摘 要
改革开放40年来，我国经济取得举世属目的成就，与此同时，水环境污染也随之加剧。污水处理作为水环境治理终端环节，有着重要的作用。如何提升污水处理企业的安全应对能力、增强相关企业的生产风险管理水平、促进污水处理行业整体可持续发展，充分发挥污水处理项目在我市水环境污染治理中的作用、具有十分重要的理论和现实意义。
因此，对于污水处理行业生产工艺流程风险的管理研究，不能局限于简单的日常巡检、重大节假日安全检查上来进行探究，还要有科学的手段和方法，对污水处理工艺流程段的安全生产管理风险因子进行深入的研究和分析，通过使用合理、有效的技术整改措施，规避污水厂的安全生产风险，保障污水厂的安全稳定运行。
FMEA中的PFMEA技术方法（过程失效模式和失效分析方法）主要强调的是预防，要求在源头杜绝问题和隐患的出现，而不是在事后进行弥补，它可以在很大程度上节约生产成本，提高生产效率。但当前的大部分污水处理厂由于对安全生产管理的预防工作认识不足，投入的力度不够，常常把很多的精力集中在事后的问题处理上，导致整个生产管理工作处于被动状态，各种问题反复发生。
本文通过对包头市九原污水处理厂的各工艺处理阶段、构筑物分别采用PFMEA技术方法进行分析，对该厂的生产管理的现状、存在的问题进行剖析。通过成立由电气组、检修组、化验组、技术组和运行组各专业专家组成的PFMEA团队，建立相应的的评价指标，参照评价指标对污水处理生产管理过程的每个环节进行分析，得出风险优先指数。由于PFMEA是一种动态的改进过程，是一组系列化的活动，在计算出工艺流程段的各项风险指数以后，依据数值高低不同，对不同的工艺流程分别进行技术整改，上一阶段技术整改完成后再对相对应的工艺段进行再分析，用以确定技术整改方案是否对该工艺流程的风险因子起到相应作用，最后利用基于模糊层次分析法的PFMEA方法对各工艺段的失效风险依照计算结果再进行排序，绘制柱状图。
因此，借助科学有效的PFMEA技术方法对包头市九原污水处理厂生产管理工艺流程段风险因子进行有效研究，采取切合实际的技术整改措施，大大的提高了该厂出水主要指标的达标稳定性，保障了该厂的安全稳定运行。
关键词： 污水处理；风险因子；PFMEA模式分析；模糊层次分析法。
Abstract
In the past 40 years of reform and opening up, China's economy has achieved world-class achievements. At the same time, water pollution has also intensified. Sewage treatment has an important role as a terminal part of water environment treatment. How to improve the safety response capacity of sewage treatment enterprises, enhance the production risk management level of related enterprises, promote the overall sustainable development of the sewage treatment industry, and give full play to the role of sewage treatment projects in the treatment of water environmental pollution in our city. It has a very important theory and Realistic significance.
Therefore, the research on the management of production process risks in the wastewater treatment industry should not be limited to simple daily inspections and major holiday safety inspections. There must also be scientific methods and methods for the safe production management of the wastewater treatment process sections. Perform in-depthresearch and analysis of risk factors, and use reasonable and effective technical rectification measures to avoid the safety production risks of the sewage plant and ensurethe safe and stable operation of the sewage plant.
The PFMEA technical method (process failure mode and failure analysis method) in FMEA mainly emphasizes prevention, and requires that problems and hidden dangers be eliminated at the source rather than compensated after the fact. It can largely save production costs and improve Productivity. However, most of the current sewage treatment plants lack sufficient knowledge of the preventive work of production safety management,and have not invested enough efforts. They often focus a lot of energy on post-mortem issues, resulting in the entire production management work in a passive state and various problems repeated occur.
