一种经济与环境约束下点源污染消减技术的优化筛选方法技术

本发明专利技术公开了一种经济与环境约束下点源污染消减技术措施的优化筛选方法，包括：开展常规发展模式下点源污染负荷预测；分水功能区提出水环境目标约束条件；识别技术可行的点源污染消减措施集合；建立区域社会经济约束条件；确定点源污染消减的成本函数；确定点源污染消减的成本函数。本发明专利技术基于点源污染物入河量动态，综合考虑了经济发展总量、水质改善目标等双重约束条件，通过点源污染消减技术的系统识别与成本函数比较，实现了多种点源污染技术组合的优化筛选；为流域开展技术经济可行的点源污染消减工程建设提供技术支撑。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于点源污染
，尤其涉及一种经济与环境约束下点源污染消减技术的优化筛选方法。
技术介绍
传统的点源污染消减通常根据减排比例要求，提出多项点源污染消减技术(如污水处理、清洁生产等)，存在如下两方面缺点：(1)这些消减技术通常与水环境质量没有建立定量响应关系，主要以达标排放的控制为主，对规划或已实施的点源污染消减技术能否实现水质目标，无法给出定量的效果评价；(2)无法实现环境目标约束下经济最优的点源污染消减技术筛选，致使点源消减技术投资成本过高，脱离区域经济社会发展阶段而无法有效实施。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种经济与环境约束下点源污染消减技术的优化筛选方法，旨在解决无法实现环境目标约束下经济最优的点源污染消减技术筛选，致使点源污染消减技术投资成本过高，脱离区域经济社会发展阶段而无法有效实施的问题。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种经济与环境约束下点源污染消减技术的优化筛选方法，包括步骤：步骤1，开展现状消减条件下点源污染负荷预测，即定量预测现状消减条件下，各水功能区的工业废水和生活污水中各污染物在各时刻下的入河量；步骤2，分水功能区单元确立水质目标，倒推点源污染物的入河量控制指标要求，即水质目标约束条件，本步骤具体为：根据不同河流的水功能区划及水质目标，基于现状水质状况，构建水环境质量模型；根据水环境质量模型，分水功能区倒推达到水质目标的约束条件，即污染物的入河量控制指标要求WGi,k,t；对河流的水功能区，以化学需氧量和氨氮为入河量控制指标；对湖泊和水库的水功能区，以化学需氧量、氨氮、总氮和总磷为入河量控制指标；步骤3，基于步骤1预测的入河量以及步骤2倒推的入河量控制指标要求，识别各水功能区的技术可行的点源污染消减技术集合；所述的点源污染消减技术集合包括污染物源头减排技术、污染物过程阻断技术和/或污染物末端治理技术，以及各消减技术对应的污染物去除率参数、经济特征、适用条件；步骤4，建立水功能区单元点源污染物消减的投资约束条件，本步骤具体为：基于统计分析与相关规划，识别区域社会经济发展的现状与未来规模，确定点源污染消减的最大可能投资规模，建立点源污染消减的投资规模与区域经济规模总量的比例，从而获得点源污染物消减投资约束KKi,t，所述的区域经济规模总量即水功能区单元的GDP值；步骤5，确定点源污染消减技术集合中点源各项污染消减技术的单位成本函数，点源污染消减技术的单位成本函数由点源污染消减技术的基本建设费用和运行维护费用构成；步骤6，结合点源污染物消减投资约束KKi,t和点源污染消减技术的单位成本函数Ci,k,t，从点源污染消减技术集合中筛选出最优的点源污染消减技术，本步骤具体为：基于单元水质目标约束条件和单元点源污染物消减投资约束构建约束条件，从各水功能区的点源污染消减技术集合中优化筛选出各水功能区的最优点源污染消减技术。