（环境工程专业论文）西安市城市污水变化特性分析及规律研究.pdf

j1 r e s e a r c ho nt h ec h a n g e a b l ef e a t u r ea n dr e g u l a t i o no f a nm u n i c i p a lw a s t e w a t e r ad i s s e r t a t i o ns u b m i t t e df o rt h ed e g r e eo fm a s t e r c a n d i d a t e ：y a n g x i a n e s u p e r v i s o r ：p r o f g a oj u n f a c h a n g a nu n i v e r s i t y , x i a n ，c h i n a 8 川800 川3舢7 川-y 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何 未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：枸f 曲墩尹一年6 月7 日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学 校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名 导师签名： f 。年6 月夕e l z 呼年月7 日 摘要 城市污水的水质状况关系到污水处理厂的处理效果、运行稳定性、运营成本、处 理达标率以及排水管网的水力条件等，影响水质水量的因素主要包括城市排水管网的完 善程度、城市的性质、规模、人1 2 、生活习惯、卫生设备完善程度以及人均居住面积等。 通过对西安市污水处理厂历年来进水水质水量进行统计分析，发现近年来西安市污 水处理厂进水水质逐年变差、水量呈现逐年递增的趋势；接着对污水处理厂的进水水质 水量随月份的变化绘制曲线图并进行分析比较，结果发现进水水质水量的变化波动跟人 们的生活习惯、气候状况、旅游高峰期等有关。由于城市人口密度的增加，污水处理厂 进水中生活污水所占比重逐年增大，对生活污染源按行业进行分类调查、现场监测以及 数理统计，通过经过分析评价得出如下结论： l 、随着城中村的改造，城市人口的密度逐年加大；人们生活水平的提高，人均用水 量也逐年加大，这些是污水厂进水水质变差、水量逐年增大的原因。 2 、污水厂进水水量变化趋势为：1 月份水量较大，2 月份略有下降，3 月份又有所 升高，7 - 9 月份出现一个小的高峰，9 、1 0 月份有所下降，1 2 月份又有所升高；水质 变化趋势为：1 月份浓度值较高，2 月份有所下降，3 月份一5 月份又有所回升，6 8 月 份达到最大值，9 、1 0 月份有所下降，1 0 - 1 2 月份又有一个小的高峰。 3 、城市排水管网普及和城区老式排水管网的改造，原来没有进入市政管网的污水也 排入污水厂，使污水厂的水量逐年增大、水质越来越差。 4 、生活类污染源中污染物浓度因行业不同而异。各行业的c o d 浓度值由大到小依 次为餐饮业 学校 住宿业 住宅小区 洗浴业 医院，c o d 平均浓度值分别为1 7 1 7 毫克升、6 6 6 毫克升、5 4 5 毫克升、4 8 9 毫克升、3 1 6 毫克升、1 5 9 毫克升。氨氮和 c o d 污染一般呈一定的相关性，其氨氮浓度值由大n d , 依次为学校 住宅小区 餐饮 业 住宿业 医院，浓度值分别为5 8 9 2 毫克升、5 5 0 0 毫克升、2 5 5 5 毫克升、2 5 1 0 毫克升、2 2 9 6 毫克升；餐饮业动植物油污染最为严重，其平均浓度值为3 6 2 6 毫克 升，这与隔油池的具备和隔油效果有着较大的关系。 5 、餐饮业、学校、住宿业及住宅小区是生活类污染源中的“高污染”行业，相关 部门应加强监管力度，切实做好化粪池和隔油池“两池的建设并确保其正常运行，这 将从源头消减污染物、对于节能减排有现实意义。 关键词：污水处理；水质；水量；生活污染源；控制措施 a b s t r a c t w a s t e r w a t e rq u a l i t yo fm u n i c i p a lw a s t e w a t e ri sr e l a t e dt ot h es e w a g et r e a t m e n tp l a n t s i z e ，o p e r a t i n gs t a b i l i t y , o t h e ro p e r a t i n gc o s t s ，t r e a t m e n tc o m p l i a n c er a t ea n dt h eh y d r a u l i c c