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1、基于节能降耗的污水处理厂绩效评估体系研究杨凌波1 葛勇涛2 谢继荣2 应启锋2 曾思育1 何苗1(1清华大学环境科学与工程系，北京100084；2北京城市排水集团有限责任公司，北京100044)摘要针对污水处理厂的节能减排要求，建立了能够突出节能降耗目标的污水处理厂绩效评估体系。该体系由稳定达标、节能降耗和优化运行3个维度，污水处理、污泥处理、单位能耗、单元能耗、单元物耗、资源回收利用、单位成本、自动化控制水平、设备运行等9个一级指标和16个二级指标构成。研究提出了定量指标的计算方法和定性指标的打分方法，并采用全国污水处理厂数据统计分析、文献调研、专家咨询等方法给出了计算所需的标准值、修正系数
2、、打分等级。将该体系应用于3座污水处理厂，结果表明该体系能够用于实际污水处理厂的评价，引入绩效评估体系有助于污水处理厂了解自身节能降耗的潜力和途径。关键词污水处理厂节能降耗绩效评估指标体系引言绩效评估是指运用数理统计和运筹学原理，采用特定的指标体系，对照统一的标准，按照一定的程序，通过定量定性对比分析，对经营者在一定经营期间的经营效益和业绩做出客观、公正、准确的综合评判。绩效评估在所有企业管理中都有所应用，有助于企业了解自身情况，发现改善绩效的关键环节。我国城镇污水处理厂与国外相比，在环境条件、处理工艺设计、设备选择等方面并不落后，而在运行管理和优化控制方面尚存在较大的差距，需要改进。在节能减
3、排的大形势下，到“十一五”期末，污水处理行业肩负着污水处理率不低于70的“减排”任务，而同时还要充分挖掘污水处理的“节能”空间。因此有必要将绩效评估引入污水处理行业，这样既有助于各污水处理厂实现战略目标和长远发展，又有利于政府实现监管。过去十年来，为促进给排水服务的高效和优质化，国外学者开展了大量研究，在绩效评估领域也形成了一些成果。欧盟大部分国家都定期或不定期地、强制或自愿地对污水处理企业、污水处理厂进行绩效评估。IWA出版的污水处理行业绩效指标一书中提供了大量可供选择的评价指标。2007年，涅德提等人提出了“城市污水系统环境和经济综合绩效评估体系”，主要指标有污染负荷、处理率、成本、能耗、
4、面积利用率等。国内采用标杆管理、平衡计分卡等方法对污水处理行业绩效评估也开展了相应研究，但距离实际应用还存在较大差距，主要是由于评价体系中的许多指标在针对我国污水处理厂进行评价计算时遇到数据不全、难以取得或未进行记录的问题。另外，现有指标体系更多地集中于水质状况，对节能降耗的体现往往是间接的。本研究在对我国不同地域不同工艺不同规模的多座污水处理厂实地调研的基础上，充分考虑其实际运行中数据记录情况和绩效管理需求，建立以节能降耗为目标的绩效评估体系，具有较强的实用性。在此基础上最终可以形成相应的数据输入、管理、计算系统，方便污水处理厂进行绩效管理。1绩效评估体系的建立11评价目标的确定与体系维度的
5、设计针对污水处理厂“节能减排”的双重任务，确定本绩效评估体系的评价目标为：在稳定达标的基础上，通过提高运行管理水平，降低污水处理过程的能耗物耗。与此相应的评价内容则应该包括污水处理厂的处理达标、能耗物耗以及相关的运行管理水平。在确定评价目标的基础上，本研究借鉴已有广泛应用的“平衡计分卡”思想来设计体系的维度。平衡计分卡方法是1992年由哈佛商学院教授罗伯特S卡普兰和大卫P诺顿开发的，从顾客、财务、内部业务和内部创新与学习四个角度来管理组织的绩效。由于污水处理厂的规模及服务区域在设计时便基本确定，使得污水处理厂的客户相对固定，因此在客户维度主要考察客户所关心的排放达标率及稳定性。对于污水处理厂节
6、能降耗绩效评估体系来说，财务维度主要考察能耗、物耗、成本和资源回收利用。对于内部业务流程维度，由于污水处理厂运行管理中的自动化程度和主要耗能设备的运行方式对能耗存在较大影响，所以主要从这两方面人手评价该维度。而由于学习与创新并不直接影响能耗物耗，因此在体系中对此维度不予考虑。12指标体系设计及单指标计算方法。在维度设计的基础上，结合一般企业绩效评估的需求和污水处理企业的特点，分析得到本研究体系指标设计原则如下：客观性：能够反映不同工艺、不同规模污水处理厂的能耗物耗普遍特征，体现真正的绩效差异。可操作性：不同的污水处理厂都能通过该体系进行评估。激励性：使污水处理厂在现有基础上实现持续改进。信息沟