This article analyzes each process stage and structure of Baotou Jiuyuan Wastewater Treatment Plant by adopting PFMEA technology methods, and analyzes the current statusand existing problems of the plant's production management. By setting up a PFMEA team composed of professional experts from the electrical group, maintenance group,the corresponding evaluation indicators are established, and each link of the wastewater treatment and production management process is analyzed with reference to the evaluationindicators to obtain Risk Priority Index. Because PFMEA is a dynamic improvement process, it is a series of activities. After calculating the various risk indexes of the processflow segment, according to the difference in the value, technical rectifications are performed for different process flows. After the rectification is completed, the corresponding process section is re-analyzed to determine whether the technical rectification plan has played a corresponding role in the risk factor of the process. Finally,the PFMEA method based on the fuzzy analytic method is used to risk the failure of each process section. Sort the results according to the calculation results and draw a histogram.
Therefore, with the help of scientific and effective PFMEA technology methods, the risk factors of the production management process section of Jiuyuan Wastewater Treatment Plant in Baotou City were effectively studied, and practical technical rectification measures were adopted to greatly improve the stability of the main indicators of the plant's effluent. Ensure the safe and stable operation of the plant.
Key words： Sewage disposal;Risk factor;PFMEA process Failure Mode and Effects Analysis;Fuzzy analytic hierarchy proce。
1、 绪论
1.1、 研究背景和意义。
水生态的污染已经影响到每个公民的切实利益，污水处理是水污染治理的最后环节，发挥着至关重要的作用。如何让污水处理行业安全稳定运营，成为重中之重。十九大对我国的水生态保护又提出了更高的新要求。
包头市九原污水处理厂隶属包头市排水产业有限责任公司。包头市九原污水处理、污水回收管网工程是包头市重点市政基础设施建设项目，于 2009 年 5 月18 日批复建设，工程于 2010 年 9 月开工建设，于 2015 年建成。
九原污水处理厂位于包头市西南部九原国营林厂内，是一座布局合理、工艺先进的现代化污水处理厂。污水处理厂总占地面积为 398 亩，服务区域为昆都仑河以西，包兰铁路以南区域。设计污水处理规模 5 万吨/日，设计再生水规模 5万吨/日，处理工艺采用改良 A?/O+MBR 工艺，污水流经粗格栅、细格栅、曝气沉砂池、初沉池、膜格栅的初步处理后，进入包括水解酸化池、生物池在内的生物处理阶段，以达到脱氮除磷的目的，为达到更高的污水排放标准，在生物处理阶段后采用深度处理与二级生化处理相结合的 MBR 工艺，以膜技术的高效分离作用大大提高了处理出水水质。我厂设计出水水质可达到国家一级 A 标准，可作为再生水对水资源循环再利用，达到节约资本，保护环境的目的。
