农村生活污水治理工程排水分区优化设计方法技术

农村生活污水治理工程排水分区优化设计方法，提出一种基于污水治理工程方案设计和成本计算比较相结合的设计方法。污水治理工程设计是根据设计农村农户住宅分布情况，进行不同分散度的排水分区划分，分别设计污水管道和污水处理场(站)。成本计算比较是利用VB平台编写评估软件，并利用该软件分别计算不同排水分区方案下排水管道和污水处理设施的建设成本和运行维护成本，以及将这两部分相加后的吨水治理总成本，从而比较得出治理成本最小的农村生活污水治理排水分区划分方法。结合EXCEL工作表的绘图功能，直观显示不同排水分区方案的污水治理成本。根据本方法开发的排水分区-费用评估系统，可用以优化村庄生活污水治理设计方案。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术专利是基于农村分散式生活污水治理工程的排水分区优化设计方法，适用于农村生活污水治理工程规划和设计领域。
技术介绍
由于农村居民居住分散，使农村生活污水具有水量小、变异系数大的特点，也因此造成农村生活污水管道收集的效率低下。同时，对于小规模生活污水处理设施的设计，我国尚处于摸索实践阶段，对于随处理规模而变化的费用关系还不明确。因此，农村生活污水治理工程设计不能完全照搬城市集中处理模式，而应当根据村落农户住宅分布情况，在保证污水治理达标前提下，基于污水治理费用最低原则，合理划分排水分区。污水治理工程包括污水管道工程和污水处理工程两部分。一般情况下，如果所划分的每个排水分区的服务面积较小，就需要建设较多座小规模污水处理站。这种情况下，用于铺设污水收集管道的费用下降，但用于建设污水处理设施的费用却呈现增加趋势。对比采用从单户、联户、片区到整村收集的不同服务面积排水分区方案，管道工程的费用是增长的，而污水处理工程的费用是下降的，势必存在某一种排水分区方案，是最佳方案。运用CAD工程制图软件，完成不同排水分区方案下的农村生活污水治理工程设计。借助Matlab遗传算法工具箱求解适用于农村小型排水管道费用模型。利用VB软件，编写可视运算程序，在窗口界面输入污水治理工程设计和运行参数，分别计算不同排水分区方案下的管道建设和维护费用，污水处理设施建设和人运行费用，并计算工程总费用，所有这些计算结果都在VB窗口中显示。同时利用EXCEL工作表绘制排水分区-总费用变化趋势图并链接到VB窗口中，实现排水分区-成本计算比较结果的可视化。
技术实现思路
本专利技术提供一种，包括确定排水分区步骤、设计管道工程步骤、设计污水处理站步骤和方案评估四个步骤，其特征在于(I)根据居民实际居住情况，综合考虑村镇的总体规划和地形，划分排水分区，每个排水分区污水单独处理；(2)根据划分的排水分区，设计排水管道；(3)根据排水分区的人口数量和污水排放标准，确定污水处理站规模；(4)利用计算机评估此排水分区方案，计算评估指标；重新划分排水分区，重复步骤(1)-(4)，直到所有排水分区划分方案设计完毕；(6)根据评估指标，确定最佳排水分区方案。本设计方法的评估指标可以是实施该项工程所耗费的资源，该指标越低，排水分区设计越优。也可以是管道长度、污水处理站的个数。该方法的排水分区可以为单户、联户或者整村。该方法的设计排水管道的步骤包括，根据主干管、干管、支管顺序依次进行，首先确定控制点和泵站的位置，然后确定设计流量，根据设计流量选择管道管径，最后评估管道耗费资源。所述确定设计流量的步骤包括首先确定居民生污水平均日流量(Q)，根据公式 2 7Kz 计算生活污水量总变化系数(Kz)，最后根据公式Q1 = QXKz计算设计流量(Q1)。本发发涉及的排水管道可以使用混凝土及钢筋混凝土管、PE缠绕结构壁管或者PE双壁波纹管。并且根据管道基础选择管道埋深，当选择90°管道基础时，可选的埋设深度⑶有H彡2m和2m < HS 4m两种；当选择120°管道基础时，可选的埋设深度为H彡4m，4m < H彡6m和6m < H彡8m三种；当选择180°管道基础时，可选的埋设深度为H彡6m和6m < H ^ 8m。附图说明图1是本专利技术的组成示意图。(农村生活污水污染治理费用优化设计方法组成示意图如图1所示)。图2是图1中工程设计原理示意图，即工程设计包括针对于各个排水分区的管道设计和污水处理站设计两部分内容。(工程设计模块工作原理示意图如图2所示)。图3是图1中计算污水治理成本的工作原理示意图，分别计算污水管道费用、污水处理费用，对所得结果进行相加得到污水治理总费用。通过对不同排水分区方案总费用的比较，其中费用最低的排水分区，就是与设计农村最适合的排水分区方案。(成本计算模块工作原理示意图如图3所示)。 具体实施例方式本专利技术专利提出一种基于CAD工程制图软件与Excel、Matlab、VB等多种计算工具相结合的。