程序化实现城市污水处理工艺综合比选研究 88页

'』IIl!llrl!llllllHlll!lHllllrlll0Y1527613分类号：X1一X810710—06290613滚步犬淳硕士学位论文导师姓名职称申请学位级别论文提交日期学位授予单位程序化实现城市污水处理工艺综合比选研究绳珍高俊发教授答辩委员会主席王志盈学位论文评阅人王社平赵剑强 摘要我国水资源相对贫乏，近年来城市化进程的加快和国民经济的高速发展，又使水污染目趋严重。恢复水环境是解决我国水资源不足的根本所在，其主要途径就是兴建污水处理厂，其中工艺方案选择又是建设城市污水处理厂的重要步骤。本文主要研究利用计算机软件实现城市污水处理工艺的比选，建立一套实用的污水处理工艺计算及比选系统，把工程设计人员对污水处理工艺的计算和处理工艺方案比选过程用计算机实现，避免复杂的人工计算从而提高了工作效率和推荐方案的客观真实性。首先，本文在大量收集整理资料的基础上，对污水处理工艺及工艺比选过程中的众多影响因素进行了系统分析，并在城市污水处理工艺选择基本原则指导下，结合本文研究内容建立了城市污水处理工艺综合比选指标体系。其次，以《室外设计排水规范》(GB50014．2006)为指导，综合大量污水处理厂设计手册和资料，对污水处理厂构筑物特别是反应池的计算以程序化实现，即以人机对话的方式通过用户输入参数，快速实现计算结果。再次，运用综合评价的思路，建立了多层次的模糊灰色耦合模型，采用层次分析法(AHP)，科学地计算出各层次的指标的权重，再运用灰色系统理论的灰色关联度分析法对备选工程方案的各指标进行分析得出具体结果，从而最终实现比选。最后，使用主流的WEB应用开发语言一JAVA和所见即所得的可视化制作软件Dreamweaver为工具，并采用总体开放式设计，通过人机对话方式自动形成评价系统，计算机在后台计算，直接显示结果。从而为污水处理工艺的优选提供了先进的手段，提高了工作效率。关键词：城市污水处理工艺、构筑物计算、综合比选、程序化 AbstractOurcountryisoneofwaterresourcesrelativelyleanness．Duetothespeedupofurbanizationprocessandhigh-speeddevelopmentofnationaleconomyrecently，Waterpollutioninourcountryhasbeenseriously．Recoverywaterenvironmentisthebasicmethodtosolvingwaterresourcesdeficiency．Experienceindomesticandoverseasindicatethatconstructingwastewatertreatmentplantsisalleffectiveway．Comparisonandselectionofprocessschemeisoneofmostimportantstagesintheconstructofmunicipalwastewatertreatmentplants．Thispaperstudiedthefeasibilityofusingcomputersoftwaretoachieveurbansewagetreatmentprocessselection．Establishapracticalcalculationofthesewagetreatmentprocessandsystemselection．Theengineeringstaffofthecalculationofthesewagetreatmentprocessandtheelectionprocessusingcomputer．Socalculatedavoidtheartificialcomplexthenenhancetheefficiencyandobjectivityrecommendedbytheauthenticityoftheprogram．Firstly,Inthispaper,alargenumberofcollecteddatabasedonthesewagetreatmentprocessandtheelectionprocess，analysismanyimpactoffactors，Urbansewagetreatmentinthebasicprinciplesofprocessselection，togetherwiththecontentsofthispaper，establishedacomprehensiveurbansewagetreatmentprocessselectionindexsystem．Secondly,inorderto“Codefordesignofoutdoorwasterwaterengineering”asaguide，IntegratedalargenumberofsewagetreatmentplantsDesignManualandinformation，Structureofthesewagetreatmentplanttankinparticulartothecalculationprocedureoftherealization，thatis，man-machinedialoguethroughtheuserinputparameters，toachieveresultsfast．Thirdly,theuseofcomprehensiveevaluationoftheideas，Theestablishmentofamulti-levelfuzzygraycoupledmodel，usedofAnalyticalHierarchyProcess(AHP)，scienceatalllevelstocalculatetheweightoftheindicators，Re-useofgraysystemtheoryofgrayrelationalgradeanalysisofalternativeengineeringsolutionstothevariousindicatorsofthespecificresultsofanalysis，comparisonandselectioninordertoultimatelyachieve．Finally,usedofthemainstreamoftheWEBapplicationdevelopmentlanguages—JAVAandvisualauthoringsoftwareDreamweaverasatool，Andusedofgeneralopen·endeddesign，throughtheformationofman·machinedialogueautomaticevaluationsystem，thecomputerinthebackground，thedirectresultwillbedisplayed，SewagetreatmentprocessSOastoprovideapreferredmeansofadvanced，improvedworkefficiency． KeyWords：Municipalwastewatertreatmentprocess，Constructorcalculation，Comprehensivecomparisonandselection，Computerized 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：撕砷年』月如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：禹鳓伽歹年J月3。日加可年f月夕。日 长安人学硕：卜学位论文第一章绪论1．1我国水资源状况水是生命的源泉，是不可替代的自然资源【1】，是自然环境的重要组成部分，在经济建设、社会发展和人民生活中占有极其重要的地位。水的重要性可以高度概括为：“民以食为天，食以水为先”。我国属于一个干旱缺水严重的国家，水资源总量为2．8万亿立方米，其中地表水2．7万亿立方米，地下水O．83万亿立方米，占全球水资源的6％，居世界第四位，但人均只有2300立方米，按照国际公认的标准，入均水资源低于3000立方米的为轻度缺水；人均水资源低于2000立方米的为中度缺水；人均水资源低于1000立方米的为重度缺水：人均水资源低于500立方米的为极度缺水，我国人均占有量仅为世界平均水平的1／4，在世界上名列第128位，是全球13个人均资源最贫乏的国家之一。扣除难以利用的洪水泾流和散布在偏远地区的地下水资源以后，我国现实可利用的淡水资源量则更少，仅为11000亿立方米。人均可利用水资源量约为900立方米，并且其分布极不均衡。在全国669座城市中，已有400多个城市存在有供水不足的问题，其中严重缺水的城市达110个，全国城市缺水总量为60亿立方米，另外，我国水资源有80％以上为农业用水，由于水资源的时空分布不均衡，使许多地区处于严重缺水状态。目前我国的1．34亿公顷耕地中，但尚有5500万公顷属于没有灌溉设施的干旱地，还有2000万公顷耕地受旱，有9300公顷草场缺水，全国有8000万农村人口缺水，其中由于水资源奇缺和水质不良，使西北农业牧区有4000万人和3000万头牲畜饮水特别困难。1．2我国水污染状况中国正在经历前所未有的水污染转型，水资源、水环境、水生态和水灾害四大水问题相互作用，相互叠加，形成了影响未来中国发展和安全的多重水危机，其中水污染的威胁显得尤为突出。通常自然的和人为的两方面因素是造成水污染的主要原因，我们一般所说的水污染都是指人为污染，它包括工业废水、生活污水、未经处理而大量排入水体的农田排水所造成的污染。1．2．1工业废水工业企业各行业生产过程中排出的废水统称工业废水。包括工艺过程用水、机械设备冷却水、烟气洗涤水等。它是水体主要污染源，所涉及的面广、量大、含污染物质较 第一章绪论多并且组成复杂，还有的毒性大，处理困难，例如造纸、冶金、纺织、印染、食品加工等轻工业部门，在生产过程中常排出大量废水，而且这些废水中含有的有机质，在降解时需要消耗大量溶解氧，易引起水质发黑变臭等现象。此外这些废水中还常含有大量悬浮物、硫化物、重金属等。1．2．2生活污水生活污水是人们日常生活中产生的各种污水的混合液，其总特点是有机物含量高，易造成腐败。生活污水一般呈弱碱性，pH约为7．2_7．8。由此构成的生活污水外观就是一种浑浊、黄绿以致黑色、带有腐臭气味的废水。此外，因在厌氧细菌条件下，易产生如硫化氢、硫醇等恶臭物质。生活污水中含合成洗涤剂量大时，对人体有害。家庭污水一般都很浑浊，生化需氧量为100～700mg／L。1．2．3农业污染源农业污染源是指由于农业生产而产生的水污染源。喷洒农药及旅用化肥，一般只能少量附着或用于农作物上，其余绝大部分残留在土壤和漂浮在大气中，通过降雨、沉降和径流的冲刷而进入地表水或地下水，造成污染。有牧场、养殖场、农副产品加工厂等的有机废物排入水体，这些都能造成水体的水质恶化和河流、水库、湖泊等水体污染。2007年5月，太湖蓝藻暴发引发江苏省无锡市百万居民饮用水危机：同年7月，沭阳县由于上游的不明污染团，导致自来水停水，城区20多万人断水44小时；安徽巢湖也出现了蓝藻迹象。这一系列的事件表明，中国开始步入水污染密集暴发阶段，城市水污染形式严峻。2007年国民经济和社会发展统计公报数据显剥21，2007年，全国环境质量总体呈好转趋势，但环境保护形势依然严峻，集中表现为：水污染形势依然严峻，长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河和辽河等七大水系总体水质与上年持平。197条河流407个断面中，I"--HI类、Ⅳ～V类和劣V类水质的断面比例分别为49．9％、26．5％和23．6％。珠江、长江总体水质良好，松花江为轻度污染，黄河、淮河为中度污染，辽河、海河为重度污染。湖泊富营养化问题突出。全国近岸海域一、二类海水比例为62．8％，比上年下降4．9个百分点；三类为11．8％，上升3．8个百分点；四类、劣四类为25．4％，上升1．1个百分点。四大海区近岸海域中，南海、黄海近岸海域水质良，渤海为轻度污染，东海为重度污染。1．3我国城市污水处理现状温故而知新。重温历史有助于我们更清晰的了解我国污水处理行业的成长历程。2 长安大学硕士学位论文五六十年代，污水处理工程刚刚起步，技术和管理水平较落后。解放初期由于工农业生产刚起步，所以污水污染程度很低，当时也提倡利用污水进行农业灌溉，特别是北方缺水地区还将污水灌溉利用作为经验进行推广，如著名的沈抚灌渠等，以至于全国仅有几个城市建设了近十座污水处理厂(还包括1921～1926年间外国人兴建3座污水处理厂)，处理工艺有的还是一级处理，处理的规模也很小，每天只有几千立方米，最大的也只有每天5万立方米左右，致使污水处理技术和管理水平处于较落后的状态。我国解决城市污水的净化问题始于二十世纪70年代。一些城市对郊区的废河道、坑塘洼地、沼泽地等稍加整修或围堤筑坝，建成稳定塘，对城市污水进行净化处理。据调查，全国在这个时期己建成各种类型的稳定塘有38座，日处理城市污水约173万立方米。其中生活污水量占一半，其余的包括石油、化工、印染、造纸等多种工业废水。与此同时，此时也开始重视对国外的先进技术和设备的引进，组织开展与国外的技术交流，逐步探索适合我国国情的工程技术和设计，这为以后的建设奠定了基础。