步骤1中，现状消减条件下各水功能区的工业废水和生活污水中各污染物在各时刻下的入河量采用如下公式预测，其中单元即水功能区单元：Mi,k,t＝Di,k,t×Ki,k,t (1)Di,k,t＝WPi,k,t×SPi,k,t (2)WPi,k,t＝(WDPi,t-RDPi,t)×CWi,k,t×10-2+(WIPi,t-RIPi,t)×CWi,k,t×10-2 (3) CW i , k , t = m i n ( CS k , ( WDP i , t × PDP i , k , t + WIP i , t × PIP i , k , t ) ( 1 - L k × 10 - 2 ) WDP i , t + WIP i , t ) - - - ( 4 ) ]]>SPi,k,t＝(QDPi,t-WDPi,t)×PDPi,k,t+(QIPi,t-WIPi,t)×PIPi,k,t (5)式(1)～(5)中：Mi,k,t表示i单元k污染物t时刻的入河量，单位：t/a；Di,k,t表示i单元k污染物t时刻的排放量，单位：t/a；Ki,k,t表示i单元k污染物t时刻的入河系数；WPi,k,t表示i单元t时刻的污水集中处理厂k污染物的排放量，单位：t/a；SPi,k,t表示i单元t时刻的污染源中k污染物的直排量，单位：t/a；WDPi,t表示i单元t时刻的污水集中处理厂生活污水处理量，单位：万m3/a；RDPi,t表示i单元t时刻的污水集中处理厂生活污水处理后回用量，单位：万m3/a；CWi,k,t表示i单元t时刻的污水集中处理厂k污染物的尾水排放浓度，单位：mg/l；WIPi,t表示i单元t时刻的污水集中处理厂工业废水处理量，单位：万m3/a；RIPi,t表示i本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种经济与环境约束下点源污染消减技术的优化筛选方法，其特征是，包括：步骤1，开展现状消减条件下点源污染负荷预测，即定量预测现状消减条件下，各水功能区的工业废水和生活污水中各污染物在各时刻下的入河量；步骤2，分水功能区单元确立水质目标，倒推点源污染物的入河量控制指标要求，即水质目标约束条件，本步骤具体为：根据不同河流的水功能区划及水质目标，基于现状水质状况，构建水环境质量模型；根据水环境质量模型，分水功能区倒推达到水质目标的约束条件，即污染物的入河量控制指标要求WGi,k,t；对河流的水功能区，以化学需氧量和氨氮为入河量控制指标；对湖泊和水库的水功能区，以化学需氧量、氨氮、总氮和总磷为入河量控制指标；步骤3，基于步骤1预测的入河量以及步骤2倒推的入河量控制指标要求，识别各水功能区的技术可行的点源污染消减技术集合；所述的点源污染消减技术集合包括污染物源头减排技术、污染物过程阻断技术和/或污染物末端治理技术，以及各消减技术对应的污染物去除率参数、经济特征、适用条件；步骤4，建立水功能区单元点源污染物消减的投资约束条件，本步骤具体为：基于统计分析与相关规划，识别区域社会经济发展的现状与未来规模，确定点源污染消减的最大可能投资规模，建立点源污染消减的投资规模与区域经济规模总量的比例，从而获得点源污染物消减投资约束KKi,t，所述的区域经济规模总量即水功能区单元的GDP值；步骤5，确定点源污染消减技术集合中点源各项污染消减技术的单位成本函数，点源污染消减技术的单位成本函数由点源污染消减技术的基本建设费用和运行维护费用构成；步骤6，结合点源污染物消减投资约束KKi,t和点源污染消减技术的单位成本函数Ci,k,t，从点源污染消减技术集合中筛选出最优的点源污染消减技术，本步骤具体为：基于单元水质目标约束条件和单元点源污染物消减投资约束构建约束条件，从各水功能区的点源污染消减技术集合中优化筛选出各水功能区的最优点源污染消减技术。...