o n d i t i o n so f , a f f e c t i n gw a t e rq u a l i t ym a i nf a c t o r si n c l u d et h ed e g r e eo f p e r f e c t i o no ft h ec i t y s e w e r , c i t y sn a t u r e ，s i z e ，p o p u l a t i o n ，l i v i n gh a b i t s ，i m p r o v i n gs a n i t a t i o nl e v e l sa n dp e rc a p i t a l i v i n gs p a c ea n ds oo n t h e r ea r eb e i s h i q i a os e w a g ew a t e rp u r i f i c a t i o n c e n t e r , d e n g j i a c u ns e w a g et r e a t m e n t p l a n ta n dt h et h i r ds e w a g et r e a t m e n tp l a n tw h i c hh a v er u nal o n g e rt i m e b yt h ew a yo f a n a l y i n gt h ed a t ai ti ss h o w e dt h a tw a t e rq u a l i t yo fx i a ns e w a g et r e a t m e n tp l a n ti nr e c e n t y e a r sc h a n g e dd e t e r i o r a t i o ny e a rb yy e a r , a n dw a s t e w a t e rq u a n t i t yi n c r e a s e dy e a rb yy e a r t h e nid r a w e dw a t e rq u a l i t ya n dw a t e rq u a n t i t yo ft h r e ew a s t e w a t e rt r e a t m e n t p l a n t s c h a n g e a b l ec u r v e sw i t ht h em o n t h s t h r o u g hc o m p a r i n ga n da n a l y z i n g ，if o u n dt h a t f l u c t u a t i o n si nw a t e rq u a l i t ya n dw a t e rq u a n t i t yi sr e l a t e dt ot h el i v e so fp e o p l e sh a b i t s ， w e a t h e rc o n d i t i o n s ，t h ep e a kh o l i d a ys e a s o n s a st h ep r o p o r t i o no fl i f ep o l l u t i o ns o u r c ei nt h e s e w a g et r e a t m e n tp l a n ti n f l u e n tw a t e ri n c r e a s e sy e a rb yy e a r , is u r v e y e dt h es o u r c e so fl i f eb y i n d u s t r yc l a s s i f i c a t i o n ，s i t em o n i t o r i n g ，a n dm a t h e m a t i c a ls t a t i s t i c s ，t h r o u g ha na n a l y s i sa n d e v a l u a t i o n ，id r e wt h ef o l l o w i n gc o n c l u s i o n s ： f i r s to fa l l ，w i t ht h et r a n s f o r m a t i o no fv i l l a g e si nt h ec i t yt h eu r b a np o p u l a t i o nd e n s i t y i n c r e a s e dy e a rb yy e a r ；a n db e c a u s eo f p e o p l e sl i v i n gs t a n d a r d si m p r o v i n g ，p e rc a p i t au s i n g w a t e ri n c r e a s e sy e a ra f t e ry e a r ，t h e s ea r et h em a i nr e a s o n so fw a t e rq u a l i t y c h a n g i n g d e t e r i o r a t i o na n dw a s t e w a t e rq u a n t i t yi n c r e a s e i n gy e a rb yy e a r s e c o n d ，w a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n ti n f l u e n tw a t e rq u a n t i t yc h a n g e da sf o l l o w s ：j a n u a r y w a sh i 曲，f e b r u a r yw a sd e c l i n i n g ，b e t w e e n3 - 6s h o w e dg r o w t h ，6 - 8w e r ep r e s e n ta m o n ga s m a l lw a v eo f ，9 1 0w a sd e c l i n i n g ，1 0 1 2w a si n c r e a s i n ga g a i n ；w a t e rq u a l i t yc h a n g e da s f o l l o w s ：ah i g h e rc o n c e n t r a t i o ni nj a n u a r y , f e b r u a r yd e c l i n ei nm a r c h 一5 ，6 - 8 m o n t hr i s ea g a i n i na u g u s tb yt h em a x i m u mv a l u e ，9 10 m o n t hd e c l i n ea g a i n ，i nd e c e m b e rw a s i n c r e a s i n ga s m a l lp e a k t h i r d ，a n o t h e ri m p o r t a n tf a c t o ro fa f f e c t i n gw a t e rq u a l i t ya n dq u a n t i t yo fs e w a g ew a t e ri s t h ep e n e t r a t i o nr a t eo fu r b a nd r a i n a g en e t w o r ka n di t si n s t a l l a t i o nm e t h o d w i t ht h ec i t ys e w e r d r a i n a g en e t w o r ks p r e a d i n ga n dt r a n s f o r m a t i o no fo l du r b a na r e a s ，w a s t e r w a t e rh a v i n gn o a c c e s st om u n i c i p a ls e w a g ep i p e l i n en e t w o r ki sa l s oi n c o r p o r a t e di n t ot h ew a s t e w a t e r t r e a t m e n tp l a n t ，s ot h ea m o u n to fw a t e rs e w a g ep l a n ti si n c r e a s i n gy e a rb yy e a r , w a t e rq u a l i t y i sg e t t i n gw o r s ey e a rb y y e a r f o u r t h ，l i f e s t y l ec o n c e n t r a t i o no fp o l l u t a n t sv a r i e df r o mi n d u s t r yt oi n d u s t r ys o u r c e s 。