七八十年代，随着工农业生产的不断发展和人民生活水平的逐步提高，城市污水的成分也随之发生了变化，污染程度由低向高逐渐演变，一些发达的资本主义国家由于污水的污染严重，使人民身体健康受到威胁。许多沉痛的教训(如，日本国骨疼病、水俣病的出现)，引起人们的关注和我国政府的高度重视，建立了国家级环保组织一国务院环境保护办公室，陆续在大学也设置环境工程系或环境工程专业，国务院环保办投资在天津兴建污水处理试验厂(天滓市纪庄子污水处理试验厂)，于70年代末开始兴建，处理规模为：一级处理0．1m3／s，二级处理0．025m3／S，北京高碑店污水处理试验厂也先后运行。我国第一座大型城市污水处理厂一天津市纪庄子污水处理厂于1982年破土动工，1984年4月28日竣工投产运行，处理规模为26万m3／d。纪庄子污水处理厂投产运行后多年来达到设计出水水质标准，使黑臭的污水变为清流，它的诞生填补了我国大型污水处理厂建设的空白。在此成功经验的带动下，北京、上海、广东、广西、陕西、山西、河北、江苏、浙江、湖北、湖南等省市根据本地区的具体情况分别建设了几十座不同规模的污水处理厂。“九五”期间，在国家发布的一些纲领性文件的政策指导下，我国正式启动对“三河”(淮河、海河和辽河)、“三湖”(太湖、巢湖、滇池)流域和“环渤海”地区的水污染治理，在相应资金和技术上国家给予了很大支持。1996""1999年竣工投入运行的城市污水处理项目有22个，日处理规模371．7万立方米，总投资59．58亿元；在建项目109个，计划投资161．83亿元，日处理规模达832．0万立方米。据统计，到2000年底【引，全国已建设 第一章绪论城市污水处理厂427座，其中二级处理厂282座，二级处理率约为15％。2000年全国用于城市污水处理工程建设的总投资约为150亿元。图1．1给出了1992年至2003年我国城市污水处理水平的发展趋势。％45-40·35·30，25-20·15。IU5’0。‘。‘。。。。’。。。。。。’。。。。。’。’。。’‘。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。—。‘。。。。。。。。。。。。‘’。’。。。。。。。。。1。。‘。‘。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。’。。。’‘’。。‘。。。。’。。。。。。’’’’。。。。。。。。。。。。。。。。。。’。。。。‘‘一1992l盼3l鲫4199519％l力719粥1妇92000：∞l20022003图1．11992～2003年城市污水处理水平的发展趋势【4l据统计到2004年底，全国661个设市城市中建有污水处理厂的达708座15J，处理能力为4912万m3／d，全年城市污水处理量162．8亿立方米，但与2004年482．4亿吨废水排放量相比，处理率仍然很低。截至2005年6月底，全国31个省(自治区、直辖市)中还有297个城市没有建成污水处理厂。其中，地级以上城市63个，包括人口50万以上的大城市8个。位于重点流域、区域“十五”规划范围内的城市54个。1．4我国城市污水处理的发展目标根据《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》(国发(2007)15号，2007年5月23日．)，要强化城市污水处理厂运行管理和监督，实行城市污水处理厂运行评估制度，将评估结果作为核拨污水处理费的重要依据。对列入国家重点环境监控的城市污水处理厂的运行情况及污染物排放信息实行向环保、建设和水行政主管部门季报制度，限期安装在线自动监控系统，并与环保和建设部门联网。对未按规定和要求运行污水处理厂和垃圾处理设施的城市公开通报，限期整改。对城市污水处理设施建设严重滞后、不落实收费政策、污水处理厂建成后一年内实际处理水量达不到设计能力60％的，以及已建成污水处理设施但无故不运行的地区，暂缓审批该地区项目环评，暂缓下达有关项目的国家建设资金。同时要求，加快水污染治理工程建设。“十一五”期间新增城市污水日处理能力4500万吨、再生水日利用能力680万吨，形成COD削减能力300万吨；今年设市城市新增污水日处理能力1200万吨，再生水日利用能力100万吨，形成COD削4 长安人学硕士学位论文减能力60万吨。加大工业废水治理力度，“十一五”形成COD削减能力140万吨。加快城市污水处理配套管网建设和改造。严格饮用水水源保护，加大污染防治力度。1．5课题研究的背景及其意义1．5．1课题研究的背景我国水污染严重，要大力改善水体环境，国内外经验表明兴建污水处理厂是行之有效的方法睁191，是关系国计民生的重大环境治理措施。工艺方案选择是城市污水处理厂建设中最重要的的环节之一，它对城市污水处理厂的投资建设，运行费用，出水效果，操作管理等起着决定性作用。长期以来各设计部门都由工程设计人员根据工程经验或直觉判断备选的设计方案，然后通过大量的人工计算来确定筛选出认为技术合理，经济可行的最终方案。但这种传统方法计算复杂，工作量大，而且比较往往不够科学。为了保证方案选择的合理性和总体决策的科学性，为最终方案的确定提供可靠的依据，利用计算机软件实现城市污水处理工艺的比选，建立一套实用的污水处理工艺计算及比选系统，把工程设计人员对污水处理工艺的计算和处理工艺方案比选过程用计算机实现，避免复杂的人工计算从而提高工作效率和推荐方案的客观真实性是急需解决的问题。1．5．2课题研究的意义由于污水处理厂的建造及运行涉及因素众多，后果影响重大而且深远。因此，在工程建设的方案选择中，仅按照传统观念单从技术经济上来考虑“最佳”方案已经不能完全适应国家环保方针政策和法律法规越来越高的要求了。为了进一步考察工程建设方案的合理性和科学性，保证方案最终决策的正确性，为方案比选提供更加充分和可靠的依据，就必须对工程建设的所有方案进行全面的综合评价[20-221，本课题针对污水处理厂工艺的确定和评选问题，利用计算机程序分模块实现工艺的计算和比选，对各个候选工艺的介绍，工艺流程，主要构筑物及相关设备和技术经济指标进行整理和分析，建立了指标体系，并利用计算机人机对话方式快速实现工艺计算，建立比选模型，通过软件完成最终的工艺比选。利用计算机系统辅助软件来实现污水处理工艺综合比选，极大的发挥了其处理信息量大，计算快速准确的特点，把工程设计人员对污水处理工艺的计算和处理工艺方案比选过程用计算机实现，在输入同等进出水与排放水质标准条件下，根据技术上先进，经 第一章绪论济合理原则进行工艺计算和方案比选，避免复杂的人工计算，提高工作效率和推荐方案的客观真实性与可靠性。1．6污水处理工艺综合比选研究进展1．6．1研究现状随着系统工程理论的发展以及应用于各行各业，在国内外城市污水处理厂的综合评价方面的理论和应用也随之发展起来。从张松滨、李万海、王红【23】等人提出了利用二步层次分析法确定权系数，将模糊关系处理数据的多指标相关分析法应用于城市污水处理厂的综合性能评价的方法开始，逐步又有人建立多层次模糊综合评判模型对城市污水处理厂工艺方案进行了分析、评价，选出了相对较理想的处理工艺；现在又有探讨出逼近于理想解的模糊物元法、Blin法、密切值法和模糊优选法等四种多目标优选评价方法【24】等，可以说污水处理工艺综合比选的工作更加科学化。但同时在各设计单位，大多还采用传统的人工计算并利用设计人员经验在规范指导下拟定备选方案，最后通过经济指标核算筛选确定设计方案，对比选综合评价也仅停留在本领域，将计算机于此联系起来实现更加高效科学合理的研究目前还停留在初始阶段，仅部分环保公司有意在此基础上开发出完善合理全面的软件系统。1．6．2研究进展及发展趋势本研究针对污水处理厂工艺的计算和比选问题，已建成计算模块用于计算各构筑物的相关信息和比选模块用于对备选方案进行客观、合理的确定。随着国家越来越重视环保问题，计算机的普及使用和其在各行业凸显出来的优点又要求将两者能够很好的联系起来更好的发展。根据国家环保方针政策、法律法规、标准规范等发展趋势污水处理厂的建设及运行现状等情况分析，创建一整套健全的污水处理设计方面的软件是十分必要的，有庞大的数据库可以存放包括工艺、设备等的相关信息以及各区域条件、发展状况等地域信息数据和水质水量等数据库，有专业的模型库可供参考，同时有关于设计的计算平台和经济概预算的相关内容，再通过和CAD的联系能很好的实现其设计图的实现，将是有待于完善的目标。总之城市污水处理设计比选工作，影响因素多，同时还要综合考虑经济性、社会性、环境性、技术性、资源性、政策性及污水处理厂基础设施等多个方面的内容，利用计算机实现在此领域的突破，仍需要专业人员广泛搜集整理资料，将计算机技术很好的融入到本学科领域。6 长安大学硕_J：学位论文1．7论文研究的主要内容及结构安排本课题针对城市污水处理厂工艺的确定和比选问题，利用计算机程序分模块实现污水处理工艺的计算和比选，对不同处理工艺、主要构筑物和相关设备即技术经济指标进行整理分析，利用计算机人机对话方式快速实现工艺计算，并在此基础上建立比选优化模型，通过软件完成最终的工艺比选。论文的结构安排如下。第一章绪论详细地分析和论述了我国目前的水资源短缺、水污染、污水处理现状以及城市污水处理的发展目标等主要问题，阐述了本研究课题的研究背景及研究内容。第二章介绍了城市污水处理工艺的发展状况和工艺分类，并主要介绍污水生化处理工艺。第三章介绍了城市污水处理工艺比选的基本原则和指标体系的建立以及对于选取的指标的处理，同时概述了几种工艺比选方法，并选取层次分析法为本模型计算权值的方法。第四章分别介绍了程序化实现的计算和比选模块。关于计算模块的后台计算原理和比选模型的详细情况。介绍了层次分析法，包括层次分析法的原理、基本步骤、最大特征根的求解及一致性检验并在此基础上建立了城市污水处理工艺的比选模型。第五章主要介绍城市污水处理综合比选的软件系统，包括整个软件系统的详细介绍、框架设计和主要功能及使用说明等。第六章污水处理综合比选计算实例，通过对具体算例的分析来演示本系统的功能，完成最终结果。1．8本章小结本章通过对大量资料的搜集整理，分析和论述了我国目前的水资源短缺、水污染、污水处理现状以及城市污水处理的发展目标等主要问题，并对该领域的现状和发展趋势做了简单分析。本文研究拟用计算机实现污水处理主要构筑物的计算，并通过对层次分析法和灰色理论的分析，用计算机建立优选模型，通过人机对话方式实现工艺比选。目前软件主体的计算和比选模块已完成，由于采取的开放式模式，可随时添加新需求，所以在后续的研究中将对经济技术投资估算等方面做进一步开发。7 第二章城市污水处理_T艺概述第二章城市污水处理工艺概述2．1城市污水处理工艺的发展近年来，城市污水处理新工艺、新技术的研究、开发和应用，在全世界范围内得当了长足的进步，并出现了许多新型的污水处理技术。这些新工艺有的已在国内外实际工程中得到了良好的应用，有的已显示出其良好的应用前景，得到广大研究者和工程技术人员的关注，并正在得到不断深入的研究。通过本章的介绍，旨在让大家了解城市污水处理工艺的发展过程，并加深对各种城市污水处理工艺的理解，以更好地进行实际污水处理工程项目的管理和设计。污水处理技术是随着处理要求的发展而发展的。最初的要求是去除有机物和悬浮物，相应的处理方法就是生物法和物理法，先通过简单的拦截、沉淀等物理措施去除大量悬浮物和部分悬浮有机物，再通过生物发去除溶解态和胶体态的有机物和无机杂质，达到污水净化。物理法比较简单，生化过程则相当复杂。如何通过最有效的生化技术以最经济的代价得到合格的处理水成为城镇污水处理技术研究和开发的重点。最早得到推广的生化法是生物滤池，它造价低廉，运行费用省，管理十分方便，处理后出水比原污水水质有极大的改善，达到了当时的要求。随着人们对治理污水要求的提高，生物滤池出水己不能达到新的标准，加之生物滤池卫生条件较差，滤池蚊蝇多，臭味比较严重，于是逐渐被活性污泥工艺取代，活性污泥法成为城镇污水处理的主流工艺。美国在1975年有4300座生物滤池处理厂，几乎是活性污泥法处理厂的2倍，以后新建的则几乎都是活性污泥法污水处理厂，现在已远远超过生物滤池污水处理厂的数量。20世纪80年代，水体富营养化的危害促进各国将去除氮磷列入污水处理厂的排放标准，带动生物脱氮除磷技术的研究和实践迅速发展，各种同时去除有机物和氮磷的工艺如雨后春笋般应运而生。与此同时，城镇污水处理厂产生的污泥处置技术发展迅速，污泥浓缩脱水机械多种多样，污泥消耗要求越来越严，污泥处置由堆肥、填埋向干化、焚烧扩展，有的地方污泥处理处置费用已接近甚至超过污水处理费用。库房经济有效的污水污泥处理处置工艺是当前和今后相当一段时间面临的重大课题，值得环境工程技术人员的长期探索【251。2．2污水处理工艺分类对于城市污水处理工艺的分类I冽见表2．1，其中生化法分类见表2．2。8 长安大学硕士学位论文表2．1污水处理工艺分类天然处理土地处理、氧化塘物化法：化学强化一级处理(CEPlr)、膜工艺人工强化处理生化法：详见表2．2物化法+生化法：BC法，生化法加化学除磷(预沉淀、同时沉淀、后沉淀)表2．2生化法分类生物膜法生物滤池传统活性污泥工艺(按曝气方式可分为鼓风曝气、机械曝气、射流曝气、纯氧曝气、深井曝气等；按流态可分为推流式、完全混合式)；A／o脱氮传统活性污泥法及其变形工艺；A／O除磷工艺；A2／O脱氮除磷工艺(普通A2／O工艺、UCT、改良UCT、倒置A2／O工艺、多点进出水A2／o工艺)；AB法卡鲁赛尔氧化沟、双沟式氧化沟、奥贝尔氧化沟、活性污泥法氧化沟工艺一体化氧化沟传统SBR工艺：SBR工艺ICEAS；DAT-ITA；CAST(CASS)；UNITANK；MSBR传统活性污泥法与氧化沟OOC；OCO泠ORAOE；改良型A2／O结合工艺氧化沟与SBR法结合三沟式氧化沟特种形式的活性污泥法vT工艺；BIOLAK工艺生物膜法与活性污泥法传统接触氧化法；投料曝气；BIOFOR；BIOSTYR结合工艺厌氧生化法水解酸化法2．