按照本专利技术的设计方法，农村生活污水治理工程排水分区优化包括工程设计和成本计算两项内容，进一步分为排水分区方案设计、管道工程设计、污水处理站设计和方案比较四个步骤。(I)排水分区方案设计根据农村居民实际居住情况，按照单户(联户)、片区到整村收集模式分别划分排水分区。例如，对于人口规模数为10000人的一个中心村，分别按照50人、100人、200人、500人、1000人、2000人、5000人、10000人的排水规模来划分排水分区。每个排水分区的污水分别单独收集，排入该区污水处理站独立处理。在划分排水分区时遵循以下原则①村镇总体规划的设计规模决定了排水区界的大概范围；②在排水区界内，根据地形及村镇的竖向规划，和拟进行比较的几个不同的污水收集集中程度，分别进行排水分区的划分。一般在丘陵及地形起伏的地区，可按等高线划出分水线，通常分水线与流域分界线基本一致。在地形平坦无显著分水线的地区，可根据排水就近集中处理的原则划分排水分区，使各相邻分区的管道系统能合理分担排水面积，干管在最大合理埋深情况下，分区内绝大部分污水能以自流方式接入。每一个排水分区往往有I个或I个以上的干管，根据分区内地势标明水流方向和污水需要提升的地区(2)管道工程设计农村污水处理规模小，一般多用小管径的塑料排水管，如聚乙烯管、聚氯乙烯管等，有时也采用混凝土管或钢筋混凝土管。管道工程设计依据我国排水管道设计相关标准和规范进行。①管道定线一般按主干管、干管、支管顺序依次进行；定线时应尽可能在管线较短和埋深较小的情况下，让最大区域的污水能自流排出。定线时考虑了地形和用地布局；排水体制和线路数目；污水厂和出水口位置；水文地质条件；道路宽度；地下管线及构筑物位置；产生大量污水的建筑物的分布等情况。②确定控制点和泵站的位置确定控制点时遵循以下两个原则，一个是根据村镇的竖向规划，保证排水分区内各点的污水都能够排出，并考虑发展，在埋深上适当留有余地；另一个是不能因照顾个别控制点而增加整个管道系统的埋深。泵站设置的具体位置应考虑环境卫生、地质、电源和施工条件等因素，并应征询规划、环保、城建等部门的意见。③设计管段的设计流量本设计中以服务人口数计算生活污水设计流量。根据可靠资料数据或实际调研数据确定居民生活污水平均日流量，然后根据公式Kz ■求得生活污水量总变化系数，最后求得居民生活污水排水管道的设计流量。以人口数为200人的排水分区为例计算生活污水排水管道设计流量。假设村镇每户平均3. 3人，每人每天的生活用水量为100L，污水排放量按生活用水量的80%计，则村镇每人每天的污水排放量为80L，该村居民生活污水平均日流量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种农村生活污水治理工程排水分区优化设计方法，包括确定排水分区步骤、设计管道工程步骤、设计污水处理站步骤和方案评估四个步骤，其特征在于：(1)根据居民实际居住情况，综合考虑村镇的总体规划和地形，划分排水分区，每个排水分区污水单独处理；(2)根据划分的排水分区，确定排水管道设计方案；(3)根据排水分区的人口数量和人均污水量指标，确定污水处理站规模；(4)利用计算机评估此排水分区方案，计算评估指标；(5)重新划分排水分区，重复步骤(1)?(4)，直到所有排水分区划分方案设计完毕；(6)根据评估指标，确定最佳排水分区方案。

【技术特征摘要】
1.一种农村生活污水治理工程排水分区优化设计方法，包括确定排水分区步骤、设计管道工程步骤、设计污水处理站步骤和方案评估四个步骤，其特征在于(I)根据居民实际居住情况，综合考虑村镇的总体规划和地形，划分排水分区，每个排水分区污水单独处理；(2)根据划分的排水分区，确定排水管道设计方案；(3)根据排水分区的人口数量和人均污水量指标，确定污水处理站规模；(4)利用计算机评估此排水分区方案，计算评估指标；(5)重新划分排水分区，重复步骤(1)-(4)，直到所有排水分区划分方案设计完毕；(6)根据评估指标，确定最佳排水分区方案。2.如权利要求1所述的排水分区优化设计方法，其特征在于所述的评估指标为实施该项工程所耗费的资源，该指标越低，排水分区设计越优。3.如权利要求1所述的排水分区优化设计方法，其特征在于所述的评估指标为管道长度。4.如权利要求1所述的排水分区优化设计方法，其特征在于所述的评估指标可以为污水处理站的个数。5.如权利要求1-4任一权利要求所述的排水分区优化设计方法，其特征在于所述排水分区可以为单户、联户或者整村。6.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：马文林，张君枝，侯琴，吕爱芃，
申请(专利权)人：北京建筑工程学院，
类型：发明
国别省市：