c o d c o n c e n t r a t i o no fv a r i o u si n d u s t r i e so r d e r e di nd e c r e a s i n g ，c a t e r i n g s c h o o l a c c o m m o d a t i o n i n d u s t r y r e s i d e n t i a la r e a b a t hi n d u s t r y h o s p i t a l ，c o da v e r a g ec o n c e n t r a t i o nv a l u e s w e r e1717m g l ，6 6 6m g l ，5 4 5m g l ，4 8 9m g l ，316m g l ，15 9m g l ，r e s i d e n t i a l ， a c c o m m o d a t i o na n ds c h o o l sh a v en o s e p t i ct a n k s ；a m m o n i ac o n c e n t r a t i o no r d e r e d i n d e c r e a s i n g ，t h es c h o o l r e s i d e n t i a la r e a c a t e r i n gs e r v i c e s a c c o m m o d a t i o ni n d u s t r y h o s p i t a l ，c o n c e n t r a t i o n sw e r e5 8 9 2m g l ，5 5 0 0m g l ，2 5 5 5m g l ，2 5 1 0m g l ，2 2 9 6 m g l ，r e s t a u r a n ti n d u s t r y sa n i m a la n dp l a n to i lp o l l u t i o nw e r em o s ts e r i o u s ，t h ea v e r a g e c o n c e n t r a t i o nv a l u ei s3 6 2 6m g l ，w h i c hh a v er e l a t i o n s h i pw i t hh a v i n gg r e a s et r a p so rn o t a n dg r e a s et r a p s h a n d l i n ge f f i c i e n c y f i f t h ，r e s t a u r a n t s ，s c h o o l s ，a c c o m m o d a t i o ni n d u s t r ya n dt h el i v i n gq u a r t e r sa r et h e ”h i g h p o l l u t i o n ”o fd a i l yl i v i n gp o l l u t i o ns o u r c e si n t h ei n d u s t r y , r e l e v a n td e p a r t m e n t ss h o u l d s t r e n g t h e ns u p e r v i s i o na n d m a i n t a i ns e p t i ct a n k sa n dg r e a s et r a p sb u i l da n de n s u r ei t sp r o p e r o p e r a t i o n t h i sw i l lh a sp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c ef o rr e d u c i n gt h ep o l l u t a n ts o u r c ea n de n e r g y c o n s e r v a t i o n k e yw o r d s ：s e w a g et r e a t m e n t ：w a s t e w a t e rq u a l i t y ；w a s t e w a t e rq u a n t i t y ；l i f ep o l l u t i o n s o u r c e ；c o n t r o im e a s u r e s 目录 第一章绪论1 1 1 我国的水污染概况1 1 2 我国污水处理现状2 1 2 1 我国污水处理厂的发展2 1 2 2 我国污水处理厂建设及运行中存在的问题4 1 3 污水处理厂水质水量预测的重要性及研究状况6 1 3 1 城市污水预测的主要方法7 1 3 2 城市污水预测的重要性1 0 1 4 论文的研究意义、研究内容及技术路线11 1 4 1 论文的研究意义1 1 1 4 2 论文的研究内容1 1 1 4 3 论文研究的技术路线1 l 第二章西安市污水厂进水水量水质现状统计及分析1 3 2 1 西安市污水处理概况1 3 2 1 1 邓家村污水处理厂概况。