3污水生化处理工艺概述污水处理技术可分为物理处理、化学处理、生物处理【26-30l。物理处理主要用于去除那些在性质上或颗粒大小上不利于后续处理过程中的物质。污水物理处理法是通过物理作用分离和去除污水中不溶解的呈悬浮状态的污染物(包括油膜、油珠)的方法。处理过程中，污染物的化学性质不发生变化。方法有：①重力分离法，其处理单元有沉淀、上浮(气浮)等，使用的处理设备是沉淀池、沉砂池、隔油池、气浮池及其附属装置等。②离心分离法，其本身是一种处理单元，使用设备有离心分离机、水旋分离器等。③筛O 第-二章城市污水处理工艺概述滤截留法，有栅筛截留和过滤两种处理单元，前者使用格栅、筛网，后者使用砂滤池、微孔滤机等。此外，还有废水蒸发处理法、废水气液交换处理法、废水高梯度磁分离处理法、废水吸附处理法等。物理处理法的优点：设备大都较简单，操作方便，分离效果良好，故使用极为广泛。污水化学处理是通过化学反应和传质作用来分离、去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物或将其转化为无害物质的废水处理法。化学处理法能有效地去除废水中多种剧毒和高毒污染物。通常是在污水的处理过程中投加化学药剂，使之与废水中的有害物质反应，达到净化污水的目的。如化学除磷、臭氧消毒等。以投加药剂产生化学反应为基础的处理单元有混凝、中和、氧化还原等；以传质作用为基础的处理单元有萃取、汽提、吹脱、吸附、离子交换以及电渗吸和反渗透等。有废水臭氧化处理法、废水电解处理法、废水化学沉淀处理法、废水混凝处理法、废水氧化处理法、废水中和处理法等。与生物处理法相比，能较迅速、有效地去除更多的污染物，可作为生物处理后的三级处理措施。此法还具有设备容易操作、容易实现自动检测和控制、便于回收利用等优点。生物处理是用生物学的方法处理污水的总称，是现代污水处理应用中最广泛的方法之一。主要借助微生物的分解作用把污水中有机物转化为简单的无机物，使污水得到净化。生物处理又分人工生物处理和自然生物处理。人工生物处采取了一定的人工技术措施，创造有利于微生物生长、繁殖的良好环境，加速微生物的增殖及其新陈代谢功能，氧化分解有机物使之转化为稳定的无机物，从而使污水中的污染物得以降解、去除。生物处理根据参与代谢活动微生物的种类，分为好氧生物处理和厌氧生物处理。好氧生物处理又分为活性污泥法和生物膜法。活性污泥法就是水体自然净化的人工强化法，将空气连续输入污水中，经过一段时间后，水中形成繁殖有大量好氧微生物的絮凝体——活性污泥【31l，生活在活性污泥上的微生物以有机物为食料，获得能量并不断生长繁殖，从而使有机物得以去除，污水得到净化。污水生物处理效果好，费用低，技术较简单，应用比较简单。生物膜法使污水连续地经过固体填料，在填料上能够形成泥状的生物膜，在生物膜上繁殖着大量微生物，能够起着与活性污泥同样的净化作用。自然生物处理主要有生物塘处理系统和土地处理系统。传统活性污泥法是污水处理的最早工艺，有机物去除率高，能耗和运行费用低。近年来，由于对自动化程度以及对氮、磷处理要求的提高，出现了许多活性污泥法的变形工剖321。现就几种主要的活性污泥法污水处理工艺介绍如下。(1)氧化沟法10 长安大学硕士学位论文氧化沟(OxidationDitch，OD)又名氧化渠，因其构筑物呈封闭的环形沟渠而得名。它是活性污泥法的一种变型。因为污水和活性污泥在曝气渠道中不断循环流动，因此有人称其为“循环曝气池”、“无终端曝气池”。氧化沟的水力停留时间长达10～40h，污泥龄一般大于lOd，有机负荷(BOD5／VSS)则很低，仅为O．05～0．15kg／(kg．d)[33l，因此其本质上属于延时曝气系统134。。氧化沟利用连续环式反应池(CintinuousLoopReator，简称CU℃)作生物反应池，混合液在该反应池中一条闭合曝气渠道进行连续循环，氧化沟通常在延时曝气条件下使用。氧化沟使用一种带方向控制的曝气和搅动装置，向反应池中的物质传递水平速度，从而使被搅动的液体在闭合式渠道中循环。氧化沟一般由沟体、曝气设备、进出水装置、导流和混合设备组成，沟体的平面形状一般呈环形，也可以是长方形、L形、圆形或其他形状【35J。氧化沟法由于具有较长的水力停留时间，较低的有机负荷和较长的污泥龄。因此相比传统活性污泥法，氧化沟一般不设初次沉淀池，其二次沉淀池可与氧化沟分别单独设置，此时需设污泥回流系统；也可与氧化沟合建，如侧渠式氧化沟、三曹式(T型)氧化沟等。此时可省去二次沉淀池及污泥回流系统。氧化沟中水流速度一般为0．3～0．5m／s，水流在环形沟渠中完成一个循环约需10～30min，因而根据其HRT一般为10～40h可知，污水在其整个停留时间内至离开一般可完成20～120次循环，因而氧化沟的水流具有完全混合(CSTR)和推流(PF)相结合的独特流态特征，因而氧化沟能保证较好的处理效果，净化功能强、耐冲击和低能耗的特点m】：1)氧化沟结合推流和完全混合的特点，有力于克服短流和提高缓冲能力，通常将入流安排在氧化沟曝气区上游，出留安排在入流点的再上游点。入流通过曝气区在循环中很好的被混合和分散，混合液再次围绕CLR继续循环。这样，氧化沟在短期内(如一个循环)呈推流状态，而在长期内(如多次循环)又呈混合状态。这两者的结合可以提供很大的稀释倍数从而提高缓冲能力。同时为了防止污泥沉积，在沟内必须保证足够的流速(一般平均流速大于0．3m／s)，而污水在沟内的停留时间又较长，这就要求沟内有较大的循环流量(一般是污水进水流量的数倍乃至数十倍)，进入沟内的污水立即被大量的循环液所混合稀释，因此氧化沟系统具有很强的耐冲击负荷能力，对不易降解的有机物也有较好的处理能力。2)氧化沟具有明显的溶解氧浓度梯度，特别适用于硝化一反硝化生物处理工艺。从整体上说氧化沟是完全混合的，而液体流动却保持着推流前进，其曝气装置是定位的，因此，混合液在曝气区内溶解氧浓度是上游高，然后沿沟长逐步下降，出现明显的浓度梯度，到下游区溶解氧浓度就很低，基本上处于缺氧状态。氧化沟设计可按要求安排好 第二章城市污水处理工艺概述氧区和缺氧区实现硝化一反硝化工艺，不仅可以利用硝酸盐中的氧满足一定的需氧量，而且可以通过反硝化补充硝化过程中消耗的碱度。将减少甚至免去硝化过程中需要投加的化学药品数量并有利于节省能耗。3)氧化沟沟内功率密度的不均匀配备，有利于液体混合氧的传质，和污泥絮凝。传统曝气的功率一般仅为20---30瓦／米3平均速度梯度G大于100秒～。这不仅有利于氧的传递和液体混合，而且有利于充分切割絮凝的污泥颗粒。当混合液经平稳的输送区到达好氧区后期，平均速度梯度G小于30秒～，污泥仍有再絮凝的机会，因而也能改善污泥的絮凝性能。4)氧化沟较低的整体功率密度可节约能源。混合液一旦被加速到沟中平均流速，对于维持循环仅需克服沿程和弯道的水头损失，因而可比其他系统以低得多的整体功率密度来维持混合液流动和活性污泥悬浮状态。据国外的一些报道，氧化沟比常规的活性污泥法能耗降低20％～30％。另外，据国内外统计资料显示，与其他污水生物处理方法相比，氧化沟具有处理流程简单，操作管理方便；出水水质好，工艺可靠强；基建投资省，运行费用低等特点。我国自20世纪80年代初开始研究和应用氧化沟工艺，至今在实际工程中所应用的氧化沟工艺几乎囊括了目前国际上已有的所有类型，尤其是1995年以后，在我国得到较快发展，目前已有苏州高新区污水处理厂、邯郸市东污水处理厂、昆明第一污水处理厂、中山市污水处理厂的等在内的超过100座的污水处理厂采用此工艺。实践表明，氧化沟工艺不仅是适合我国国情的污水处理工艺，而且业已成为我国城市污水处理厂建设中所选的主要工艺之一。但相比之下，我国对氧化沟工艺的研究则落后于其应用，更与国际先进水平存在较大差距，主要原因在于我国对此工艺尚缺乏系统研究，多注重技术及设备的引进而少自主研究开发及对先进技术与设备的消化吸收，虽然近10年来国内已开发了曝气专刷、曝气转盘及出水堰等多种氧化沟专用设备，对氧化沟工艺在国内的应用起到良好的促进作用，但设备的性能总体仍有待提高【33J下面是几种常用的氧化沟：(芏)Carrousel型氧化沟是荷兰DHV公司于1967年研制成功的，当时开发这一工艺的主要目的是寻求渠道更深，效率更高和机械性能更好的系统设备，来改善和弥补当时流行转刷式氧化沟的技术弱点【33】。它通过使用立式曝气机装置使氧化沟的有效水深加大，并获得充分的泥水混合效果，维持较高的传质效率，客服了传统工艺深度小、混合差的问题。Carrousel氧化沟是一个多沟串联的系统，进水与活性污泥混合后在沟内不停12 长安大学硕一L学位论文的循环流动，采用垂直安装的低速表面曝气机，每组沟渠安装一个均安装在同一端，因此形成了靠近曝气器下游的富氧区和曝气器上游以及外环的低氧区。这不仅有利于生物凝聚，还使活性污泥易于沉淀。立式低速表曝机单机功率大，设备数少，在不使用任何辅助推进器的情况下氧化沟沟深可达到5米以上，较传统的氧化沟节省占地10％．30％，工程费用相应减少，由于采用立式低速表曝机有很强的输入动力调节能力而且在调节过程中不损失其混合搅拌功能，节能效果明显，一般情况下，表曝机的输出率可以在25％～100％的范围内调节，而不影响混合搅拌功能和氧化沟渠道流速。Carrousel型氧化沟的标准形式较适合处理规模较大的污水处理厂，为荷兰最为流行的氧化沟处理系统，全球已有850多座这样的系统在运行当中，最大处理能力1000万人口当量。20世纪70年代初，DI-IV公司及其在美国的专利特许公司EIMCO公司在标准Carrousel型氧化沟的基础上开发了Carrousel2000并于1993年开始在实际工程中应用133J。(至)Orbal氧化沟，由南非的Muisman于1960年提出，并将技术专利转让给美国Envirex公司，该公司通过进一步技术改进，于1970年开始将其应用于实际工程，目前美国应用还工艺的污水处理厂已达200多座。Orbal氧化沟由多个隔墙分隔的同心环形沟渠组成每个沟渠为相对独立的反应器，且依次串联。废水首先进入最外侧沟渠，在其中不断循环流动的同时，依次经隔墙孔口向内侧进入各沟渠，最后由中心岛排除混合液，进入沉淀池。Orbal氧化沟由外到内分别形成厌氧、缺氧和好氧三个区采用转碟曝气。由于从内沟(好氧区)到中沟(缺氧区)之间没有回流设施，所以总的脱氮率较差。在厌氧区采用表面搅拌设备，不可避免地会带入相当数量的溶解氧，使得除磷率较差I了71。报道表明，该工艺适用于处理规模小于20x104m3／d的中小规模的污水处理厂。⑨DE型氧化沟DE型氧化沟为双沟交替工作式氧化沟，由池容完全相同的两个氧化沟组成，两沟串联运行，交替地作为曝气池和沉淀池，不单独设二沉池。运行过程中，通过进水点位切换和曝气转刷转速的控制，使两条沟渠轮流在好氧和缺氧条件下工作，以实现脱氮功能。运行过程中，两个沟渠轮流用作曝气池和泥水分离池，进水亦通过配水井及控制系统轮流切换。双钩式氧化沟工艺系统较简单，且无特殊设置的反硝化区，通过运行过程控制曝气装置的转速及进出水的交替切换而实现良好的脱氮效果。④T型氧化沟T型即三沟式氧化沟，由三个相同的OD组建在一起作为整体单元交替运行，集缺氧、好氧和沉淀于一体，两条边沟交替进行反应和沉淀，无需单独的二沉池和污泥回流，流程简洁，具有生物脱氮功能。它是由三条大小相同的沟组合，利用管道或沟壁之间的连通孔连为一体，根据工艺要求三条沟分别进行曝气，反硝化，沉淀， 第二章城市污水处理工艺概述每条沟根据其容积大小和尺寸配有一个或数个水平曝气转刷，用于充氧曝气和混合循环。在工艺中考虑脱氮时，沟中应配有若干个双速转刷，低速转刷用于混合而不起充氧曝气作用。该系统进水分配井中的三个自动控制进水堰交替分配进水至各条沟。剩余污泥一般通过剩余污泥泵由中间沟间歇抽至污泥浓缩池。沟内的水深一般为3．5米。边沟配备可调节出水堰(旋转堰门)用于出水和调节转刷叶片的浸没深度，调节叶片的浸没深度即可调整充氧量和对沟内混合液的输入功率。由于无专门的厌氧区，因此，生物除磷效果差。而且，由于交替运行，总的容积利用率低，约为55％，设备总数量多，利用率低。除上述几种常用的氧化沟工艺形式外，近年来还有射流曝气OD、导管式OD、垂直循环流(VU之)OD等。综上，氧化沟工艺属于悬浮生长的延时曝气活性污泥处理工艺，其污泥龄长、运行负荷低、剩余污泥量少，具有处理流程简单、操作管理方便；构造形势多样、运行方式灵活；处理功能较强、出水水质稳定；基建投资省、运转费用低等特点【331。(2)续批式活性污泥法SBR(SequencingBatchReactor)是续批式间歇活性污泥法。早在1914年英国学者Ardern和Lockett发明活性污泥法之时，首先采用的水处理工艺【33J。20世纪70年代初，美国NatreDame大学的R．Irvine教授采用实验室规模对SBR工艺进行了系统深入的研究，并于1980年在美国环保局(EPA)的资助下，在印地安那州的Culver城改建并投产了世界上第一个SBR法污水处理厂。80年代前后，由于自动化、计算机等高新技术的迅速发展以及在污水处理领域的普及与应用，此项技术获得重大进展，使得间歇活性污泥法(也称”间歇式活性污泥法”)的运行管理也逐渐实现了自动化。