九原污水处理厂在运行调试初期，面临着九原工业园区和希望园区特有的来水质、进水水量不稳定，水力负荷低，运行操作人员缺乏，厂内规章制度尚未完善，安全操作规程不健全等不足，以及提质增效的迫切需求。通过应用失效模式分析方法(Failure mode and effect analysis; FMEA)，对该厂的污水处理的预处理阶段，生物处理阶段和深度处理阶段三个阶段工艺流程研究分析，对每个工艺段风险源进行辨识，对存在的风险提出改进措施，同时对改进前后 RPN 数值进行研究分析。针对传统 PFMEA 分析法存在问题，利用基于模糊层次分析法的 PFMEA建模分析计算最终的失效风险等级值，然后重新排序，进一步提高设备的完好率和使用率，改善出水主要指标，降低该厂的生产运行风险及财务成本，也为其他兄弟单位在生产运行风险管理方面提供参考范例。
1.2 、文献综述。
本小节是对关于污水处理生产工艺流程流程的风险因子管理、PFMEA 分析法的发展、现状和基于模糊层次分析法的 PFMEA 研究国内外发展综述。通过相关对业内学者的文献进行汇总，得出其中创新、先进的地方。污水处理行业中的风险有很多种，可分为外部风险和内部风险，其中外部风险主要包括 1、政府信用风险：政府延期支付、无力支付或不支付应该由政府向污水处理企业支付的费用，导致污水处理机构无法正常支付电费、人员工资、药剂费用等，最终污水厂无法维持正常生产。2、法律法规变更的风险，最有代表性是污水处理排放标准提高的风险。内部风险可分为生产现场管理风险和水、泥工艺控制风险。
本论文是研究污水处理各工艺流程段生产现场管理基于 PFMEA 分析下的风险确认、识别与控制，同时利用模糊层次分析法对 PFMEA 过程再进行有效分析，期望能够为其他兄弟单位生产安全管理提供研究范例。
1.2.1、 FMEA 研究的发展历程及现状。
FMEA 通常包含三种，1、设计失效模式及影响分析法：DFMEA(Design FailureMode Effect Analysis，）2、系统失效模式及影响分析法：SFMEA (System FailureMode Effect Analysis，)3、过程失效模式及影响分析法：PFMEA (Process FailureMode Effect Analysis，）。过程失效模式及影响分析法是从购入原材料、安装、生产各零部件直到完成成品交付最终用户，风险管理贯穿整个工艺流程。
FMEA 在 1950 年，首次作为一种新型质量控制工具应用到航天领域。美国航天航空局（NASA）在 60 年代，制定特有的分析方法，逐步将该理论应用到航空、航天各项工作当中。
1984 年美军标的新版 MIL-STD-1629A/notice2（《实施故障模式影响及危害性分析的程序》）颁布，明确了对该系统进行失效分析的过程和步骤以及适用范围。在接下来的几年后，汽车制造业和医疗卫生机械逐步开始 FMEA 分析法应用。美国三大汽车公司克莱斯勒、福特、通用在 1993 年与美国质量管理协会编制了FMEA 使用参考手册， 统一执行标准。FMEA 分析法的逐步发展，最终成为质量体系核心认证工具之一。
1995 年美国质量协会的 D.H.stamatia 博士对 FMEA 进行四种分类，分为PFMEA、SFMEA、DFMEA 以及 SFMEA 四类。
2003 年，为了方便管理者对失效模式中严重程度（S)、发生频度（O)和可探测度（D)分析数值结果进行量化，Bowles 对 FMEA 中的风险优先数（RPN)的评估方法做了详细阐述。
2005 年，D.H.stamatia 博士对 FMEA 分析法进行深入研究，研究表明 FMEA分析法可在应用阶段与其他辅助工具配合，可以让分析结果更贴近现场实际。在污水处理生产管理风险的研究方面，国外部分学者主要从水污染对水生态环境和公众健康危害进行分析研究，Khadam 是从风险因子、管理学理论和经济三方面对污水处理生产管理风险的进行分析。 Latesteijn 主要贡献是在污水处理过程风险管理提出：实例研究、专家经验以及决策效果三个方面的影响。C.Philip等对水生态和公众健康风险评估方法、模型建立进行探讨。从各个专家、学者、研究人员的研究课题中，得到了很多有参考价值研究成果与结论，同时国外也有很多学者利用管理模型、数学模型进行研究与探讨，对相关课题的深入探究提供有力的参考。
国内对污水处理的风险根据不同的研究方向开展研究，赵沁娜【61】的以某地区的开发管理作为案例，研究对污水处理带来的环境污染与健康危害进行初步的风险评价；梁鹏、陈鸿汉【62】从环境境管理手段、差异化管理、地下水污染防控管理的法规和标准方面提出了工业类建设项目地下水污染防控管理体系构建的思路、完成了污水处理效果对公众健康产生的影响风险评价、评估体系的建立；樊明玉【63】通过分析研究比较国内外水环境评价体系的建立以及指标权重确定的基础上，为我国当前城市水环境评价、评估指标的建立提供了理论和参考依据。
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1.2.2、基于模糊层次分析法的PFMEA研究发展
1.3、研究内容
2、包头市九原污水处理厂生产运行管理风险分析.