1 3 2 1 2 北石桥污水处理厂概况15 2 1 3 西安市第三污水处理厂概况1 6 2 2 西安市污水厂进水水量现状1 6 2 2 1 西安市邓家村污水厂进水水量现状16 2 2 2 西安市北石桥污水厂进水水量现状1 7 2 2 3 西安市第三污水厂进水水量现状1 8 2 3 西安市污水厂进水水质现状1 9 2 3 1 西安市邓家村污水厂迸水水质现状1 9 2 3 2 西安市北石桥污水净化中心进水水质现状2 l 2 3 3 西安市第三污水处理厂进水水质现状2 3 2 4 j 、结2 6 第三章西安市污水厂进水水质水量变化特性研究2 7 3 1 城市污水处理厂进水口水质水量的主要影响因素2 7 3 2 西安市污水厂进水水量水质变化特性研究2 8 3 2 1 西安市邓家村污水处理厂进水水量水质变化特点。2 8 3 2 2 西安市北石桥污水净化中心进水水量水质特性研究3 1 3 2 3 西安市第三污水处理厂进水水量水质特性研究3 4 3 3 本章小结3 6 第四章城市生活污染源现状调查及分析对策3 7 4 1 城市生活污染源监测调查方案确定3 7 4 1 1 住宅小区的监测调金方案3 7 4 1 2 机关单位调查方案3 8 4 1 3 住宿业调查方案一3 9 4 1 4 学校调查方案4 0 4 1 5 医院调查方案4 0 4 1 6 洗浴业调查方案4 l 4 2 城市生活污染源分类监测与调查结果分析4 2 4 2 1 餐饮业4 2 4 2 2 住宅小区4 3 4 2 3 机关单位4 5 4 2 4 住宿业4 5 4 2 5 学校4 6 4 2 6 医院4 7 4 2 7 洗浴业4 8 4 3 调查监测结果分析4 8 4 4 小结5 0 第五章结论与建议5 1 5 1 主要结论5 1 5 ，2 建议5 2 参考文献5 3 致谢5 6 长安大学硕士学位论文 1 1 我国的水污染概况 第一章绪论弟一早三百y 匕 水是人类社会一切物质资料的基础，可以说没有水资源就没有我们人类社会。虽然 当前全球水资源总量为13 8 6 1 0 7 亿m 3 ，但是可供人类使用的淡水资源3 5 1 0 7 亿m 3 ，仅占 2 5 ；约2 3 的水资源存在于冰1 i l 和冰川中致使人类无法直接利用，只有1 左右的水资 源可供人类直接利用。水资源的短缺已严重制约人类社会的生存和发展。在1 9 9 7 年召开 的世界第一届水资源论坛的统计资料表明，得不到清洁的饮用水的人口占世界1 5 ，难 以得到卫生用水的人口1 2 ，由于无法得到清洁水源患上与此相关的疾病的人口每年约 有2 5 亿人，每年有1 5 0 0 万人因饮水健康问题而死亡，更有甚者因缺水而使得每年有多 达2 5 0 0 万人成为环境难民，至u 2 0 2 5 年将有1 亿人成为环境难民。在2 0 0 3 年南非约翰内斯 堡召开的可持续发展世界首脑会议上，认为未来1 0 年人类面临最为严重的挑战之一将是 水危机。大家一致公认：水危机是继石油危机之后更严重的危机，目前地区性水危机将 是全球性水危机的预演【l 】。 我园是一个水资源严重短缺的国家之一。虽然我国的淡水资源总量占全球水资源总 量的6 ，但是人均只有2 3 0 0 立方米，是世界平均水平的1 4 、美国的1 5 、在世界上名 列1 2 1 位，是全球1 3 个人均水资源最贫乏的国家之一。受气候和季风的影响以及南北自 然环境的差异，我国水资源分布不均衡，北方城市人均水资源不n 5 0 0 立方米，属于缺 水区；特别是近年来，随着经济的快速发展和城市人口剧增，水污染和水资源浪费现象 越来越严重使原本匮乏的水资源更为短缺，水资源已经成为制约国家经济建设发展的重 要凶素【引。 近几年来随着工业的快速发展和人民生活水平的提高，城市居民生活废水、工业 废水都含有大量的有机物质，有的工业废水含有毒害很大的有机物质，导致流经城市的 河流有机物污染严重、城市水源水质下降，城市居民的饮水安全和人民群众的身体健康 已经受到严重威胁。2 0 0 2 年国家环保总局公布的数字表明有机污染比较严重的河段是流 经城市的地表水。国家环保总局2 0 0 4 年6 月公布的调查资料显示，按照综合污染指数比 较，2 0 0 3 年度七大水系污染程度由重到轻依次为：海河、辽河、黄河、淮河、松花江、 长江、珠江。2 0 0 3 年度七大水系4 0 7 个重点监测断面中，属于i i 类水质断面占 3 8 1 ，属于、v 类水质断面占3 2 2 ，属于劣v 类水质断面占2 9 7 ；其中七大水 长安大学硕士学位论文 系干流的1 1 8 个断面中，i i i i 类水质断面占5 3 4 ，i v v 类水质断面占3 7 3 ，劣 v 类水质断面占9 3 ，各水系干流水质好于支流水质3 1 。由此可知，水污染问题已经非 常严重，污水治理已是迫在眉睫。 1 2 我国污水处理现状 解决水污染的一条有效途径是建造污水处理厂，国外污水处理起源于2 0 世纪7 0 年 代。