澳大利亚的污水处理以SBR工艺所著称。近十几年来，建成SBR工艺污水处理厂600余座，其中在中型和大型污水处理厂的应用也日益增多，并且开始兴建日处理量21万吨大型SBR工艺污水处理厂。由于处理工艺流程简单，处理效果好的独特优点，逐渐引起世界污水处理界的广泛关注。日本、德国、澳大利亚、法国等都对SBR法污水处理进行了应用研究，并通过其操作方式、运行控制和工艺优化等一系列研究，开发一批以SBR为基础的变型处理工艺，如MSBR、ICEAS、CASS、DAT-IAT、UNITANK工艺等。我国也于80年代中期开始对SBR进行研究，1985年，上海市政工程设计院为上海吴淞肉联厂设计并投产了我国第一座处理规模为2400m3／m的SBR工艺污水处理站。经过几年的实际运行时间表明了良好的处理效果。目前，几座城市污水处理厂采用SBR法工艺处理城市混14 长安大学硕．十j学位论文合污水，其处理效果较好，如：昆明市日处理污水量最高可达30万吨的第三污水处理厂，采用ICEAS技术(SBR法的发展工艺)，自投产以来，运行正常，出水水质稳定，达到了设计标准【38l；天津经济技术开发区污水处理厂所采用的DAT．IAT工艺是一种SBR法的变形工艺，该污水处理厂是中国目前最大的SBR法城市污水处理厂。正在兴建的广州市猎德污水处理厂二期工程采用SBR的新式变形工艺UNITANK工艺；广州兴丰垃圾卫生填埋厂渗滤液处理回用系统采用经典SBR工艺，并应用了自动化控制技术【39】。SBR工艺是通过时间上的交替来实现传统活性污泥法的整个运行过程，它在流程上只有一个基本单元，将调节池、曝气池和二沉池的功能集于一池，进行水质水量调节、微生物降解有机物和固、液分离等。经典SBR反应器的运行过程为：进水_曝气_沉淀-÷滗水_待机。SBR工艺是一项颇具竞争能力的技术。1984～1985年美国国际环保局和日本下水道协会分别发表了SBR污水生物处理技术评价报告，确定SBR法具有一下优点：1)工艺简单，调节池容积小或可不设调节池，不设二沉池，无污泥回流。2)投资省，占地少，运行费用低。3)反映过程基质浓度梯度大，反映推动力大，处理效果高。4)耐有机负荷和有毒物负荷冲击能力强运行方式灵活，静止沉淀，出水水质好。5)厌氧和好氧过程交替发生，泥龄短且活性高。近几年来，已发展成多种改良型，主要有：传统SBR法、ICEAS法、CAST法、Unitank法l删和MSBR法。①传统SBR法其一个完整操作过程(亦称运行周期)包括由五个阶段按顺序依次运行组成：进水期、反应期、沉淀期、排水排泥期、闲置期。这种方法与以空间进行分割的连续流系统有所不同它不需要回流污泥，也无专门的厌氧区、缺氧区、好氧区，而是在同一容器中，分时段进行搅拌、曝气、沉淀，形成厌氧、缺氧、好氧过程。这种方法，总容积利用率低，一般小于50％，因此适用于中、小型污水处理厂。(g)ICEAS(IntermittentCyclicExtendedAerationSystem)法全称是间歇循环延时曝气活性污泥工艺。此工艺是澳大利亚新南威尔士大学于美国ABJ公司的MervynC．Goronszy合作开发的。是一种即连续进水、间歇操作运转的活性污泥法。与传统SBR法不同之处在于通过设置多座池子，尽管单座池子为间歇操作运行，但使整个过程达到连续进水、连续出水。其进水、反应、沉淀、出水和待机在一座池子中完成，常用四座池子组成一组，轮流运转，间歇处理。ICEAS法虽有它的优点，可在一组池中完成脱氮、去除BOD5， 第二二章城市污水处理T艺概述全过程，但每座池子都需安装曝气设备、沉淀的滗水器及控制系统，间歇排水，水头损失大，设备的闲置率较高、利用率低，设备投资大，要求自动化程度相当高。目前，国内昆明第三污水处理厂采用了ICEAS工艺，设计规模为15万m3／d，己建成投入运行。(查)CASS(CyclicActivatedSludgeSystem)法是循环式活性污泥法的缩写。该工艺前身为ICEAS工艺，由Goronszy开发并分别在美国和加拿大获得专利14¨。CASS的整个工艺为一间歇式反应器，在此反应器中进行交替的曝气．非曝气过程的不断重复，将生物反应过程及泥水的分离过程结合在一个池子中完成。该工艺通常由生物选择区、兼氧区和主反映区组成，以一定的时问序列完成各阶段的运行，其中由充水．曝气、充水．泥水分离、上清液滗除和充水．闲置等四个阶段并组成其运行的一个周期。CASS工艺在澳大利亚和美国等国家应用发展速度较快，已建成的如澳大利亚QuakerHill污水处理厂等。@Unitank法Unitank工艺，又称单池系统，是SBR法的另一种形式，20世纪90年代初比利时的史格斯公司所开发，其专利权归比利wespelearSehgerS工程公司所有。Unitank法运行过程类似三槽式氧化沟系统，由三个矩形池组成，三个池水力相通，每个池内均设有供氧设备，在外边两侧矩形池设有固定出水堰和剩余污泥排放口。中间池连续曝气，两侧池内间断曝气，交替作为沉淀池和类似三沟曝气池。三个池交替地在缺氧、好氧和沉淀的状态下工作，通过自控程序，控制曝气器运转和改变进水点可使池中发生硝化和反硝化作用，在去除BOD，SS的同时，达到生物脱氮的目的。其优点是不需回流、无二沉池、布置紧凑、占地面积小。但由于无专门的厌氧区，因此生物除磷效果差。其总的容积利用率为67％。目前有澳门凼仔污水处理厂采用该工艺，设计规模为70000m3／d，处理效果良好，但该厂不要求脱氮除磷。(亘)MSBR法，MSBR(ModifiedSequencingBatchReactor)法14243】是20世纪80年代在经典SBR工艺的技术基础上，结合传统活性污泥工艺研究开发的一种集约化程度更高的工艺。目前其中的专利技术归美国芝加哥附近的AquaAembicSystem，Inc所有。其实质是A．A．0系统后接SBR，是二级厌氧、缺氧和好氧过程，连续进水、连续出水。因此，具有A．A．0生物除磷脱氮效果好和SBR的一体化、流程简捷、不需二沉池、占地面积小和控制灵活等特点。缺点是需要污泥回流和混合液回流，所需潜污泵较多，总容积利用率仅为73％，而且其技术不是很成熟。目前我国深圳盐田污水处理厂和无锡污水处理厂采用此工艺，设计规模分别为20x104m3／d和10x104m3／d。(3)传统A／MO法16 长安大学硕士学位论文A／A／0系统一般采用推流式活性污泥系统，原污水首先进入厌氧区，兼性厌氧的发酵细菌将废水中的可生物降解的大分子有机物转化为VFA(挥发性脂肪酸)这一类小分子发酵产物。聚磷菌可将菌体内积贮的聚磷盐分解，所释放的能量可供专性好氧的聚磷菌在厌氧的“压抑”环境下维持生存。另一部分能量还可供聚磷菌主动吸收环境中VFA一类小分子有机物，并以PHB形式在菌体内贮存起来。随后废水进入缺氧区，反硝化细菌就利用好氧区中经混合液回流而带来的硝酸盐，以及废水中可生物降解有机物进行反硝化，达到同时去碳和脱氮的目的。厌氧区和缺氧区都设有搅拌混合器，以防污泥沉积。接着废水进入曝气的好氧区，聚磷菌除了吸收、利用废水中残剩的可生物降解有机物外，主要是分解体内贮积的PHB，释放能量可供本身生长繁殖，此外还可主动吸收周围环境中的溶解磷，并以聚磷盐的形式在体内贮积起来。这时排放的废水中的溶解磷浓度己相当低。好氧区中有机物经厌氧区、缺氧区聚磷茵和反硝化细菌利用后，浓度已相当低，这有利于自氧的硝化细菌生长繁殖，并将NH4经硝化作用转化为N03。非聚磷的好氧性异12菌，虽然也能存在，但它在厌氧区中受到严重的压抑，在好氧区又得不到充足的营养，因此在与其他微生物的竞争中处于劣势。排放的剩余污泥中，由于含有大量能过量积贮聚磷盐的聚磷菌，污泥中磷含量很高，因此比一般的好氧活性污泥系统大大地提高了磷的去除效果。本工艺在系统上是最简单的同步除磷脱氮工艺，总水力停留时间小于其它同类工艺，在厌氧、缺氧、好氧交替运行的条件下可抑制丝状菌繁殖，克服污泥膨胀，SVI值一般小于100，有利于处理后污水与污泥的分离，运行中在厌氧和缺氧段内只需轻缓搅拌。由于厌氧、缺氧和好氧三个区严格分开，有利于不同微生物菌群的繁殖生长，因此脱氮除磷效果非常好。目前，该法在国内外使用较为广泛。但传统删工艺也存在着本身固有的缺点。脱氮和除磷对外部环境条件的要求是相互矛盾的，脱氮要求有机负荷较低，污泥龄较长，而除磷要求有机负荷较高，污泥龄较短，往往很难权衡。另外，回流污泥中含有大量的硝酸盐，回流到厌氧池中会影响厌氧环境，对除磷不利。为了克服传统A／A／0工艺的缺点，出现了多种改良型A／A／0工艺【删。1)ucr工艺与A／A／0法相比，UCT工艺是由开普敦大学开发的一种类似A／A／0的脱氮除磷技术，不同之处在于污泥先回流至缺氧池，而不是厌氧池，再将缺氧池部分混合液回流至厌氧池，把活性污泥回流到缺氧池，消除了硝酸盐对厌氧池厌氧环境的影响，从而减少了回流污泥中过多的硝酸盐对厌氧释磷的影响。但是UCT工艺增加了一次回流，多一次提升，运行费用将有所增加。17 第．二章城市污水处理工艺概述2)A．A／A／0工艺该工艺是在传统A／A／O法的厌氧池之前设置回流污泥反硝化池，来自二沉池的回流污泥和10％左右的进水进入该池(另90％左右的进水直接进入厌氧池)，停留时间为20一_30分钟，微生物利用10％进水中的有机物作碳源进行反硝化，去除回流污泥带入的硝酸盐，消除硝态氮对厌氧池放磷的不利影响，保证除磷效果。该工艺简单易行，在厌氧池中分出一格作回流污泥反硝化池即可。3)VIP工艺是由美国Virginia州HamptonRoads公共卫生区与CH2MHILL公司于20世纪80年代末开发并获得专利的污水生物除磷脱氮工艺。VIP工艺反应池采用分格方式，将一系列体积较小的完全混合式反应格(池)串联在一起，这种形式形成了有机物的梯度分布，充公发挥了聚磷菌的作用，提高了厌氧池磷的释放和好氧池磷的吸收速度。因而比单个体积的完全混合式反应池是有更高的除磷效果。缺氧反应池的分格使大部分反硝化反应都发生在前几格，有助于缺氧池的完全反硝化，这样在缺氧池的最后一格硝酸盐的量极少，甚至基本上没有硝酸盐通过缺氧池的回流液进入厌氧池，保证了厌氧池严格的厌氧环境。(4)AB法工艺AB法工艺是吸附一生物降解(Adsorption．Biodegradation)工艺的简称，是在传统两段活性污泥法和高负荷活性污泥法的基础上开发的，属于一种高负荷活性污泥法。是由德国亚琛(Aachen)工业大学卫生工程学院的BothoBohnke教授为解决传统二级生物处理系统，即预处理一初沉池一曝气池一二沉池存在的去除难降解有机物和脱氮除磷效率低及投资运行费用高等问题，在对两段活性污泥法(Z．A法)和高负荷活性污泥法进行大量研究的基础上，于20世纪70年代中期开发、80年代初开始应用于工程实践的一项新型污水生物处理工艺。AB工艺首先在德国的城市污水处理中得到推广应用，在我国的研究和应用经历了三个阶段，首先是对AB工艺的特性、运行机理及处理过程的稳定性等进行详尽的报道和研究；其次是较多单位对AB工艺处理城市污水、工业废水进行一定规模的(小试)研究。第三是国内部分城市污水处理厂(如山东省青岛市海泊污水处理厂、泰安市污水处理厂、新疆乌鲁木齐市河东污水处理厂等)在引进德国AB工艺技术的基础上，已建成相当处理规模的AB法污泥处理厂，标志该技术已在我国进入实际应用阶段。AB法不设初沉池，但是其A段SS及有机物的去除率大大高于初次沉淀池，原因是进入AB工艺A段的污水，是直接由排水管网带来的，其中含有大量且活性很强的细菌及微生物群落。AB工艺中是根据微生物生长繁殖及其基质代谢的关系而确立的，并18 长安大学硕上学位论文充分考虑了污水收集、输送系统中高活性微生物的作用，通常维持A段在极高负荷下，使微生物处于快速增长期以及发挥其对有机物的快速吸附作用；维持B段咋很低的负荷下运行，利于长时期微生物的作用，保证出水水质。AB法与传统生物处理方法相比，在处理效率、运行稳定性、工程的投资和运行费用等方面均有明显优势。2．4本章小结本章主要介绍城市污水处理工艺的发展，并在此基础上对城市污水处理进行分类重点是对生化法的分类。最后介绍了主要的污水生化处理工艺，如氧化沟、SBR、AB法等，为后文奠定一定的理论基础。19 第三章城市污水处理工艺比选研究3．1城市污水处理工艺比选城市污水处理厂方案的选择，必然要对社会、经济、环境等各个方面产生一系列影响。由此可以看出，污水处理方案的优劣不仅仅体现在经济效果方面，而且亦体现在其社会效果和环境效果等方面。因此，城市污水处理厂方案的选择就不能仅仅依靠经济分析评价，而必须从全局出发，对系统内外各种联系及规律加以分析，找出合乎目的的最佳方案进行投资建设或改造。3．1．1城市污水处理工艺选择的基本原则【45J城市污水处理厂的设计和建设包括处理程度和规模的确定、厂址选择、污水及污泥处理工艺选择、总平面布置、工艺流程确定、处理构筑物等方面的内容。在处理程度或允许的出水排放总量确定以后，就可以据此列出所有能够满足要求的工艺流程(方案)。选择可行的几种处理工艺方案，通过全面的技术经济比较确定处理工艺流程和设计参数。城市污水处理工艺方案的选择一般应体现以下总体要求：满足要求，因地制宜，技术可行，经济合理。也就是说，在保证处理效果、运行稳定、满足处理要求(排放水体或回用)的前提下，使基建造价和运行费用最为经济节省，运行管理简单，控制调节方便，占地和能耗最小，污泥量少。同时要求具有良好的安全、卫生、景观和其它环境条件。①指标先进指标先进是污水处理最重要的目标也是污水处理厂产品的质量要求。在这里主要指具备高效的处理效果达到或优于国家标准规定的处理水质指标。