【技术特征摘要】
1.一种经济与环境约束下点源污染消减技术的优化筛选方法，其特征是，包括：步骤1，开展现状消减条件下点源污染负荷预测，即定量预测现状消减条件下，各水功能区的工业废水和生活污水中各污染物在各时刻下的入河量；步骤2，分水功能区单元确立水质目标，倒推点源污染物的入河量控制指标要求，即水质目标约束条件，本步骤具体为：根据不同河流的水功能区划及水质目标，基于现状水质状况，构建水环境质量模型；根据水环境质量模型，分水功能区倒推达到水质目标的约束条件，即污染物的入河量控制指标要求WGi,k,t；对河流的水功能区，以化学需氧量和氨氮为入河量控制指标；对湖泊和水库的水功能区，以化学需氧量、氨氮、总氮和总磷为入河量控制指标；步骤3，基于步骤1预测的入河量以及步骤2倒推的入河量控制指标要求，识别各水功能区的技术可行的点源污染消减技术集合；所述的点源污染消减技术集合包括污染物源头减排技术、污染物过程阻断技术和/或污染物末端治理技术，以及各消减技术对应的污染物去除率参数、经济特征、适用条件；步骤4，建立水功能区单元点源污染物消减的投资约束条件，本步骤具体为：基于统计分析与相关规划，识别区域社会经济发展的现状与未来规模，确定点源污染消减的最大可能投资规模，建立点源污染消减的投资规模与区域经济规模总量的比例，从而获得点源污染物消减投资约束KKi,t，所述的区域经济规模总量即水功能区单元的GDP值；步骤5，确定点源污染消减技术集合中点源各项污染消减技术的单位成本函数，点源污染消减技术的单位成本函数由点源污染消减技术的基本建设费用和运行维护费用构成；步骤6，结合点源污染物消减投资约束KKi,t和点源污染消减技术的单位成本函数Ci,k,t，从点源污染消减技术集合中筛选出最优的点源污染消减技术，本步骤具体为：基于单元水质目标约束条件和单元点源污染物消减投资约束构建约束条件，从各水功能区的点源污染消减技术集合中优化筛选出各水功能区的最优点源污染消减技术。2.如权利要求1所述的经济与环境约束下点源污染消减技术的优化筛选方法，其特征是：步骤1中，现状消减条件下各水功能区的工业废水和生活污水中各污染物在各时刻下的入河量采用如下公式预测，其中单元即水功能区单元： Mi,k,t＝Di,k,t×Ki,k,t (1) Di,k,t＝WPi,k,t×SPi,k,t (2) WPi,k,t＝(WDPi,t-RDPi,t)×CWi,k,t×10-2+(WIPi,t-RIPi,t)×CWi,k,t×10-2 (3) CW i , k , t = m i n ( CS k , ( WDP i , t × PDP i , k , t + WIP i , t × PIP i , k , t ) ( 1 - L k × 10 - 2 ) WDP i , t + WIP i , t ) - - - ( 4 ) ]]>SPi,k,t＝(QDPi,t-WDPi,t)×PDPi,k,t+(QIPi,t-WIPi,t)×PIPi,k,t (5)式(1)～(5)中：Mi,k,t表示i单元k污染物t时刻的入河量，单位：t/a；Di,k,t表示i单元k污染物t时刻的排放量，单位：t/a；Ki,k,t表示i单元k污染物t时刻的入河系数；WPi,k,t表示i单元t时刻的污水集中处理厂k污染物的排放量，单位：t/a；SPi,k,t表示i单元t时刻的污染源中k污染物的直排量，单位：t/a；WDPi,t表示i单元t时刻的污水集中处理厂生活污水处理量，单位：万m3/a；RDPi,t表示i单元t时刻的污水集中处理厂生活污水处理后回用量，单位：万m3/a；CWi,k,t表示i单元t时刻的污水集中处理厂k污染物的尾水排放浓度，单位：mg/l；WIPi,t表示i单元t时刻的污水集中处理厂工业废水处理量，单位：万m3/a；RIPi,t表示i单元t时刻的污水集中处理厂工业废水处理后回用量，单位：万m3/a；PDPi,k,t表示i单元t时刻生活污水中k污染物的产生浓度，单位：mg/l；PIPi,k,t表示i单元t时刻工业废水中k污染物的产生浓度，单位：mg/l；Lk表示污水集中处理厂k污染物的去除率，单位：％；CSk表示污水处理厂k污染物的排放标准，单位：mg/l；QDPi,t表示i单元t时刻的生活污水排放量，单位：万m3/a；QIPi...

【专利技术属性】
技术研发人员：禇俊英，周祖昊，游进军，贾仰文，胡鹏，牛存稳，刘扬，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11