芬兰是世界上城市污水和工业废水处理最发达的国家之一，上世纪初世界上第一个 污水处理厂就在其首都赫尔辛基建立了；德国的污水处理也有百年的历史，截止1 9 9 5 年 德国已建立1 0 3 9 0 座污水处理厂，其污水处理方法采用分散和集中相结合的方式，其污 水处理厂服务人口少的地区只有几十人，多的达到几十万人，这种方法值得我国借鉴【4 1 。 目前世界上污水处理厂最多的国家是美国，拥有污水处理厂2 3 0 0 0 座，平均每5 0 0 0 人 就有1 座，其中7 8 为二级生物处理厂；英国拥有污水处理厂约8 0 0 座，平均每7 0 0 0 入l 座， 几乎全部是二级生物处理厂；目前污水处理设施最普及的国家是瑞典，其污水排水管网 普及率高达9 9 以上，平均每5 0 0 0 人1 座污水处理厂，其中9 1 为二级生物处理厂【5 1 。我国 的污水处理事业起步较晚，我国每1 5 0 万人拥有1 座污水处理厂，与美国和瑞典等发达国 家相比，我国的污水处理技术比较落后。 广一1人座 一人均拥有污水处理厂( 人座) 图1 1 发达国家人均拥有污水处理厂数量的分布图 1 2 1 我国污水处理厂的发展 我国城市污水处理事业起源于1 9 2 1 年上海的北区污水处理厂。解放初期由于提倡利 2 长安大学硕士学位论文 用污水进行农业灌溉，再加之工农业生产刚刚起步，水污染程度很低，当时全国仅有几 个城市建设了近十座污水处理厂，污水处理工艺也只是一级处理，处理规模较小的每天 只有几千立方米，最大的也不过是每日5 万立方米左右，所以当时的污水处理技术和管 理水平均比较落后。 随着经济的发展，我国的污水处理厂从解放前3 座增加到1 9 8 6 年的6 1 座，经污水处 理厂处理的污水量增长至2 3 9 8 万m 3 d ，约占2 4 的城市污水排入城市下水道，其污水排 放量i 0 0 0 0 万i n 3 d ；污水处理方法也有简易的一级沉淀处理向着生物滤池、活性污泥处理、 纯氧曝气及三级处理发剧引。我国大型城市综合污水处理厂起源于天津市纪庄子污水处 理厂，其后北京、上海、广东、陕西等省市根据当地情况分别建设了不同规模的污水处 理厂，使我国的污水处理厂迅速由6 0 年代的十几座发展到几十座。天津污水处理厂的成 功设计及运行的经验为我国大型城市综合污水处理厂的建设和蓬勃发展奠定了基石。 国家“七五 、“八五”、“九五”科技攻关课题的建立，国外大量的污水处理 新技术、新工艺、新设备被引进到我国，这些新技术的应用使我国的污水处理事业快速 的发展。由于资金短缺无法满足污水处理的需要，国外资金的引入加快了我国城市污水 处理厂的建设。一批大型的城市污水处理厂利用国外贷款项目相继建成诞生，如日处理 能力1 0 0 万立方米天的高碑店污水厂、日处理能力6 0 万立方米天的杭州四堡污水处理 厂、日处理能力4 0 万立方米天的成都三瓦窑污水处理厂、沈阳北部污水处理厂和郑州王 新庄，这些大型污水处理厂的建设不仅标志着我国污水处理事业的不断发展壮大，也标 志着我国污水处理事业进入一个崭新的时代。 近年来随着环保事业的发展，我国城市污水处理厂的建设步伐也在加快。从1 9 9 8 2 0 0 6 年，我国污水日处理能力由1 1 3 6 万t 增) j f l 至l j 6 3 6 0 万t ，增长了5 倍多：实际污水日处 理量也从2 9 亿t 增) j n 至u 1 6 3 亿t ，其中日理生活污水由2 0 亿t 增加到1 3 0 亿t ( 表1 ) ，城市污 水处理厂由2 6 6 座增) j f l 至l j 9 3 7 座。正是由于城市污水处理厂的蓬勃发展，我国的地表水 环境在一定程度上才有所改善，尤其是城市的地表水环境。 长安大学硕上学位论文 表1 11 9 9 8 一 2 0 0 6 年我国城市污水处理厂概况 年份厂数( 座)设计处理能力( 万t d )污水处理( 万t )生活污水处理量( 万t ) 1 9 9 8 焦2 6 61 1 3 62 9 2 7 4 51 9 9 9 2 9 1 9 9 9 盔 2 8 3 1 1 9 1 5 1 2 2 9 5 2 3 4 9 9 8 2 0 0 0 簋3 1 51 6 5 94 3 8 3 2 53 2 0 6 6 7 2 0 0 1 龟3 1 92 0 2 23 2 6 1 9 04 1 7 7 0 9 2 0 0 2 钲4 1 82 5 4 46 3 2 8 4 85 2 2 4 8 3 2 0 0 3 证5 l l3 2 3 17 7 5 0 4 l6 4 6 7 9 7 2 0 0 4 钜 6 3 7 4 2 5 51 0 1 4 4 0 48 5 7 9 6 3 2 0 0 5 短7 6 45 2 2 01 2 8 7 0 5 91 0 8 4 4 4 4 2 0 0 6 年9 3 76 3 6 01 6 3 0 0 8 01 3 0 4 2 3 0 资料来源：1 9 9 8 年一2 0 0 5 年中国环境统计年报口1 ，本文2 0 0 6 年数据均来自中国环境统计 数据库。 