在必要的场合，对氮、磷等营养物的去除效率应该充分考虑，这对保护水环境和污水的再生利用有着重要意义。②经济节能节省工程投资与运行费用是城市污水处理厂建设与运行的重要前提。力求降低地基处理和土建造价，合理确定处理标准，选择简洁紧凑的处理工艺，尽可能地减少占地。同时，对于我国现有的经济承受能力来说，必须充分考虑节省电耗和药耗，把运行费用降至最低，这一点也尤为重要。③易于管理20 艮安大学硕士学位论文在工艺选择过程中，必须充分考虑到我国现有的运行管理水平，因为城市污水处理是我国的新兴行业，专业人才相对缺乏，应尽可能做到设备简单，维护方便，适当采用可靠实用的自动化技术，还应特别注重工艺本身对水质变化的适应性及处理出水的稳定性。④成熟可靠城市污水处理工程不同于～般点源治理项目，它作为城市基础设施工程，具有规模大、投资高的特点，且是百年大计，应该确保百分之百的成功。所以合理把握工艺先进性和成熟性(可靠性)的辨证关系尤为重要，一方面，应当重视技术经济指标的先进性，充分考虑适合中国的国情和工程的性质，工艺的选择必须注重成熟性和可靠性。应强调技术的合理，而不是简单地提倡技术先进。必须把技术的风险降到最小程度。在颁布的城市污水处理的技术政策中规定“对在国内首次应用的新工艺，必须经过中试和生产性试验，提供可靠设计参数后再进行应用”也是强调了可靠性原则事实上，任何一种工艺总是有利有弊，关键在于适用性如何。所以在工程实践中，应该具体情况具体分析，因地制宜，综合比较，取长补短，作出较为合理的选择。3．1．2城市污水处理工艺比选决策的指标体系目前，对工艺的全面衡量还未形成系统的经济技术比较指标体系，各种工艺很难直接比较，作出直观的判断。总的来说，污水处理工艺方案选择主要与下列指标有关【4“7J①经济指标污水处理厂的费用包括建厂的～次性投资和运行成本两部分，项目建设的一次性投资的大小并不直接决定运行成本，但可对运行费用起很大的影响作用。建设投资内容主要包括：土地(即厂址和搬迁安置)费用、直接建设安装工程费用、设备费用、管理费用和财务费用；运行费用内容包括人工费、电力和运输费、药剂费、维护费。土地面积、建安费、设备费，电力与运输费、药品费等与工艺方法选择直接相关。其中土地的价格、补偿拆迁费用标准、管理费用、人工费用在选址已定的情况下，可看成是一种常数。生物工艺方法改进的主要目标是追求在最小的容积和时间内通过好氧或厌氧完成污水中污染物的生物降解。容积和时间对土地面积、建安和设备费影响较大。例如，在城市土地价格和选址唯一的情况下，可以选择占用土地面积小的工艺，来减少土地费用。反之，也可根据选择的经济工艺来重新确定选址。但由于费用影响因素不是简单的线性或比例关系，往往不可能一下就能判断出来，需要系统的比较。 第三章城市污水处理_T艺比选研究②技术指标技术指标主要包括单位时间处理水量、进出水水质、处理效率等指标。此外工艺可靠性指标也是一项很重要的内容，包括所选工艺技术的新颖性及先进性，技术的成熟程度、对水量水质变化的适应性、设备的耐久性、设备维修的难易程度等。③管理指标管理指标主要有操作技术的复杂程度、操作劳动的难易与强度、控制与调节的简便程度、设备和器材的标准化程度、药剂的通用性程度及普及性、运输量及施工期长短等。④资源占有及环境指标包括占地面积及占地的价值级别、劳动指标、副产品及甲烷气的回收利用、污水及污泥的利用程度、电耗及其他能耗、污泥产量、药剂耗量、二次污染及对环境的影响等。3．1．3指标的选择与指标体系的建立进行城市污水处理厂综合评价时，要根据系统发展特征确立评价指标。同时要考虑到社会影响、经济影响、环境影响及运行管理等多个方面的因素。根据综合筛选，选取的指标分为经济指标；技术性能指标；运行管理指标。其中经济指标包括项目投资、经营成本、占地面积；技术性能指标包括氮磷去除效果、污泥处理效果、运行稳定性、工艺成熟性；本论文在系统分析的指导下，立足于可持续发展的角度，建立了城市污水处理厂综合评价指标体系，见图3．1，该体系具有概念清晰、开放性等特点，便于对指标重要程度的确定和随时添加或删除指标的优点。图3．1综合评价指标体系 长安人学硕_十=学位论文3．2指标标准化和定量化处理3．2．1指标层指标的定量化处理指标层的指标包括确定性和不确定性指标。对于确定性指标，以投资现值表示1481，如基建投资和运行费用，占地面积等，在合理范围内按设计直接进行定量比较。对于不确定指标，即用定性评语(模糊语言)描述的指标，采用模糊数学中的隶属度(0．1．0)表示，评语好的相应的隶属度大，反之，评语差的隶属度小。由各类决策层按模糊数学方法采用5级或9级划分法进行综合评定，获得各评价指标相对于每个方案的模糊语言评分。本文采用5级(即优、良、中、差、劣)五个等级的划分法【491，相应的隶属度为0．9、0．7、0．5、0．3、0．1。例如，对“操作难易程度”这一指标的评价标准如下：优：全部自动化，仅需要很简单的人工管理；良：自动化程度较高，但需由人工管理少量机械设备；中：半自动化运行，人工管理机械设备较多，操作不方便；差：自动化程度较低，机械设备操作占多半；劣：全部机械化运行，操作极为复杂。3．2．2指标层指标值的标准化处理为了在决策时进行直接比较，需要将具有不同的量纲、数量级的评价指标的特征进行统一，同时因为指标优劣的取向也有很大的差异，例如数值越小越好的成本型指标和数值越大越好的效益型指标在采用线性变换的规范处理时，所采用的基点不同，变换后最好的效益目标和成本目标就会出现不同的值，缺乏一致性，不便于进行比较【删。故需要对原始决策矩阵进行标准化处理，采用如下方法作规范化处理，将其化为【O，1】区间内的数。对各方案墨(i--1，2，．．．，m)，分别有j个评价指标&(j=1，2，．．．，n)，则各备选方案的指标序列可表示为S=(S。墨：，⋯，最)。对数值越大越好的效益型指标：％。—L(3．11)五：|———j—kj．，9max{s,}对数值越小越好的成本型指标：zii。—min—{s／}(3．2)Z一一Lj．Z)‘sU 第三章城市污水处理T艺比选研究3．3工艺比选方法概述(1)层次分析法层次分析法(AnalyticHierarchyProcess，AHP)由美国运筹学家T．L．Saaty于20世纪70年代提出，是目前广泛应用的系统分析的数学工具之一。它将人的思维过程层次化、数量化，并用数学方法为分析、决策、预报等提供定量的依据。层次分析法通过分析复杂问题找出包含的各种因素及相互关系，并按隶属关系分为若干层次构成递阶层次结构模型。在每一层次中按一定的准则，请专家对各因素进行逐对比较，建立判断矩阵。对每一个判断矩阵，应用传统的特征向量方法求出相应的特征向量，得出该层因素相对于上一层某一因素的优先权向量。然后，根据层次合成原理计算出各层因素对总体目标的组合权重，从而得出不同方案的最后权值，为选择最优方案提供依据。另外，层次分析法也是方案评价中确定指标权重的一种常用方法。层次分析法作为一种定性与定量相结合的复杂的多准则、多目标系统决策评价的方法，在污水处理工艺优化中得到了很广泛的应用【5M81。众多实例应用表明，该方法具有赋权合理，计算方便，一致性程度高，受主观臆断影响小和评价结果可靠等优点，但仍存在一些有待完善的地方，如确定判断矩阵各元素时，差值范围大且不够准确，影响评价效果；建立的判断矩阵要满足一致性检验很难通过较少次数的调整而实现，势必增大计算量等等。(2)灰色系统理论方法灰色系统理论是20世纪80年代，由中国华中理工大学邓聚龙教授首先提出并创立的-I"q新兴学科，它是基于数学理论的系统工程学科。主要解决一些包含未知因素的特殊领域的问题，它广泛应用于农业、地质、气象等学科。灰色系统理论善于处理贫信息，能在短资料、少信息条件下建模、预测和决策，在决策优化中具有巨大的应用价值。目前用于污水处理工艺方案优化的灰色系统理论方法主要是灰色局势决策法[591和灰色关联法160-6¨。灰色局势决策法是将事件、对策、效果、目标等四要素综合考虑的一种决策分析方法，其中事件与对策的二元组合称为局势，用某一对策对付事件的结果称为局势的效果。用于对局势所产生的实际效果进行比较的量度称为效果测度。对于被决策的事件，找出不同的对策来应付，从中挑选效果最好的对策来对付该事件。该法通过构建局势决策矩阵，从决策行向量和决策列向量两方面分别挑选最佳局势，从而得到综合排序，这种方法较模糊数学中的单元素计算，更具合理性。灰色关联法以关联度的大小来描述多指标影响的灰色系统之间的关联程度。对于两个系统之间的因素，其随时间或不同对象而变化的关联性大小的量度，称为关联度。给定某项决策决定的最优或理想最优效果24 长安大学硕士学位论文向量，作为一个参考序列。将每个待选方案关于不同目标的指标向量看作一个比较序列。求得参考序列和比较序列的关联系数，进而确定关联度。灰色系统理论提出了对各子系统进行灰色关联度分析的概念，意图透过一定的方法，去寻求系统中各子系统(或因素)之间的数值关系。因此，灰色关联度分析对于一个系统发展变化态势提供了量化的度量，非常适合动态历程分析，同时灰色关联分析法具备良好的稳定性，在很大程度上克服了系统综合评价决策中由于专家的主观性、随意性和倾向性带来的偏差，保证了结果的客观性与科学性。除了上述两种常用的灰色理论方法，在实际中灰色聚类、灰靶决策、灰色层次决策分析【62秭】等也得到了广泛的应用。但是对于系统中那些未予以量化的定性因素，在定量的过程中会不同程度地造成信息丢失。(3)人工神经网络模型神经网络是以工程技术手段模拟神经网络结构与功能特征的一种技术系统，具有信息处理的并行性、分布式的信息存储、自组织性和自适应性、很强的学习联想功能以及容错性等特剧矧。人工神经网络(ArtificialNeuralNetworks，ANN)，是一种模仿动物神经网络行为特征，进行分布式并行信息处理的算法数学模型。这种网络依靠系统的复杂程度，通过调整内部大量节点之间相互连接的关系，从而达到处理信息的目的。人工神经网络具有自学习和自适应的能力，可以通过预先提供的一批相互对应的输入一输出数据，分析掌握两者之间潜在的规律，最终根据这些规律，用新的输入数据来推算输出结果，这种学习分析的过程被称为“训练”。利用神经网络的学习和识别能力，通过不断学习评价指标及评价结果的专家意见，调整，总结得到各指标的权重，从而科学地确定了这一评价工作中的关键参数。一般采用的BP网络是神经网络中的一种多层网络，在确定了其结构后，利用输入输出样本集对其进行训练，也即对网络的权重和阀值进行学习和调整，以使网络实现给定的输入输出映射关系【6刀。人工神经网络具有四个基本特征：第一、非线性，因为非线性关系是自然界的普遍特性；第二、非局限性，一个神经网络通常由多个神经元广泛连接而成；第三、非常定性，指人工神经网络具有自适应、自组织、自学习能力；第四、非凸性，指一个系统的演化方向，在一定条件下将取决于某个特定的状态函数。目前神经网络的应用已经涉及到自动控制、医疗、模式识别、图像处理、机器人控制等各个领域，且取得了很大的进展。但神经网络模型的缺点是训练需要大量的样本，资料收集难度大，且模型一经训练完成就只能适合此一类型项目，缺少通用性，而实际情况是各地区各时期各种类型的工艺都千差万别，用同样的一个模型进行评加将降低准确性。 第三章城市污水处理工艺比选研究(4)价值工程法价值工程法(ValueEngineering，VE)40年代起源于美国，是-fq新兴的管理技术，是降低成本提高经济效益的有效方法。他是运用集体智慧和通过有组织的活动，着重对产品或服务进行功能分析，使目标以较低的总成本可靠地实现产品必要的功能，从而提高产品或服务价值的一套科学的技术经济分析方法1681。这里的“价值”，是功能和实现这个功能所耗费成本的比值。价值工程在工程设计中对于控制项目投资，提高工程“价值”可以起到显著的作用，主要步骤有：(1)对象选择和资料收集；(2)功能分析，分为处理能力、工艺布置、设备选型等；(3)功能评价，即对功能重基于不确定性理论与方法的城市污水处理厂优化决策研究要程度和满意程度打分，确定功能重要系数，计算方案功能评价得分、功能系数、成本系数及价值系数；(4)提出改进方案；(5)方案评价选择。其主要途径是：(1)在保证功能不变的情况下降低工程投资；(2)在投资不变的情况下提高项目功能；(3)在工程功能略有下降的情况下，使项目投资大幅度降低；(4)在项目投资略有上升的情况下，使工程功能大幅度提高；(5)既提高工程功能又降低项目投资。价值工程活动包括分析、综合、评价3个阶段，目前该理论己在污水处理厂设计方案的优选中得到了应用【691。其应用，可优化污水处理的各道工序，针对工程所在地的实际情况制定经济合理的方案；在满足必要功能的前提下，找出系统中功能过剩或不足的处理单元，优化工艺，节约工程投资，提高工程的整体效益。然而，对于关键环节功能评价，目前多采用打分法。虽然操作简单，同时多位专家的参与在一定程度上相互制约和补充，避免个人的主观臆断性，但因主观因素占的比重比较大，仍存在难以克服的一致性问题；而且功能评价阶段存在的某些模糊因素，也将导致决策结果可信度的降低。价值工程法价值工程虽然起源于材料和代用品的研究，但这一原理很快就扩散到各个领域目前在组织经营管理方面和工程建设和生产发展方面应用广泛。(5)熵权法熵本是热力学中表征物质状态的参量之一，后由申农(C．F；．Shannon)弓I入信息论，现已在工程技术、社会经济等领域得到广泛应用【他72】人们在评价决策中所获信息的多少，是评价精度和可靠性大小的决定因素之一。按照信息论基本原理的解释，信息是系统有序程度的一个度量，熵是系统无序程度的一个度量；如果指标的信息熵越小，该指标提供的信息量越大，在综合评价中所起作用理当越大，权重就应该越高。