“截排”vs“清源”

摘要

本文我们就深圳市“截排”vs“清源”的两种污水处理措施对污水处理系统以及海绵城市建设的影响。并给出在既能达到治污要求，又能尽量节省开支的原则下 关键词： 一、问题重述 1.1背景

人们在利用自然资源来改造社会、创造文明的同时，也给大自然带来了很大的破坏和污染，例如：水污染，深圳这个快速发展的城市也不例外。深圳一些地区水环境质量差`内涝积水多发频发,影响和影响损害群众健康,不利于城市正常运行和经济社会持续发展.为切实加大治水力度,加快提升深圳市水环境质量,深圳市特采取以”截排”和”清源”两种污水处理措施为首的一系列有力措施。 1.2问题

(1)构建深圳治水提质工程数学模型，量化分析雨污“分流”与“混流”收集机制对污水处理系统以及海绵城市建设的影响。 (2) 在既能达到治污要求，又能尽量节省开支的原则下，给出区域治污时实施“清源”、“截排”措施的判定条件。

（3）选定深圳一区域给出你的污水治理建议方案，并基于政府治污的“一、三、五、八年目标”，进行合理性（包括可操作性方面）评估。 二、问题分析 针对问题（1），我们需要明确雨污 “分流”与“混流”的区别， 雨污分流即雨水走雨水管、污水走污水管，而混流即雨水和污水走同一管道，而分流与混流的最大区别在于污水的量和污水中COD含量的不同，因为雨水会导致污水的量增加和污水中COD浓度降低，污水的量增加会导致处理难度增加，会增加处理成本，而水浓度的下降，会导致污水处理设备的损耗增加.因此，需要建立一个雨水对污水的水量和污水的稀释度产生的影响情况的模型。

采用截流倍数分析法时，合流制排水系统截流倍数的确定,直接影响工程规模和工程环境效益.一般而言，截流倍数大，则工程投资要增加，环境效益好；截流倍数小，则工程投资少，但对环境的负面影响大。在确定截流倍数时可以把目标定为在环境标准允许的前提下，尽量使用较小的截流倍数。与截流倍数n相关的主要因素有：1受纳水体的水质要求。截流倍数的选择首先在于水质的要求，即应首先看水质的功能类别。对水质要求严格的受纳水体的截流倍数应取大些，而对水质要求低的水体则截流倍数也就相应取小一些。2受纳水体的纳污能力及纳污水体的水质级别目标。一般情况下，受纳水体对污染物的稀释能力较强，可选取较小的截流倍数，若受纳水体不但对污染物的稀释能力较强，并且有较高的水质级别目标，则截流倍数应该相应取大一些以利于对水体的保护；3城镇的文明程度（或级别）和环境卫生状况。城镇的文明程度高（人群卫生习惯良好，不乱倒垃圾，不乱扔废弃物，街道、厂区清洁，城镇地面积聚的垃圾等污染物少）则截流倍数可取小一些，相反则取大些。4人口密度。人口密度大则污水量大，这时较大的截流倍数将令污水厂的规模太大，造成实施困难。5降雨量、降雨的强度及较大强度降水的持续时间。降雨量小的地区一般降雨频率也低，地表积存的污染物也多，故截流倍数应取大些，降雨强度较大并且较大强度降水的持续时间长的地区应采用较小的截流倍数，因为截流倍数选取较大的话，雨水提升泵站的运行费用将增加很多，反之降雨强度较小并且较大强度降水的持续时间短的地区应采用较大的截流倍数；6投资因素。当截流倍数取大值时，排入受纳水体的受污染的雨水就少，但各项投资相

应增大；相反则投资减少，但不利于水体的保护。7其他因素。在某些城镇，由于管道漏水及地下水渗入污水系统使污水量增加，相当于增大了截流倍数。

在以往的设计中，截流倍数的取值一般按照《室外排水设计规范》取1~5之间的取值或参照国内外经验进行取值。例如上海“合流污水治理工程”截流倍数通过澳大利亚某公司的软件分析，取2.43~2.63，沈阳浑河治理时截流倍数取3.0

图

1

为

截

流

倍

数

分

析

计

算

流

程

针对问题（2），要给出在既能达到治污要求，又能尽量节省开支的原则下，给出区域治污时实施“清源”、“截排”措施的判定条件。我们需要知道在进行“截排”时，降雨量的大小，降水量大则会导致污水量大，且污水中COD浓度会降低，此时污水处理厂设备损耗将增大，故设备维修所需资金将增多。同时，降雨量大会导致污水增多，有溢出的污水需要额外的处理费用，而因缺水将会产生补水的费用。“清源”则需要建设大量管道，会产生大量的管道建设费用以及梳理管道所需的人工费用

三 、模型假设

1.假设污水处理厂的各种开销及工资相对于建设模型的总费用相比可以忽略不计。 2.假设每个污水厂处理厂建设污水处理系统所花费的费用是一样的。 3.假设平时污水中的COD浓度和污水处理厂的预设值是一致的。

4.假设每天不同时段的污水COD浓度和流入污水处理厂的流入量是一致的. 5.假设截流时所需补水的量为自然条件下的下雨的流入污水处理厂的量，并且采取清源收集机制时不需要人工补水

四、符号说明 X1 GDP X2 绿色覆盖率 X3 X4 X5 年末常住人口 X6 旅客周转量 X7 货物周转量 Y1 降雨量 生产总值 水库蓄水量 Q 流入污水处理厂的雨水日流量 m 对设备的损害程度 c 预设COD浓度 n 截流倍数

N 配用电机功率 r 污水比重 Q 污水流量 h 污水提升高度

w溢 污水溢出从而需要进行处理的费用

w补 因截流造成的“缺水”现象从而产生的“补水”费用 w管 建设污水管网所需的费用

w河 整治河道所需的费用

w运 扩建的那些污水处理厂一年内的运行成本费用 五、模型建立与求解 5.1影响降雨量的因素

5.1.1深圳近30年的降雨量汇总表及分析 方法

直观分析法

目的

1． 近30年月平均降水量分布； 2． 分析降水量分布规律；

根据分析，我们可以看出，Y1、X1、X2、X4、X5、明显显示正态性；X6明显显示非正态性；X3、X7是否正态性不能确定，需要进行峰度偏执检验及W检验

从表中看出X3、X7不符合正态性。

各变量的相关系数矩阵为

因此，大多数相关系数大于0.3，因此进行主要成分分析

主要成分分析