coefficient 分辨系数 前 6 名技术代码排名 123456 0. 05afceib 0. 10afceib 0. 30afcgib 0. 50afgcib 4结语 在分析欧盟和美国污染防治最佳可行技术的基础 上， 结合我国污染防治技术评估方法应用现状， 运用层 次分析 － 灰色关联度 AHP- GＲA 法对我国纺织染整 污染防治技术进行评估， 提出了纺织染整污染防治最 佳可行技术， 研究成果将为我国纺织染整企业污染物 达标排放供技术指导。该评估方法已应用于纺织染 整行业污染防治最佳可行技术指南 文件的编写， 经过 专家征求意见及修改后将由环境保护部发布。 参考文献 ［1］环境保护部． 国家环境保护 “十二五” 科技发展规划［ G］．2011． ［2］Barros M C， Maga n A， Valin o S， et al． Identification of best available techniques in the seafood industrya case study［J］． Journal of Cleaner Production， 200 17 391- 399． ［3］European Commission Joint Ｒesearch Centre． The impact of best available techniques BATon the competitiveness of European industry［Ｒ］．2001． ［4］USEPA． Bestdemonstratedavailabletechnologybackground document for inorganic chemical production wastes［Ｒ］．2001． ［5］USEPA． A strategy for national clean water industrial regulations ［Ｒ］．2002． ［6］European Communities Joint Ｒesearch Center． Ｒeference document on best available techniques for the textiles industry［Ｒ］． European Communities， 2003． ［7］Ｒoger Dijkmans．ology for selection of best available techniques BATat the sector level［J］． Journal of Cleaner Production， 2000 8 11- 21． ［8］Geldermann J， Ｒentz O． The reference installation approach for the techno- economic assessment of emission abatement options and the determination of BAT according to the IPPC- directive［J］． Journal of Cleaner Production， 2004 12 389- 402． ［9］李金海． 项目评价方法论［M］． 天津 南开大学出版社， 2009 108- 140． ［ 10］王树林， 常丽春， 贾丽敏， 等． 基于属性偏好的 TOPSIS 法 BAT 筛选模型构建与应用研究 － 以纺织染整行业废水集中处理为 例［J］． 给水排水， 2012， 38 9 159- 164． ［ 11］王兵， 孙启宏， 扈学文， 等． 铅冶炼污染防治最佳可行技术筛选 研究［J］． 环境工程技术学报， 2011， 1 6 526- 532． ［ 12］梁静芳． 制药行业水污染防治技术评估方法研究［D］． 石家庄 河北科技大学， 2010． ［ 13］庞晓燕， 李丽， 丁志文， 等． 皮革工业污染防治技术筛选方法及 指标体系［J］． 中国皮革， 2012， 3 5 40- 45． 第一作者 刘晓剑 1985 － ， 男， 助理研究员， 主要从事污水处理工程 设计工作。 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 xiaojianasa126． com 上接第 146 页 导致环隙洗涤器喉口的风速过低， 直接影响了除尘效 果。第一炼钢厂之后又对风机房和浊环水系统进行 了改造， 重新购置了一次除尘风机， 将浊环水量提升 至 350 t/h。经检测， 烟气在排放时的含尘浓度已低 于80 mg/m3， 达到了原设计要求。 参考文献 ［1］冶金工业部建设协调司， 中国冶金建设协会． 钢铁企业采暖通 风设计手册［M］． 北京冶金工业出版社， 1996． ［2］冶金工业出版社编写组． 氧气转炉烟气净化及回收设计参考 资料［M］． 北京 冶金工业出版社， 1975． ［3］王新华． 钢铁冶金 炼钢学［M］ ． 北京 高等教育出版社， 2007． ［4］陈志斌． 国内转炉煤气回收利用技术的现状与发展［J］． 冶金 动力， 2003 1 9- 12． ［5］杨景玲， 俞 非 漉，彭 亦 明，等．蒸 发 冷 却 塔 ［P］． 中 国 ZL200520011094. 9， 2006． ［6］王纯， 白 万 胜，俞 非 漉，等．环 隙 洗 涤 器 ［P］． 中 国 ZL200720174402. 9， 2008． ［7］杨加国．转炉煤气回收技术的应用 ［ J］ ．冶金动力， 2006 6 13- 15． ［8］王宇鹏， 王纯， 俞非漉． 转炉烟气湿法除尘技术发展及改进 ［J］． 环境工程， 2011， 29 5 102- 104． ［9］安登飞， 王纯． 转炉烟气净化装置 － 环隙洗涤器的性能研究 ［J］． 环境工程， 2009， 27 2 9- 11． ［ 10］黄卫国． 攀钢转炉一次除尘系统存在的问题及改进措施［J］． 环境工程， 2008， 26 2 65- 67． 第一作者 陈媛 1981 － ， 女， 工程师， 主要从事大气污染治理工作。 ch_yuan126． com 751 清洁生产与节能减排 Cleaner Production，Energy- Saving ＆ Emission Ｒeduction