因此，可以用熵来确定权重。当评价对象在某项指标上的值相差较大时，熵值较小，说明该指标提供的有效信息量较大，该指标的权重也应较大；反之，若某项指标的值相差越小，熵值较大， 长安大学硕士学位论文说明该指标提供的信息量较小，该指标的权重也应较小。当各被评价对象在某项指标上的值完全相同时，熵值达到最大，这意味着该指标未向决策提供任何有用的信息，可以考虑从评价指标体系中去除。所以，“熵权”理论是一种客观赋权方法。3．4本章小结污水处理工艺多种多样，按照城市污水处理工艺的基本原则和污水处理工艺方案优选决策的指标体系要求，首先选取指标和建立指标体系。同时参考城市污水处理方案优的原理和各种常见优选方法：层次分析法、灰色系统理论、人工神经网络等。这些方法各有其特点和适用范围。其中，层次分析法的原理简单，具有定性与定量相结合的优点，并且能够统一处理决策中的定性与定量的因素，特别适合与社会、经济系统和大型系统工程的决策分析使用。而层次分析法也有一定的局限性，表现在：得出的结果较为粗略，精度不高，不适合单独的使用。所以本文在指标权重的计算上选用了层次分析法。而整个模型建立还结合灰色理论的相关知识确定综合关联度，建立了多层次的模糊灰色耦合模型并为后文的指标体系形成与综合评价模型。本章对相关知识的介绍对后文模型构建起到了理论铺垫作用。 第四章程序化实现城市污水处理工艺比选方案4．1计算模块4．1．1预处理过程预处理过程指格栅、沉砂池等构筑物，对去除污染物质而言，可能起不到关键作用，但对于保证整个处理厂的正常运转则是至关重要的。英美等国曾对数十座城市污水处理厂进行调查，发现60％以上的处理厂由于预处理过程存在问题而严重影响了后续处理过程的正常运转【731。所以预处理过程构筑物的选择也很重要，本系统在搜集大量污水处理厂设计手册的基础上，参考《室外设计排水规范》(GB50014．2006)对预处理过程构筑物的计算通过软件实现。本系统设计了包括格栅、泵房、沉砂池(平流式沉砂池、竖流式沉砂池、曝气沉砂池、)初沉池(平流式初沉池、竖流式初沉池、幅流式初沉池、斜流式初沉池)二沉池(平流式二沉池、竖流式二沉池、幅流式二沉池、斜流式二沉池)等的计算程序，详见第五章。4．1．2反应池计算方法及设计参数的选择通过参考《室外设计排水规范》(GB50014．2006)-整理出反应池的计算如下：(1)氧化沟工艺计算方法如下：①好氧区容积V1K；鲤出(4．1)y．=。。。’’’————————‘——‘。一I‘．．I-11000X、②缺氧区容积VnK。—O．01Q(No-N—,)-0．12AXv(4．2)“K妇x、J从俐Y％≯(4．3)瓯(r)一瓯(捌1．08‘Ⅻ’得K-螋坠业嚣螋监型Q一设计流量(m3／d)So一进水BOD浓度(mg／L)Se_出水BOD浓度(me,／L)(4．4)(4．5) 长安大学硕士学位论文气一好氧区设计污泥泥龄(d)N。_进水总氮浓度(me／L)N卜出水总氮浓度(me／L)Y广污泥总产率系数(kgMLVSS／kgBODs)宜根据试验资料确定。无试验资料时，系统有初次沉淀池时取0．3，无初次沉淀池时取0．6～0．9．X-一污泥浓度(g／L)、，_MLSS中MLVSS所占比例眈一污泥龄(d)I15污泥产率系数YkgVSS／kgBODs0．3—0．6需氧量02K902／kgBODs1．5-2．0水力停留时间HRTh=16污泥回流比R％75-150总处理效率r／％>95(BOD5)(2)传统A／A／O工艺通过参考《室外设计排水规范》(GB50014—2006)得出A／A／O工艺计算方法如下：①好氧区容积V1形。—Q(So-s—,)Ocor,11000X(4．6) 第叫章程序化实现城市污水处理工艺比选方案②缺氧区容积VnK：业螋L型些(4．7)”K．X、。崩y喇等≯(4．8)玩(r)一＆(20)1．0旷∞’(4·9)③厌氧区容积VpV。；等(4．10)，24、Q一设计流量(m37d)S卜进水BOD浓度(mg／L)S卜出水BOD浓度(m∥L)铊一好氧区设计污泥泥龄(d)N卜进水总氮浓度(myg)N卜出水总氮浓度(me／L>Yt一—污泥总产率系数(kgML，VSs／l【gBOD5)宜根据试验资料确定。无试验资料时，系统有初次沉淀池时取0．3，无初次沉淀池时取O．6-0．．9。晰泥浓度(g／L)y—MLsS中MLVSS所占比例幺—污泥龄(d)＆c．脱氮速率【(kgN03．N)／(kgMLVSS．d)】，宜根据试验资料确定。无试验资料时，200C的＆。值可采用O．03加．06《kp；N03-N)／(kgMLVSS．d)。觇—排出生物反应池系统的微生物量(kgMLVSS／d)T-一设计温度(oc)tr厌氧池水力停留时间(h)，宜为1-2④设计参数确定如表4．2所示 长安大学硕士学位论文表4．2Az／O工艺生物脱氮除磷主要设计参数‘741项目单位参数值BOD5污泥负荷L5kgBODs／(kgMLSS’d)0．1～O．2污泥浓度Xere2．54．5污泥龄眈d10～20污泥产率系数YkgVSS／kgBOD5O．3—0．5需氧量02K902／kgBOD51．1～1．87～14水力停留时间HRTh其中厌氧1—2h缺氧0．5—3h污泥回流比R％20—100混合液回流比Ri％=200％85-95(BODs)总处理效率r／％50-75(TP)％55-80("iN)(3)SBR工艺通过参考《室外设计排水规范》(GB50014—2006)得出SBR工艺计算方法如下：①反应池容积V，可按下式计算：y：三兰堕．1000L,XtR(4．11)Q一每个周期进水量(m3)So_进水BOD浓度(rag／L)tR_每个周期反映时间(h)②SBR各工序时间，按以下规定计算：进水时间tFffP％一‘力(4．12)tr每池每周期所需要的进水时间(h)t_一个运行周期所需时间(h)n一每个系列反应池个数 第pU章程序化实现城市污水处理-T艺比选方案反应时间tR24Smk2—1000LLsX(4．13)m一充水比，仅需除磷时为0．25～O．5，需脱氮时宜为O．15～0．3．沉淀时间ts沉淀时间ts宜为1h。排水时间tD排水时间tD为1．0—1．5h一个周期所需时间tt=tR+tS+tD+tb(4．14)tb_闲置时间(h)③设计参数确定参考《室外设计排水规范》(GB50014．2006)关于污泥负荷的取值，仅以脱氮为主要目标时，BOD5污泥负荷取0．05—0．15；以除磷为主要目标时，BOD5污泥负荷取O．4～0．7；同时脱氮除磷为主要目标时，BOD5污泥负荷取O．1加．2。4．2比选模型体系概述在当前城市污水处理厂设计可行性研究中，由于城市污水处理厂工艺选择涉及的影响因素较多，所以还没有形成一整套工艺选择的评判方法，在方案比较和选择时主要凭概算得到的费用和方案设计人对各工艺方案的主观认识进行，因此存在较大的主观随意性。在设计中需考虑当地政府财政的承受能力、城市附近水体及流域对除磷脱氮的要求、是否需要考虑处理水回用及各工艺方案的成熟度等，所以它具有多目标、多属性、多层次、多分支系统间错综复杂的联系【例f75调。据此，本文采用系统工程学中比较成熟且较为流行的层次分析法(griP)，建立评审的递阶层次结构，科学地给出各层次的指标的权重，再运用灰色系统理论的学术思想，对评价系统中的某些定性指标作灰数白化处理，然后用灰色关联度分析法对备择工程方案的技术经济指标进行灰优势分析，建立城市污水处理厂工艺方案的优化模型，形成一套客观的工程方案优化方法176-781。层次分析法是一种应用数学方法将决策规划过程中定性分析和定量分析有机结合进行优化处理的方法。层次分析法的优点是将专家的经验判断进行量化。用AHP作系统分析，首先要把问题层次化，根据问题的性质和要达到的总目标，将问题分解为不同的组成因素，并按照因素间的关联影响和隶属关系，将因素按不同形式组合，形成一个32 长安大学硕士学位论文多层次的分析结构模型，最终将系统分析归结为最低层次相当于最高层次的相对权重值的确定和优劣次序的排序问题。该方法能把定性因素定量化，使评价更趋科学化。层次分析法的信息基础是问题本身所带的数据资料和人们的评价依据，通过这些信息基础把所要分析的对象转化为递阶层次结构，在每一层次上，可按其上一层次的对应准则要求，对该层次元素进行逐队比较，依照规定的标度定量化后写成矩阵形式，即构造成判断矩阵。(1)AHP的基本原理AHP的基本原理包括递阶层次结构原理、标度原理和排序原理【75-7s1一、递阶层次结构原理应用AHP分析社会的、经济的以及科学管理领域的问题，应该根据系统的性质和要达到的目标，将其分解成不同的组成因素，再按各因素间的相互影响及隶属关系，将各因素按不同层次聚类，形成一个多层次结构模型，如目标层、子目标层、准则层、子准则层、指标层／因素层等，并采用框图来说明各层次递阶结构与各因素的从属关系。最简单的层次结构分为三层，即目标层、准则层和指标层／因素层。把一个复杂系统中具有共同属性的因素组成系统的同一层次，不同类型的因素形成系统的不同层次；并且上一层因素对它的下一层次的全部或部分因素起支配作用，形成按层次自上而下的逐层支配关系；其中单一的最高层因素就是被分析的复杂系统所要达到的目标，这就是系统的因素按性质分层排列的递阶层次结构原理。人们决策思维中的分解与综合常常也具有递阶层次原则的特点，人们的逻辑判断也是在这种递阶层次结构中体现的。因此，递阶层次结构原理揭示了人们决策思维的一种规律。二、标度原理任何系统分析都以一定的信息为基础，AHP的信息基础主要是人们对于每一层次中各因素相对重要性给出的判断。这些判断通过引入合适的标度用数值表示出来，写成判断矩阵。因此，在建立了层次结构后，针对某一层的某个因素(LL如某一准则)，将下一层与之有关的因素(比如各种不同方案)通过两两比较，用评分的方法，判断出它们相对的优劣程度或重要程度，将判断的结果构成一个判断矩阵。这种比较，可以从最低层开始，单一的准则就是一个单一的要求。因此，对于一个单一准则来说，将两个因素进行对比总能分出优劣或重要程度来。 第四章程序化实现城市污水处理工艺比选方案在AHP中，为了把判断矩阵中的每个因素定量化，萨蒂提出了“1．9”比较标度法。表4．3为判断矩阵的比较标度及其含义。使用标度法时有两点要求：①要求进行比较的因素具有相同的数量级，②两个比较的因素的优劣程度尽可能定量表示。这就是标度原理。选择1-9比率标度方法是基于下述的一些事实和科学依据：①实际中，当被比较的事物在我们所考虑的属性方面具有同一个数量级或很接近时，定性的区别才有意思，也才有一定的精度。②我们注意到，在估计事物质的区别性时，可以用五个属性来很好的表示：即相等、较强、强、很强、绝对强。当需要更高精度时，还可以在相邻判断之间作出比较，这样，总共有九个数值，它们有连贯性，因此在实践中可以应用。③在同时进行比较时，7士2个项目为心理学极限，如果我们取7土2个元素进行逐对比较，它们之间的差别可以用九个数字表示出来。④社会调查也说明，在一般情况下，人们至多需要七个标度点来区分事物之问质的差别或重要性程度的不同。⑤如果需要用比标度1．9更大的数，可用AHP将因素进一步分解聚类，在比较这些因素之前，先比较这些类，这样就可使所比较的因素间质的差别落在1-9标度范围内。表4．3判断矩阵比率度定义及描述三、排序原理判断矩阵是就上一层某一因素而言的下一层有关因素两两相比的评分数据。而层次单排序是根据判断矩阵计算下一层有关因素的优劣或重要程度的数值，然后根据这些数值对有关因素进行优劣排序。因素的优劣数值是通过求判断矩阵A的最大特征值A脚所 长安大学硕‘Ij学位论文对应的特征向量w，即满足AW；A．砌W的向量W而得到的，W的分量值就是相应因素的优劣数值。判断矩阵是建立在两两比较进行评分的基础上的。如果两两比较具有客观上的～致性，那么判断矩阵的元素aij应满足aii=a"tk／ajk(i,j，k=l，2，．．．，n)即所谓判断矩阵具有完全一致性。但事实上，由于客观事物的复杂性和人们认识的多样性，以及可能产生的片面性，在进行两两比较评分时，作出的判断矩阵一般不具备完全一致性。对此，我们必须提出要求：一个判断矩阵虽然不满足，但不能有太大的偏离；否则，由此而得出因素的优劣数值排序就会有逻辑上的矛盾。通过数学证明，若判断矩阵具有完全一致性时：九Ⅲ-"11，且除九础-11外，其余特征根均为零。而当判断矩阵具有满意的一致性时，它的最大特征根稍大于矩阵阶数11，且其余特征根接近于零。这样基于层次分析法得出的结论才是基本合理的。当判断矩阵不具有完全一致性时，可利用丸九似与n的数值差作为一致性检验的尺度。(2)运用层次分析法的基本步骤：179一s1】①明确问题并建立梯阶层次结构这是AHP中最重要的一步。首先，根据对问题的了解和初步分析，把复杂问题分解成称之为元素的各组成部分，把这些因素按属性的不同分层排列。同一层次的因素对于下一层次的某些因素起支配作用，同时它又受上一层次因素的支配，形成一个自上而下的递阶层次。递阶层次一般分为三层，其中最高层表示层次分析要达到的总目标，一即表示解决问题的目的，成为目标层。中间层表示采取某种措施、政策、方案等来实现预定总目标所涉及的中间环节，称为准则层。最低层表示要选用的解决问题的各种措施、政策、方案等，称为方案层。目标层准剜屡方宴层图4．1层次结构图35 第pU章程序化实现城市污水处理1=艺比选方案层次数与问题的复杂程度和所需要分析的详细程度有关。因同一层次中包含数目过多的元素会给两两比较判断带来困难，所以每一层次中的元素一般不超过9个。