1 2 2 我国污水处理厂建设及运行中存在的问题 ( 一) 存在的问题8 1 1 、污水处理事业发展缓慢。具体表现在我国污水处理厂建设速度较缓慢，水污染的 严重性在我国早已意识到，国家也加大了对环保的投资和建设并且在全国各地建成了许 多污水处理厂，但毕竟起步较晚，而且城市相关的配套设施薄弱。因而导致所建成污水 处理厂的数量远不能满足生产和生活需求，更赶不上水污染防治的需求。 2 、配套设施不完善。据相关统计资料显示我国现有的污水处理设施中不到1 4 的污 水厂有污泥稳定设施，不至u 1 1 0 的污水厂处理工艺和配套设施较为完善。大多数厂虽然 污水得到了有效治理，但对伴生产品污泥没有处理和处置或者处理处置的不到位，从而 致使污泥不得不直接排放造成二次污染。 3 、城市污水处理厂有时运转不正常，污水厂进水水量达不到其处理规模的实际要求、 实际进水水质与设计进水水质不符，从而导致运行负荷率过低。究其原因就是城市的相 关配套设施不完善，城市排水管网的覆盖率和普及率较低使城市污水不能及时，无法满 足污水处理厂的设计水量和水质，致使其无法正常运行，从而起不到其应有的作用。 ( - - ) 问题产生的原因【9 】f 1 1 】 1 、资金短缺 4 长安大学硕士学位论文 中华人民共和国水污染防治法第十九条及国务院关于环境保护若干问题的决 定分别对城市污水集中处理和城市污水集中处理设施的建设的原则、特别是非农业人 口5 0 万人上的城市要建设城市污水集中处理设施的建设做了规定。随着经济的发展和人 们环保意识的增强，由于经济、社会和环境的协调发展，不仅大中城市，就连小城市和 一些较大的镇对建设污水处理厂的呼声也越来越高，然而污水厂及相关配套设施的建设 需要投入大量的资金，地方政府又拿不出如此高额的费用，所以有些污水厂虽然通过了 规划但迟迟不能动工，还有的工程虽然完工却由于后续资金不足而造成配套设施不完 善。 2 、污水处理厂的建设规模往往与实际不符，这主要是由于我国经济发展和城市建设的 步伐加快，而城市规划与法制建设的出台相对迟缓造成的，具体有以下几个方面的原因： 经济发展和城市建设往往使城市规划进行调整或改变，使得污水处理厂的服务范 围及产生的污水量相应地发生变化，这是问题的根源。自改革开放以来，由于城市建设 的飞速发展以致于“规划赶不上变化”，城市区域的扩张、外来人口的增加以及产业结 构的调整和城市功能区的改变使得原先规划、设计好的城市污水处理系统必须做相应的 调整。 污水处理厂的实际进水量因城市建设的不配套、不协调而导致其实际运行负荷较 低。有的排水管网没有配套完善，有的排水管网没有建设或者没有完工而搁浅，还有的 排水管网管径偏小无法满足日益增长的污水排放量，过水能力不足使得污水处理厂的设 计规模偏大，实际进入污水厂的污水量较小。所有这些都是导致污水厂的实际运行负荷 较低的原因。 城市排水系统的排水体制常常会影响污水处理厂的进水量。老城市区的建设和规划 都较早，建设城市排水系统时没有污水处理厂，更没有考虑老城市的排水体制，故其排 水系统几乎都是合流制。现在要对城市污水进行处理，又需将排水系统改造为截流式合 流制排水体制。管网改造需要时间和金钱，往往会出现与污水处理厂的建设在时问与规 模上出现偏差，所以经常会出现污水处理厂建成后一段时期内进厂的污水流量达不到设 计规模，而在排水体制改造完成后，截流倍数如果选用过大，又会出现污水厂的进水水量 超过设计规模的现象。 3 、污水处理厂的实际进水水质与设计进水水质出现较大差异的主要原因如下： 由于经济的发展和城市建设的需要，城市规划范围内的服务区域功能发生改变， 比如原规划的商业区或居住区演变为工业区：偏僻地区发展为工业区等。 长安大学硕士学位论文 随着经济的发展和生活水平的提高人们使用的生活用品发生了变化，生活消费品 的变化将引起污水量、污染物种类、成分的变化，从而引起污水水质的变化。如人们饮 食标准的提高可能引起污水中有机物浓度和含氮量的提高，而洗涤剂的普遍使用让污 水中含磷量越来越高。 由于城市建设和城市管理过程的失控，使得原本该进入污水厂的污水没有进来，而 不该进入污水厂的雨水、冷却水和施工用水却进来了。有些工业废水本应先进行预处理 却未处理而直接进入污水处理厂。这都将对污水处理厂的进水水质产生影响。 1 3 污水处理厂水质水量预测的重要性及研究状况 预测是指人们利用已有的科学技术和管理手段，对事物未来发展状况进行推测和判 断的一种活动，根据预测时问的长短，预测可以分为短期预测和中长期预测两类。对未 来几小时、一天或几周进行预测的是短期预测；对未来一年或几年进行预测的是中长期 与预测。城市污水是一种混合水，由工业废水、生活污水和城市降水三部分组成。