一种分散点源治理的水质改善方法技术

本发明专利技术涉及一种分散点源治理的水质改善方法，应用SWMM模型模拟分散点水源的动力与水质，对模型参数进行校准与验证；在河流岸边采用挺水植物浮床、沉水植物沉床、生物绳三种水处理技术处理河水：通过水处理现场实验数据，计算得出挺水植物浮床、沉水植物沉床、生物绳的降解系数；采用现场实验得到的降解系数，通过SWMM模型模拟六种不同组合方案；计算各种方案末端出水的负荷削减率，采用层次分析法综合评价选取最优组合方案。本发明专利技术能在多种水处理技术的众多组合方案中优选出效果最优方案，有效解决水质改善方案优化选择的问题，提供环境管理部门决策参考，避免效果不佳或不能达到预期目标的设计方案得以实施，节约人力、物力、财力。

A Water Quality Improvement Method for Dispersed Point Source Control

The present invention relates to a water quality improvement method for dispersed point source treatment, which uses SWMM model to simulate the power and water quality of dispersed point source and calibrates and validates the model parameters; three water treatment technologies, i.e., tap plant floating bed, submerged plant sinking bed and biological rope, are used to treat river water on the Bank of a river: field experiments through water treatment According to the calculation, the degrading coefficients of emergent plant floating bed, submerged plant submerged bed and biological rope are obtained; the degrading coefficients obtained from field experiments are used to simulate six different combination schemes by SWMM model; the load reduction rates of the end effluent of various schemes are calculated, and the optimal combination scheme is selected by comprehensive evaluation of the analytic hierarchy process. The invention can optimize the best effect scheme among many combination schemes of various water treatment technologies, effectively solve the problem of optimal selection of water quality improvement schemes, provide decision-making reference for environmental management departments, avoid the implementation of design schemes with poor effect or failing to achieve expected goals, and save manpower, material resources and financial resources.

【技术实现步骤摘要】
一种分散点源治理的水质改善方法
本专利技术涉及水质改善的
，具体涉及一种分散点源治理的水质改善方法。
技术介绍
在农村污水处理中，主要的污染水是来自于分散点源污水。农村分散点源污水的主要特点：(1)农村污水主要为生活污水和以农产品为原料的加工污水的混合体，基本上不含重金属和有毒有害物质，含有一定量的氮和磷，可生化性好，但水质水量变化较大；(2)农村地区人口居住分散，大部分没有排水管网，污水集中收集处理难度较大；(3)污水处理还停留在小型集中处理上，不能满足对农村污水的主要特点——分散点源化的处理。目前农村污水处理的方法主要有以下几种：(1)自然系统，即利用土壤作为处理和处置的媒体，包括人工湿地、稳定氧化塘等。还有一些污泥处理系统，如干沙床和泻湖。自然系统处理能耗低、处理出水水质好、可起到美观作用、投资成本低；但是占地面积大、处理出水水质不稳定、受到土地征用的限制；(2)传统的生化处理系统，利用厌氧、缺氧、好氧工艺处理污水，处理后出水效果好、工艺成熟，但是适用于大流量污水处理、占地面积大、运行费用相对较高、基建投资高；(3)MBR处理技术，一种将膜分离技术与传统污水生物处理工艺有机结合的新型高效污水处理与回用工艺。随着科学技术的发展，尤其是MBR技术的发展，污水处理设施实现了装置化、小型化，使污水分散处理和回用得以实现。MBR技术占地面积小、出水水质好、不会产生二次污染、处理出水可直接回用；但是投资费用高、操作要求高且运行费用高。
技术实现思路
本专利技术提供了一种分散点源治理的水质改善方法，解决了以上所述的技术问题。本专利技术解决上述技术问题的方案如下：一种分散点水源治理的水质改善方法，包括：步骤(1)应用SWMM模型模拟分散点水源的动力与水质，对模型参数进行校准与验证；步骤(2)在河流岸边采用挺水植物浮床、沉水植物沉床、生物绳三种水处理技术分别处理河水：步骤(3)通过水处理现场实验数据，计算得出挺水植物浮床、沉水植物沉床、生物绳三种水处理技术的降解系数；步骤(4)由挺水植物浮床、沉水植物沉床、生物绳三种技术排列组合为六种水质改善方案，采用现场实验得到的降解系数，通过SWMM模型模拟六种不同的水处理技术组合方案；步骤(5)计算各种方案末端出水的负荷削减率，采用层次分析法综合评价选取最优组合方案。本专利技术能在多种水处理技术的众多组合方案中优选出效果最优方案，有效解决水质改善方案优化选择的问题，提供环境管理部门决策参考，避免效果不佳或不能达到预期目标的设计方案得以实施，节约人力、物力、财力，使社会、经济、环境效益最大化。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，将水处理技术现场实验得到的降解系数输入水质模型，采用SWMM模型模拟水质改善方案。进一步，沉水植物沉床、挺水植物浮床、生物绳三种水处理技术的降解系数通过现场实验实测数据计算获得。进一步，上述步骤(1)-(5)具体优选步骤如下：(1)通过实地调查与资料收集，获取河流模拟所需的水动力水质数据，包括流量、流速、河宽、河深、生化需氧量(BOD)、氨氮(NH3-N)、硝氮(NO3-N)、总氮(TN)、无机磷、总磷(TP)；应用QUAL2K模型对河流的水动力与水质进行模拟，并与实测数据进行对比分析，进行河流水质模型参数的校准与验证；(2)在河流岸边采用挺水植物浮床、沉水植物沉床、生物绳三种水处理技术分别处理河水；实验装置采用有机玻璃水箱，实验安排在气温变化不大、植物生长旺盛、微生物增殖较快的春夏季节；挺水植物采用真空塑料水面浮床种植于有机玻璃水箱，沉水植物使用塑料筛固定于水箱中，生物绳横纵间隔一定距离悬挂并固定在水箱中。通过恒流泵控制实验装置中的水流流量，使流速与河流平均流速相同，采样后现场对每个技术单元进、出水水质进行监测；3)通过水处理现场实验，得到3种技术对BOD、NH3-N、NO3-N、有机氮、有机磷、无机磷的处理结果数据，采用一级动力学反应方程计算得出各水处理技术对污水处理厂尾水中主要水质指标的降解系数，包括BOD氧化速率、氨氮硝化速率、硝氮反消化速率、有机氮水解速率、有机磷水解速率、无机磷吸收速率；由于实验用水为河流现场取水，实验设计流速与河流流速一致，因此水质状况相同、水动力状况相似，计算得到的参数应用于河流水处理技术模拟是合理可靠的；一级动力学反应方程，即C＝C0e-Kt，式中：t为反应时间，d；K为氨氮降解系数，1/d；c为t时刻测定的污染物浓度，mg/L；C0为污染物的初始浓度，mg/L；由式可得降解系数K＝t-1lnC0/C；根据初始浓度与测定结果浓度比值的自然对数与时间(天)线性回归，得到降解方程，斜率为降解系数；4)在不同河段设置不同技术的降解系数，代表模拟不同的水处理技术；将河流划分为3个河段，把各水处理技术的降解系数输入水质模型中对应河段，代表模拟各种不同的组合方案；挺水植物浮床、沉水植物沉床、生物绳可排列组合为6种水质改善方案；根据现场实验得到的降解系数设定各河段主要水质参数，采用SWMM模型模拟6种水质改善方案分别在河流中的实施；SWMM模型是美国环保局研发的SWMM系列水质模型的最新版本，是一个综合性、多样化的河流水质模型，适用于模拟完全混合的枝状河流水质；该模型可用于模拟流域枝状河网，它既可以用作为稳态模型，也可以用作为时变的动态模型；5)由模拟结果计算得出各种方案对主要水质指标的负荷削减率，选取BOD、NH3-N、NO3-N、有机氮、有机磷、无机磷主要水质指标建立水质改善方案效果评估指标体系，然后采用比率标度法计算得出各水质因子的权重系数，最后通过层次分析法综合评价选取最优水质改善方案。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本专利技术的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术的技术流程框图；图2为本专利技术的水处理现场实验设计示意图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：其中：1、水泵；2、初沉池；3、恒流泵；4、入流；5、挺水植物浮床；6、沉水植物沉床；7、生物绳；8、代表出流。具体实施方式以下结合附图1-2对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本专利技术。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
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【技术保护点】
1.一种分散点源治理的水质改善方法，其特征在于，包括：步骤(1)应用SWMM模型模拟分散点水源的动力与水质，对模型参数进行校准与验证；步骤(2)在河流岸边采用挺水植物浮床、沉水植物沉床、生物绳三种水处理技术分别处理河水：步骤(3)通过水处理现场实验数据，计算得出挺水植物浮床、沉水植物沉床、生物绳三种水处理技术的降解系数；步骤(4)由挺水植物浮床、沉水植物沉床、生物绳三种技术排列组合为六种水质改善方案，采用现场实验得到的降解系数，通过SWMM模型模拟六种不同的水处理技术组合方案；步骤(5)计算各种方案末端出水的负荷削减率，采用层次分析法综合评价选取最优组合方案。