一个好的层次结构对于解决问题是极为重要的。所以要求分析者(决策者)对所面临的问题具有全面深入的认识，在层次的划分和确定层次之间的支配关系上弄清问题各部分相互之间的关系。②构造比较判断矩阵建立递阶层次结构以后，上下层之间的隶属关系就被确定了。针对上一层次某一因素，对本层次有关因素就相对重要性进行两两比较。这种比较通过引入适当的标度，用数值表示出来，写成判断矩阵。先从最低层开始，如针对准则层，对A1，A2，⋯，An。方案进行两两优劣比较，评比结果构成下列形式的判断矩阵。A=alla12⋯口城a21all⋯a2”amlam2am3口mm(4．15)A称为比较判断矩阵，简称判断矩阵。③层次单排序层次单排序实际上是求出满足Aw=九纵w的特征向量的分量值(但要对分量值进行归一化处理)，归一化后的分量值即为同一层次相应因素对于上一层次某因素相对重要性的排序权值。也就是说把本层所有因素针对上层某因素通过判断矩阵计算排出优劣顺序。④层次总排序利用层次单排序结果，综合得出层次各因素对更上一层次的优劣排序，最终得到最低层(方案层)对于最顶层(目标层)的优劣顺序，这就是层次总排序。这一过程是最高层次到最低层次逐层进行的。若上一层次A包含m个因素A1，A2，⋯，An，其层次总排序权值分别为a1，a2⋯am，下一层次B包含11个因素Bl，B2，⋯Bn。，它们对于因素q的层次单排序权值分别为blj，嗡⋯，bnj，(当Bk与Aj再无联系时，)此时层次总排序权值由表4．4给出。 长安大学硕士学位论文表4．4层次总排序权值A1A2⋯⋯Am层次总排序ala2。。‘。。‘amB1bnb12⋯⋯blm∑ajb-，r．1B2b21b22⋯⋯b2m；ajb巧●mBnbnlbIl2⋯⋯bnm∑ajb．i一⑤一致性检验在专家构造判断矩阵时，不可避免地产生认识上的不一致，为考虑层次分析得到的结果是否基本合理，需要对判断矩阵进行一致性检验，经过检验得到的结果即可认为是可行的。据AW=九鲫w，计算最大特征根A～，找出它所对应的特征向量W，即为同一层各指标相对上一层某因素的相对重要性权重，然后做一致性检验。由上可知AHP的基本过程可概括为如图4．2I构造判断矩阵At1I求A的特征向量上隶A的最大特征、L＼月．．謦改判断矩阵Al嗍断!．／’／上l结柬I图4．2AHP的基本过程 第四章程序化实现城市污水处理-亡艺比选方案(3)特征根求解及一致性检验①九似和w的计算设某一AHP判断矩阵为：A=alla12a21口11amlam2⋯口h⋯口2mam3口M首先计算矩阵A中每一行元素的乘积Mi，得：”m(i=11，2⋯m)，。Jfi一’m、通过Mi得到其m次方根Bi，即：屈=獗=(4．16)(4．17)(i-1，2⋯m)(4．18)再对向量6i=(屈以⋯成)T作归一化处理，得出：彬=屈／罗展揣(i-1，2⋯m)(4．19)得到向量w=(面C／=丽l"M丽AX-m％％％)T。其次计算矩阵A的最大特征根九缎。由AW=九似w，和得出彳∥=(薹～％薹口：，％⋯薹～％)r。4．2。，k彬2》％用似形)；表示向量AW的第i个分量，即：(彳矽l2弘％(4．21)(4．22) 长安大学硕士学位论文利用平均方法计算九缎，得出：‰2薹器(4．23)②判断矩阵一致性检验从判断矩阵A导出权重向量时，要求矩阵A具有一致性或偏离一致性的程度不能太大，否则导出的权重不能完全反映各元素之间的相对重要程度。由于客观事物的复杂性和人认识上的多样性，这样利用求权重方法求出的权重才能正确反映各元素之间的重要程度。因此在求权重之前，必须对判断矩阵A用下列指标进行一致性检验。一致性指标CI随机一致性CR式中CI：k二竺聊一1(4．24)CR：一CI：血二竺RI伽一1)彤九Ⅲ——矩阵A的最大特征值(4．25)m——-矩阵A的阶数RI__平均随机一致性指标(由表4．5查取)一般情况下，当CR=0．1时，认为判断矩阵具有满意的一致性，可以进行层次单排序；当CR=0．1时，认为判断矩阵的一致性偏差太大，需要对判断矩阵进行调整，直到使其满足CR=0．1为止。只有对问题中的所有判断矩阵的一致性检验都合格后，通过层次单排序得到的结论才是合理和有效的。表4．5平均随机一致性指标l阶数123456789R10．00O．580．901．121．241．321．411．45根据数理统计理论，只要矩阵A与其特征向量w之间检验具有随机一致性，那么W即为所求的13个指标的权重分配向量，其中W的元素M代表各个指标相于其上层隶属指标的权重。准则层P的指标权重向量记为W‘P’t(MMw3)，其中M(s=1，2，3)为39 第四章程序化实现城市污水处理工艺比选方案准则层第s个指标只相对总目标V的权重。同理，指标层M的指标权重向量记彬‘M’=(M，嵋：，⋯，M：)，其中P为隶属于指标B的指标层指标的总数。4．3优化决策模型针对本文建立的污水处理-rE方案指标体系，基于其定性与定量相结合、多目标多层次、同时模糊性和灰色性共存的特点，本研究建立了多层次的模糊灰色耦合模型如下：参考方案可以是一个虚拟的最优方案，即理想状态下出现的最好方案。考虑到经标So。‰l‰，⋯，‰)=(1，1，⋯，1)(4．26)根据灰色系统理论，可确定参考方案的指标序列So与备选方案的指标序列S，在各亭，。—m—ir—,Fm—in—x—o—,T--—Xi,j．[=_+—O—．S—m—a—xlm—a—x—lx—o]．『__-X,j]，f；1"2，。朋，j『；1，2，。以吾』2———1：云了：jiT：面i}二弓夏I二；：i=：：丁’‘21’z”。朋’J2Lz”‘以(4．27)min叩h一％l_0(4．28)可得：。，．、0．5maxmaxl％，一勃I耶卜『再晦确㈡29，综上可得出隶属于准则层指标只的指标层指标的关联度矩阵为：兀s一基。(1)皇：(1)岛0)(3)计算准则层指标关联度戋。(2)袅：(1)岛(1)(4．30) 长安大学硕二卜学位论文为：设准则层指标只所属的指标层指标为Mf，则可得各个指标Mf之间的综合关联度瓯=影Va(M)x丌。=(嵋。岷：⋯％)×关．(1)关：(1)皇。(1)皇。(2)象：(1)皇。(1)⋯虽。∞)⋯皇：(1)：(瓯(1)，6，(∞，⋯，瓯(聊))对6，(f)(s=1，2，3)进行标准化处理，得出准则层指标的关联度矩阵为：兀。=(4．31)￡。(1)￡，(2)⋯￡。(所)l￡：(1)爵：(1)⋯邑：(m)l免(1)毛(1)⋯免沏)l(4．32)￡吲O)是由6，(f)标准值与相应序列的标准值计算而得的关联度。(4)计算综合关联度综合关联度计算如下：亭=形‘P’×兀’=(M％嵋)×￡。(1)毛。(2)⋯￡。∞)￡：(1)￡：(1)⋯邑：沏)‰(1)毛(1)⋯毛∞)(4．33)综上，所谓关联分析即通过比较序列和参考序列曲线间的相似程度来判断其关联度。两条曲线越相似，表示两者关联度越大，即备选方案与参考方案越接近，反之关联度越小，即备选方案与参考方案相差很多。因此，最佳方案就是综合关联度最大的方案。概括地说，本研究建立的多层次模糊灰色耦合模型具有如下特点：(一)采用多层次多因素评判，在反映方案的实际特性上较单层次评判更准确。(二)各方案中定性描述的因素指标用模糊数学中的隶属度进行量化处理，通过把定性指标量化，并与定量指标相结合，应用特定的数学方法得到混合型的量化标度．综合关联度，由关联度值的大小来评判方案的优劣，因而具有一定的科学性与实用价值。(三)用实际方案序列与参考序列(理想方案)的综合关联度来评判优劣，概念清晰，方法合理，结论科学，更符合实际，且应用方便。41 第pq章程序化实现城市污水处理工艺比选方案(四)优化模型中引入了模糊数学的灰色关联分析法和工程优化中多目标决策思想，并对各评价指标应用了权重的概念，其与现行的城市污水处理厂可行性分析中以经济数据为主的方案选择相比，更能客观地反映系统要素的全面影响，使评价结果更为科学合理，为污染源控制方案的优化选择提供了较好的科学依据。4．4本章小结本章分别介绍了计算模块的原理和在层次分析法基础上引入的优化决策模型，利用层次分析法确定权重，并对数据进行定量化和标准化处理，最后计算综合关联度。同时给出了模型原理、具体的流程和算法。42 长安大学硕上学位论文第五章城市污水处理综合比选软件系统开发5．1软件系统概述程序化实现城市污水处理工艺综合比选的软件是以计算机为手段，综合整理城市污水处理工艺的各项相关内容，由计算和比选部分组成，通过人机交互功能实现城市污水处理工艺的构筑物计算和经济技术指标分析，确定比选因子后结合开发的比选模型利用计算机最终快速实现工艺的比选。污水处理工艺方案众多，不同的工艺有不同的特点和优势；在选择过程中需要考虑经济、技术等众多因素，同时不确定因素多，某些技术和管理问题难以用定量数学方法描述；但选择过程又必须十分细致，基于这些特点如果用手工计算会花费大量时间和精力。因此笔者开发了污水处理工艺综合比选的计算机软件，利用计算处理信息量大和利用广泛的特点，实现在本学科领域工作科学、快速、高效的目的。5．2软件系统的设计框架5．2．1系统设计目标系统的总目标是在污水处理工艺计算的基础上结合研究的优化模型实现最终的工艺比选，开发出使用灵活、方便、实用的应用软件。同时，软件应符合国家现行的政策，适应污水处理工程行业特点，满足行业规范要求。程序数据的输入输出界面清晰，直观，操作使用方便，利于推广。具体目标如下：①建立查询功能，方便决策者对各种工艺情况的查询。②实现计算功能，通过人机对话模式，通过输入相关参数使计算机快速计算结果。③建立比选优化模型，并用计算机实现其整套比选，显示最终的结果。④通过计算机技术在决策中的应用，减少了复杂的手工劳动，从而简化和缩短评价过程，高效率地完成工艺优选决策。5．2．2系统设计思想本系统软件的设计是在大量调查研究的基础上，借鉴了众多系统软件的先进与不足，针对污水处理工程的特点而研制开发的。设计采纳了许多先进的设计思想。①模块化设计将系统分为若干个相对独立的模块，每个模块分别完成不同的功能。采用模块化设计可以使软件结构层次清晰，容易设计、阅读和理解，也便于调试，有助于提高软件的可靠性和可修改性。 第五章城市污水处理综合比选软件系统开发②可视化编程技术选用可视化制作软件Dreamweaver。Dreamweaver是一款专业制作HTML页面的软件，能提供组件的可视化编辑，同时又能提供HTML代码编辑功能，在很大提高页面制作效率的同时保证了页面风格和美观程度。③数据库技术针对计算和比选活动中信息量大的特点，采用数据库形式管理各类数据和公式，既有利于数据的维护、修改和保存，又有利于用户的查询和分析，同时为不同程序之间实现数据共享奠定了基础。④开放性设计系统的开发考虑了用户将来对系统进行扩充和修改的需要，只需添加新模块、新信息或修改相应模块即可实现对系统的升级，而不需要将软件核心程序重写。5．2．3系统结构设计本软件系统由计算和比选两大部分构成，包括数据库系统、人机交互系统、计算平台、模型库系统。以下做详细介绍。①数据库系统为了便于用户使用，本系统设置了数据库部分，对于计算和比选有关的数据和信息提供统一的组织和管理。例如工艺信息查询等功能。②人机交互系统本软件系统设计操作界面友好，方便易学，以用户为中心，具有以下一些基本功能：1)用户可根据自己的意向以及系统信息提示输入或选取相关参数，如采用的方法以及相关的信息、参数的选取等都可以通过人机交互方式直接输入。2)能够对于输入的命令数据进行必要的正确性、合理性以及有效性的检查。3)对于系统运行的结果能够加以显示、打印，并附有必要的说明。③计算平台通过参考《室外排水设计规范》和大量的污水处理厂设计手册，综合了污水处理计算的方法并通过计算机实现计算，利用人机交互的方式，用户可输入相关参数点击计算即可得出结果，对于有用的参数可进行保存。④模型库系统 长安大学硕士学位论文为了解决比较复杂的决策问题常常要借助某些定量化模型描述【82】。本程序应用到的数学模型是多层次的模糊灰色耦合模型。首先通过对方案对象的分析，建立结构模型，利用AHP法计算出各层次权重，最后通过计算综合关联度得到各方案的综合评价结果。5．2．4开发工具的选择本系统在设计初期即被定位为开放式系统，目的是希望在系统开发完成后能供大多数人使用。考虑到信息的共享、存储、更新、统计等各方面的需要，系统被设计为B／S架构。B／S架构是一种WEB应用架构，其特点是基于浏览器为用户提供友好的交互界面，通过用户与后台的数据交互，为用户提供各种实用功能。使用B／S架构，不存在软件版本更新后的分发问题，服务器端一次性更新后，所有用户都能使用到最新版本的功能。由于是基于B／S架构的应用，我们选择使用主流的WEB应用开发语言一JA、，A。JAVA是纯面向对象的开发语言，在WEB应用方面有着相当强的优势，是目前开发WEB应用主要采用的技术。由其衍生出的一系列技术框架，大大简化了开发过程，使得在开发时能将精力更集中在功能和逻辑之上，避免了程序结构带来的繁杂性。在界面设计和制作方面，采用所见即所得的可视化制作软件Dreamweaver。Dreamweaver是一款专业制作HTML页面的软件，能提供组件的可视化编辑，同时又能提供HTML代码编辑功能，在很大提高页面制作效率的同时保证了页面风格和美观程度。在计算算法和计算逻辑实现方面，JA、，A语言是面向对象的高级语言，在桌面软件，WEB软件，服务器软件甚至三维软件方面都有很大的应用，对于复杂算法，繁复逻辑等各种需求都能处理的非常得心应手。对于本系统，虽然界面要求相对较高，计算较繁复，但核心算法复杂性并不高，所以用JAVA语言处理起来还是绰绰有余的。5．2．5系统界面设计界面设计以用户为中心实现人机交互，操作界面友好，方便易学。