2.1、九原污水处理厂概述
2.1.1、项目建设稳定运行的必要性
2.1.2、包头市九原污水处理厂简介
2.2、九原污水处理厂工艺流程段生产管理流程.
2.3、包头市九原污水处理厂生产管理风险分析
2.3.1、生产管理风险分析.
2.3.2 、其他管理方面风险因素分析.
3、基于PFMEA对九原污水处理厂生产运行管理风险分析.
3.1、PFMEA在生产管理中的适用性分析.
3.1.1、定义
3.1.2、 PFMEA的实施相关步骤
3.1.3、PFMEA在污水处理生产管理适用性
3.2、基于PFMEA的生产现场管理风险识别.
3.2.1、评价体系的构建.
3.2.2、 污水一-级预处理生产管理的PFMEA分析.
3.2.3、 污水二级工艺流程段生产管理的PFMEA分析.
3.2.4、 污水三级工艺流程段生产管理的PMEA分析.
3.3、九原污水处理厂生产管理工艺流程段风险评估及改进措施
3.3.1、 各生产管理工艺流程段风险综合评估
3.3.2、各生产管理工艺流程段风险改进措施.
4、九原厂生产管理工艺流程段风险因素基于模糊层次分析法的PFMNEA的建模分析.
4.1、传统PFMNEA分析方法的不足.
4.2、九原厂生产管理工艺流程段风险因素基于模糊层次分析法建模.
4.2.1、专家判断矩阵构造.
4.2.2、判断矩阵一-致性 检验.
4.2.3、计算判断矩阵中涉及的评价指标的权重
4.2.4、专家组成员个体权重的计算.
4.2.5、模糊评价矩阵构建.
4.2.6、模糊综合评价.
4.3、九原污水厂各工艺流程段失效模式分析研究:
4.3.1、构建模糊模型及权重计算
4.3.2、各工艺流程段模糊评价.
4.3.3、模糊综合评价矩阵计算.
4.3.4、计算结论等级值
结 论
本文以包头市九原污水处理厂为研究对象，首先阐述了传统 PFMEA 分析法和基于模糊层次分析法的 PFMEA 的建模分析的主要内容和分析原理，结台本文所涉及的理论基础对该厂三个主要工艺流程段的生产运行风险管理进行的分析并指出 PFMEA 在该厂风险管理中的适用性，最终指导该厂完善自身管理、提出失效风险的技术整改措施，进一步提高设备的完好率和使用率，促进污水处理的处理质量和效率提升，为我市的碧水蓝天事业做出贡献。该厂应用 PFMEA 分析方法以后，最终在主要出水水质指标达标的稳定性和达标率取得了很好的效果。如图 5.1 和图 5.2 所示：
包头市九原污水处理厂生产风险管理的最终目标是安全生产，各项出水指标稳定达标，同时满足中水用户的用水需求，为此建议以后可开展如下工作：
(1)为保证 PFMEA 方法执行到位，建议保留由运行、维修、化验、电气等专业人员组成的 PFMEA 分析专家组，定期对工艺流程进行分析。
(2)为保证各专业专家组分析数据的准确性，建议对厂内中控信息平台进行完善，包括原始数据的采集和统计，增加部分设备（例如工艺鼓风机单机出口压力）、仪表的传感器，以及趋势记录周期。
(3)及时将 PFMEA 的分析结果在全厂范围内进行宣贯，形成齐抓共管的局面。
(4)加强污水处理过程中各专业技术人才的培养工作，尽可能形成人人懂、人人会、人人干的氛围。
(5)由于污水处理行业应用 PFMEA 研究案例较少，本文亦可为其他兄弟单位在生产运行风险管理方面提供了参考范例。
参考文献
作者单位：内蒙古科技大学).