【技术特征摘要】
1.一种分散点源治理的水质改善方法，其特征在于，包括：步骤(1)应用SWMM模型模拟分散点水源的动力与水质，对模型参数进行校准与验证；步骤(2)在河流岸边采用挺水植物浮床、沉水植物沉床、生物绳三种水处理技术分别处理河水：步骤(3)通过水处理现场实验数据，计算得出挺水植物浮床、沉水植物沉床、生物绳三种水处理技术的降解系数；步骤(4)由挺水植物浮床、沉水植物沉床、生物绳三种技术排列组合为六种水质改善方案，采用现场实验得到的降解系数，通过SWMM模型模拟六种不同的水处理技术组合方案；步骤(5)计算各种方案末端出水的负荷削减率，采用层次分析法综合评价选取最优组合方案。2.根据权利要求1所述一种分散点源治理的水质改善方法，其特征在于，将水处理技术现场实验得到的降解系数输入水质模型，采用SWMM模型模拟水质改善方案。3.根据权利要求2所述一种分散点源治理的水质改善方法，其特征在于，沉水植物沉床、挺水植物浮床、生物绳三种水处理技术的降解系数通过现场实验实测数据计算获得。4.根据权利要求3所述一种分散点源治理的水质改善方法，其特征在于，上述步骤(1)-(5)具体优选步骤如下：(1)通过实地调查与资料收集，获取河流模拟所需的水动力水质数据，包括流量、流速、河宽、河深、生化需氧量(BOD)、氨氮(NH3-N)、硝氮(NO3-N)、总氮(TN)、无机磷、总磷(TP)；应用QUAL2K模型对河流的水动力与水质进行模拟，并与实测数据进行对比分析，进行河流水质模型参数的校准与验证；(2)在河流岸边采用挺水植物浮床、沉水植物沉床、生物绳三种水处理技术分别处理河水；实验装置采用有机玻璃水箱，实验安排在气温变化不大、植物生长旺盛、微生物增殖较快的春夏季节；挺水植物采用真空塑料水面浮床种植于有机玻璃水箱，沉水植物使用塑料筛固定于水箱中，生物绳横纵间隔一定距离悬挂并固定在水箱中；通过恒流泵控制实验装置中的水流流量...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭一平，胡细全，刘刚，
申请(专利权)人：武汉新天达美环境科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42