污水 排放量受到污水系统的布局、配套管网和截污系统的建设以及污水处理厂的规模和污水 处理厂建设用地等因素的影响。城市污水量的预测是城市排水系统的规划、设计、运行 和管理、污水处理厂建设运行和改扩建所需的基本数据。城市污水量预测的主要方法有 数学模型法和指标分析法两类。 数学模型法是先收集历年和现状污水量资料，再建立数学模型，进而对未来几年 或几十年的污水排放量作出预测，主要有回归分析法和时问序列预测法两种。回归分析 法是通过寻找影响污水产生量的各相关因素来建立线性模型，经过分析而最终得到预测 模型，这种方法的缺点是数据获取有一定的难度，需要考虑的影响因素较多；时间序列 预测法是利用污水处理厂迸水水量的历史数据来建立模型，我们平常应用的模型有系统 动力学模型、a r m a 模型和灰色预测模型；除此之外还有一种方法就是b p 神经网络法。 b p 神经网络法是在回归分析法和时间序列方法的基础上建立的。数学模型法的分类情 况见图1 2 。 6 长安大学硕j ：学位论文 数学模型 上、， 上 b p 人工神经网络法时间序列法 回归分析法 土、，上 系统动力学模型 a i j v t a 模型灰色模型 图1 2 数学模型法层次图 指标分析法是根据城市建设发展规模、人口规模、产业政策和城市用水量计划等资 料，对居民污水量、三产污水量、工业废水量和地下水渗入量等分别计算，然后再进行 累加而得到城市污水总型1 2 1 1 3 1 城市污水预测的主要方法 1 、回归分析法 回归分析法是根据已有统计数据寻求变量问关系的近似表达式，并利用该公式进 行统计、分析和推断进而解决预测、控制和优化问题。回归分析法的数学模型有线性回 归模型、多项式回归模型、指数回归模型、对数回归模型、乘幂回归模型和s 型回归模 型。该方法是通过回归分析来寻找预测对象与影响因素之间的因果关系并以此建立回归 模型进行预测；当系统发生较大变化时，也可以通过相应的变化因素修正预测值，与此 同时也可以对预测值的误差也有一个大体的把握，故适宜长期预测。由于回归分析法是 通过自变量( 影响因素) 来预测响应变量( 预测对象) 的，所以自变量的选取及自变量 预测值的准确性是相当重要。运用此种预测方法时应注意：由于我国基础数据短缺、预 测及决策体系不完善，在掌握主要影响因素的基础上，应适当引入自变量。过去的自变 量不仅会使计算量增加、模型稳定性退化，而且还容易把不可靠的自变量预测值引入模 型，使误差累加到响应变量上以至于造成很大的误差n 铂叫埘。 2 、系统动力学 系统动力学( s y s t e md y n a m ；c s ) 简称s d 是研究分析复杂信息反馈系统的动态趋 势学科，适用于处理长期性、周期性的问题。系统动力学模型本质上是带时滞的一阶 微分方程组，能方便地处理非线性和时变现象，作长期的、动态的、战略的仿真分析 长安大学硕士学位论文 与研究，较适用于分析研究系统的结构与动态行为。 s d 模型建模步骤如下：确定系统边界并在此基础上根据实际情况绘制因果关系 图；根据因果关系图绘制系统流程图；根据系统流图中各个变量间的关系，利用其 运行平台提供的公式编辑器建立量化的系统模拟模型，总结出动力学方程；模型的有 效性检验；确定现状年份，进行计算机仿真【1 5 】d 6 。 3 、a r m a 模型 a r m a 模型是由a r ( p ) ( 自回归模型) 和m a ( q ) ( 移动平均模型) 有效组合的结果， 其基本思路是：将预测对象随时间推移而形成的序列数据视为一个随机序列，用一定的 数学模型来近似描述这个序列，这个模型一旦被识别后就可以从时间序列数据的过去值 及现在值来预测未来值【1 7 1 。 a r m a 模型是一种精度相当高的短期预测方法，而且它不需要事先假定数据具有一定 结构或模式，而是从数据本身出发来寻找可以较好描述数据的模式，可以保证模型与数 据的较好拟合。a r m a 方法进行预测的过程可以分为： 时间序列平稳性检验及平稳化。通常用a d f 法对时间序列平稳性进行检验；若时间 序列非平稳，一般可对该非平稳时序数据进行差分变换，或者对数变换后再进行差分变 换，使其转变为平稳序列。 时间序列模型的识别及参数估计。若序列的自相关函数、偏相关函数都是拖尾的， 则可判定该序列为a r m a 序列，模型的阶次p ，q 可采用修正决定系数、回归方差、最小a i c 准则等方法来进行定阶。在确定模型的阶数后，进一步对模型进行估计，以计算模型的 未知参数。 时间序列模型的检验。利用残差相关性检验以及观察残差的自相关系数和偏自相 关系数，判断被估模型的残差序列是否为白噪声序列，如果是白噪声，则接受选择的模 型，否则要重新进行模型识别、定阶、估计、检验。 汪建均等应用a r m a 方法对我国的电力需求进行了预测【i s ，黄湘军等对城乡居民的收 入差距进行了预测和分析1 9