7、通：评估结果易于反馈于管理。平衡性：短期经营目标与长期战略目标相一致，即节能降耗和稳定达标并重。根据以上原则，参考国内外相关研究成果，得到基于节能降耗的污水处理厂绩效评估指标，如表1所示。其中定量指标的计算方法也一并列出，定性指标的量化则采用打分法。指标计算中涉及到的标准值可以来自5个方面：同企业早期结果、同企业战略或规划目标、法律或部门监管目标、其他企业结果和文献参考值。因此本研究给出的标准值主要来自排放标准、2006年全国污水处理厂数据的第20个百分点或平均值、实地调研全国不同地区不同规模和工艺的10座污水处理厂最优值、文献调研或专家咨询结果等，充分考虑了标准的客观性和激励性。在指标计算时
8、考虑到污水处理和污染物去除过程受到工艺、规模的影响而对能耗有较大影响，因此为了公平客观比较污水处理厂绩效，需要对指标Ell、E12和E5的标准值进行修正。本研究通过引入修正系数来解决此问题。根据2006年全国污水处理厂实际运行情况，经统计分析并结合专家咨询获得修正系数的取值，如表2所示。首先确定所属的处理规模范围和处理工艺，然后计算指标E1l的修正系数=a11 Xbll，E12的修正系数=a12b12，E5的修正系数=a5b5。表3列出了指标“存线监测仪器使用维护情况”01 1的评分方法。如果厂内不具备某类仪器，则相应项目不得分。得分在6075范围的污水处理厂意味着拥有常用仪表，得分7585的
9、污水处理厂能够监控重要指标，得分85100的污水处理厂能够进行较全面监控、适用较复杂的自动控制策略。考虑到提升泵、鼓风机对能耗影响显著，因此012指标主要评价泵房、曝气的自动控制策略。根据文献调研和专家咨询的结果，获得控制策略的分级和评分见表4。曝气、提升控制策略得分相加得到012控制策略指标得分。如果采用变频设备，在提升控制策略得分基础上加5分。控制策略应用后的节能潜力越大，得分就越高。需要说明的是，复杂的控制策略除了在降低能耗方面有优势外，能够更合理地控制生化反应环境，有利于降解，在现阶段虽然应用较少，但发展前景广阔。13综合评价方法根据各指标的计算方法可知，所有指标取值均为O100的无量
10、纲数，且分值越高说明绩效越好。采用最简单的等权重加和，即通过计算二级指标的平均得分可以得到一级指标的得分，计算一级指标的平均得分可以得到各维度的得分，类似地可获得污水处理厂总分。根据得分高低，可以比较不同厂之间的总体绩效差异、不同维度差异和单项指标差异。2案例研究对三座不同工艺、不同水质水量的污水处理厂2006年的运行情况进行综合评价，所得结果如下。由于各厂均未进行化学除磷、沼气发电等，不需要计算的指标有E32污泥单元单位污泥药耗和E42能量回收率。表5中空白处是指受研究条件限制该厂数据收集不完整。总体来看，各厂现有数据资料能够支持指标进行计算、评价，该评估体系具有可行性。分析来看，X厂由于刚
11、刚投入运行，出水不达标现象较为严重；提升和生化单元具有较大的节能潜力，污泥处理药耗具有较大的降耗潜力；仪表配置和自控策略应用较好；通过提高提升泵、鼓风机运行效率有望降低能耗。Y厂总体表现最优，其污泥单元仍存在一定节能潜力；需要提高中水产量，加大资源回收利用力度；采用符合自身需求的自控策略，有望进一步降低能耗。Z处理厂受研究条件限制，数据稀缺；从现有指标来看，能耗最低，污泥处理的药耗需加强控制，控制策略、自控水平有待提高。分维度进行横向比较。首先看稳定达标维度，普遍存在不达标现象，需要针对不达标的项目加强控制，以符合排放标准的要求，特别是X厂。其次看节能降耗维度，Y、Z两厂能耗物耗指标较优，但所
12、有污水处理厂都存在一定的节能降耗空间，需要进一步加强管理和优化运行。最后看优化运行维度，X厂最优，Y、Z两厂需要针对自身需求提高现有监测水平和运行控制能力。3结论与建议(1)本研究构建了基于节能降耗的污水处理厂绩效评估体系。引入该体系有助于污水处理厂了解自身节能降耗的潜力和途径进而实现持续改进，有助于比较不同厂之间的运行绩效进而促进政府的有效监管。(2)指标体系从稳定达标、节能降耗和优化运行三个维度考察污水处理厂的绩效，在每一维度下设计了具有代表性的综合指标。综合文献调研、统计分析、实地调研的结果，给出了一套完整的指标计算和评价方法。(3)将绩效评估体系应用于三座污水处理厂的评价，各指标具备可操作性，能够体现各厂的绩效差异。案例污水处理厂仍然存在不达标的现象，同时具备较大的节能降耗空间，通过优化运行、加强管理，有望改善绩效。