鉴于互联网的快速发展，程序全部采用网页界面，具备良好的操作环境，同时便于用户正确理解和操作。采用动态链接的方式，用户可根据提示在完成一步操作后进行下一步操作，如下图5．1所示。进入主页面之后可注册登录建立新方案，如图5．2所示。45 第Ⅱi#m日m处g综☆【匕±#件§统RK：j⋯⋯目，-，．^√i*∞嘲0㈣∞㈣∞。$ew¨c5々’’～。融j鼢”＆i丝s盥mq=多鲫萝7乡了BE女壮i羔t勤’}§器㈣g碰*z¨☆#《!卫＆韭S±—!Ⅱ*gi甜1**§R＆!nS蛆一圳”‘f?r781女女4自m＆il墨¨㈣“wo¨“m，I图sl系统主页面图5．2创建新方案当创建新方案成功之后即可在工艺流程中查询相关信息，如图5．3为初沉池的相关资料．图5．4为反应池的相关资料。用户选取后点击右边的“添加工艺流程”按钮即可成功添加此构筑物并转入计算平台进行计算。 *安人学艟J‘学位论立W77_3篙意拳“4●¨l⋯mIⅢ⋯一l【￡aa一一MEiiEttⅡⅡⅡ§蛳娃扯●蝴啦≈删，÷o幽口g±＆目￡盟图￡3构筑物查询坤，79；竺警。：：暑“4●a^t⋯虹t胡⋯■∞tI瓯aim^o4，如-～⋯-mg§I■■■■_性t⋯L⋯⋯L■一¨“船b㈣^⋯s∞’^⋯m^～”黼{黼I⋯“o“““i￡：器；；；∥“Ⅻ⋯ⅧⅨⅢⅢ■“_I⋯，■“_Iz⋯"qIz‘n图50反应池查询当在系统中完成每～步构筑物的添加之后即可对所选构筑物进行计算，如下圈5．5为格栅计算页面。豢燃 第Ⅱ$城市日水处4综e№进软件系统开笸恬棚设计计算断i及形扰系数：‰∞；Em3最丸±”流量q栅前水浑h趣高h2(m’3／s、‰)(∞温计参数栅每竞庄s安装角度*进水渠宽B1(m)(度)∞硼条问蹲数十*}自*hlhl=c!⋯栅槽总高废什■镕幂格铷怒即。(n_lJ¨n栅恬e长度。¨Ⅲ+lo+o*堕LmJzg口每日栅埴量w弘堑1竺0010旦K盟固圈匿蜀栅磬问雕b(：【ln)息变化系数K圈5j格橱设计计算页面在方案经济技术比选页面，用户根据需要选择的工艺将显示在第一行的列表当中，如下图5．6所示，该用户选择的是A20、三沟式氧化沟、厌氧一单沟式氧化沟和SBR法。随后根据提示选择相应参数。⋯r’h。一^_w_⋯1，^‘坶7，掣方案经济技术指敖t_g№#目脯啭魏§鼹糟s喘一：嚣i裟嚣+!Ⅱ4王互±t!盟t锄∽■t础蛐一，n，1㈣⋯，H塑———————————————————————————————————————————————————t!!!—_!∑—I一圈5．6确定方案页面对于权重计算判断矩阵的输入采取选择参数的方法，为了减少用户选择的复杂性，根据矩阵的特点，系统设置了自动显示矩阵下三角数据功能，当用户选择了上三角对应鬻一呱咋卧旺峨警警一“芝鬻畦公㈥呵 长安大学砚±学位诧女的数字后．例如第一行第三列用户选择占地与投资的相对比重为3，则在第三行第一列系统自动显示其为i／3。如图57所示⋯)4-_1’。E^。hm’+“⋯0Ⅱ●o#^-_A)_h⋯’}t—t⋯r⋯”∞／，0j’：^：嚣”“。。。。，。二请输入＆济指标权重劓自矩*#^m-r6ta=。：’，?■鍪⋯“Pod≈图5．7经济指标权重选择页面录入矩阵进行权重计算时，若通过一致性检验不通过，说明矩阵录入有问题．系统会提示用户重新输入，如下图5．8所示。一⋯⋯～a“～nz’■⋯}⋯⋯T^0*ho⋯。--一⋯H≯”伸，，』j慧?。．i：：”～。。⋯，!!：。请输^m则层杈重判断矩#∞Ⅱ出Eii掣￡￡舢t珊■啦啦r⋯：¨o“1i衄±∞i!盟世—————————●￡!!—』＆固5．8录入矩阵错误信息 第五章城市污水处理综合比选软件系统开发5．3软件系统功能介绍(1)数据库模块软件整体运行过程当中需要调用大量的数据信息，主要包括一下几类：①用户登录的相关信息，例如邮箱、密码等都将保存在数据库里。②工艺介绍以及工艺的相关信息和每种构筑物的信息都保存在数据库里，在进行工艺信息查询、构筑物计算以及工艺比选的情况下系统会对数据内容进行调用。③工艺计算后用户需要保存的数据系统也将保存在数据库里以备查询和调用。④工艺比选评价过程中需要输入的专家判断数据信息，即录入判断矩阵中的数据和后续的比选结果，系统都将保存在数据库里，且支持其修改、保存、删除等功能以实现对数据的维护。(2)计算模块系统收集了污水处理过程当中构筑物的信息和相应的计算过程，按照污水处理的过程从格栅到沉砂池、反应池、二沉池到污泥处理部分，都设计用计算机完成其计算过程，用户只需输入相关参数，点击计算按钮即可完成计算后并保存结果。图5．9和图5．10、5．11分别为相关构筑物的计算页面。用户可根据需要，通过输入相关参数，点击计算，即可得出结果，如图5-9所示为平流式沉砂池设计计算页面。同时在同一计算页面当中用户可根据实际情况选择自己需要的参数进行计算，在数据库没有搜索到相关计算公式时会显示NaN，表明没有相应的计算结果，如图5．10所示，在平流式沉淀池的计算当中，用户没有输入关于污泥部分所需容积的计算参数，系统将不会显示相关结果，而除此之外的计算结果都将准确的显示出来。同时清空功能便于用户及时修改所需参数和计算结果。(3)优选模型处理模块利用层次分析法构造判断矩阵，进行有效性检验，计算权重和关联度，得出比选结果，并完成排序和分类，并保存数据内容，还可以载入已有的评价结果文件实现对各级计算结果数据的浏览。(4)自动显示结果模块为了便于用户操作和加强本软件系统的实用性，在最终结果显示时，可根据用户需要选取不同图形(直方图、饼图等)展示结果。 平淌碰"瞄￡计计算：@*’t目_0iw蝻2絮ji”5嚣。¨I镕^a％nLM75nnB《*wM镕u∞067x％g”雌矾HJ仙l+h2+b3148z蚪M$虢V_十∞4赫!r，．二。17R##i口t。赫4#B秣”％。生。口2+“q+b?)o2臣El囱哩!19圈圈量，平流式沉砂池设计计算页面a*§k4”’：：‘哪。：黑曼。8黑8’13。2D’5D3酱瑟擎氅i墨警⋯删*，一慧d1⋯。。。；。目％㈩⋯⋯^*¨㈨f日f∞3622口045搿?一=譬带鲁；等Ez；碍(^+^+圻孑0蛐锹2嚣善“h21·I—n⋯r]67"⋯f⋯hmmlDol⋯ml∞∞M一4⋯_u％：(!些)《÷。mIm￡I—i镕硝№圈5．10平流式沉淀池设计计算页面酱。≯了≯葡，m耄c"M点器嚎竺～ 一塑!!!!!丝丝坐丛笙堕——————一祀o&＆池设计"算30虢。4t嚣”一勰“善器躲m粉s．嘲?驴鼍豢鬓j‘絮g臀∞S”“16￡磐””‘—一sm⋯“”。。一⋯一喘P一—一m％¨】l蔷$⋯j一5。《i㈣“l《=—oolQ(1,v,-v厂,)-01“一K2号勰掣*Ⅱ“一“2‰≯RⅢ‘；学：xw，=x“*p口矿4’l●奶*静⋯嚣麓!豸*嚣嚣：="目¨nM口t峭k一一《Ⅲ“!啤。a*mgRn忙oomd¨m融“’⋯48越5”冀m1广*ignI褐图5．UA20反应池设计计算页面5．4本章小结本章重点介绍了城市污水处理综合比选的软件系统，其中软件的设计框架中包括系统的设计目标、设计思想、结构设计、界面设计和开发工具的选择。通过对软件各部分功能的介绍重点展示了计算模块的实现过程。 长安大学硕士学位论文第六章污水处理综合比选计算实例6．1设计规模及进出水水质通过对某市城区污水监测数据进行汇总分析，该污水处理厂设计规模10x104m3／d，为了确保污水处理厂建成后在各种不利条件下出水都能长期稳定的达标，最大的发挥其环境效益，设计进水水质以现有的监测进水水质为基础，按适当留有余地的原则确定本工程进水水质如表6．1所示：表6．1进水水质确定BOD5200mg／LCODc，450mg／LSS250mg／LNH3-N40mg／L耶6mg／LTN50mg／L污水处理厂的处理程度是影响处理厂投资及常年运行费用的重要因素。而污水处理厂的处理程度是由最终受纳水体的作用、功能和保护目标所决定的。所以根据《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918．2002)及环评结果，确定污水处理厂出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级B类标准。出水水质如表6．2所示表6．2出水水质确定BOD5毛20mg／LCODcr‘60mg／LSS‘20mg／LNI-13-N考8mg／L口‘1．0mg／LTN考20mg／L6．2处理工艺方案选择(1)进水水质特点分析和出水要求进水水质特点和出水水质要求，是决定污水处理工艺的前提。BOD5和COD是污水生物处理过程中常用的两个水质指标，BOD5／COD值评价污水的可生化性是广泛采用的一种最为简易的传统方法。一般情况下，BOD5／COD值越大，说明污水可生物处理性越好。目前国内外多按照表6．3中所列的数据来评价污水的可生物降解性能。53 第六章污水处理综合比选计算实例表6．3污水可生化性传统评价数据BOD5／CODG。>0．45>0．3<0．3<0．25可生化性好较好较难不宜生化本工程污水处理厂进水水质BOD5／COD=0．44，属于易生物降解水质范畴。(2)碳氮比本工程设计进水水质TN约为50mg／L，要求出水NH3一N=8mg／L(水温na>12*C时)；=15mg／L(水温<12"C时)。从进水水质分析，总氮还是比较高的，如通过硝化反应将NH3-N降到8mg／L，除了活性污泥生物合成消耗7～8mg／L的N外，至少将产生34mg／L的N03．N。而N03．N含量过高的活性污泥，对系统处理效果和运行的稳定性具有很不利的影响。首先是污泥容积指数高，沉淀性很差影响固液分离效果；其次，进入二沉池的N03．N将在池底进行反硝化，生成的氮气在上升过程中会造成漂泥现象，将大量颗粒杂质带到水面，使出水水质SS含量提高，并进而导致TP、TN、BOD5和COD含量的提高。因此设计上应考虑具有足够的反硝化能力。而系能否完成较充分的反硝化，除了外部条件，还取决于进水的碳源是否充足。因此在选择污水处理工艺前要对进水的碳源情况进行分析。碳氮比是鉴别能否采用生物脱氮的主要指标，由于反硝化细菌使在分解有机物的过程中进行反硝化脱氮的，在不投加外来碳源的条件下，污水中必须有足够的有机物(碳源)，才能保证反硝化的顺利进行。一般认为，BODs／TN=4，才可认为污水有足够的碳源供反硝化菌利用，本工程TN为50mgrL，BODs／TN=4．00，碳源基本满足要求，设计上应注意采取适当措施。(3)除磷污水处理厂出水标准中对磷的要求为：出水磷酸盐(以P计)=lmg／L。因此在本工程设计中需要采用生物法除磷与化学法除磷相结合的方法以强化除磷效果，以稳定达到污水排放标准，即出水中磷酸盐含量=1．0mg／L。根据以上分析，本工程可以采用生物法对污水进行脱氮处理，采用强化二级处理的污水处理工艺。污水处理工艺是污水处理厂的关键，处理工艺的选择是否得当，直接关系到处理厂出水水质、运转是否稳定、运转成本的高低和管理的难易。因此，必须结合实际情况慎重的选择适当的工艺。 陆安大学硕i{位论文在本系统选取的计算示例中，按照某城市污水处理厂工程规模为]0x104m3／d二级生化处理并且有除磷脱氮的要求，并根据本工程确定的进出水水质要求，根据实际情况考虑选定A2／O、三沟式氧化沟、厌氧-单沟式氧化沟、SBR法作为备选工艺。6．3系统实现演示用户打开页面后，通过邮箱注册后进入系统，如图6．1所示。进入系统后可根据需要建立自己的比选方案。■，*P≯嗡=!；=：≮嚣=·、、．、．．．!÷t⋯·I———一，＆i』型￡E龃t±啦＆瞰∞L⋯一M&t№p00a02，a12{图丘l注册系统当新建一个方案后，就可以在数据库中查找所需的工艺信息，确定之后即可进入比选模块，如图6．2所示。 第六苹污东处理综古【匕进计算实例图6．2新建方案用户根据实际情况按照提示输入和选取相关参数和判断矩阵，系统会自动计算出关联度，显示比选结果。考虑到用户使用的方便性，对于不确定性指标的专家评价提前写入数据库，用户只需按照需要选取即可。本算例输入结果如图6．3至图613所示：叵=互===卫=—●■■■■■■■■●——●■■■■■■■■■■=l一‘’¨jt一一Hqor}阱。’J一1，’^‘，f-j”一。■’⋯oz”济一，￡、1。#＆_目*#月^2_％i麓器糟％《M1Ⅲ目＆t(^i)m62【}∞am758fo⋯2＆口t}(7／i)T5”17"8】2tm)M36t目n(h)“”【【1a】】o，"oD¨4l■≠＆t}R!十i“：+±。．M5^*“4＆}t二^-Rit·‘"6运行§￡tR一*·a一眦￡^*t‰·a-R-t-⋯8H*t^Ⅱ＆十=#．R．日．t．女Ⅱt咖眦t4盟驰。一。l鲤d￡itK2盟图63录入方案指数潺豢 长i人学碗}。{位盹立进入判断矩阵页面，根据工艺具体情况针对每个指标写入工艺优劣的判断矩阵，根据第四章建立的模型原理。输入判断矩阵如下图6．4所示：⋯～一口⋯～。●。”“’』|‘，■I^一^‘¨“{_(∞一ⅡcJ⋯^l蜥’--·_⋯IJco’协，7乜：?。：嚣⋯1⋯⋯一*镕输^技术性《☆镕“蕈“《m*Iq⋯，#“·。r，，；。；m、}m-’gm一、，§tⅡ=!㈣!⋯b^～一}；u‘1．；M——o一一图64录入技术性能指标权重，兰‘!生一一——上——————一一———2：三二三二竺兰兰!竺W77毡篙羔嚣8一⋯一m请i^技$性能指标权重判断≈目。聃靛#*髓图矗5技术性能矩阵一致性检验融 第^章搏水处g综☆№选}1算实例蛐"_j竺孑。j：嚣“”‘请输A技$性能指标权重判断矩群^一『m，，·一{t—z～，，；m一-i}m⋯，§口!萤圈6,6技术性能矩阵计算结果(注：图中“氮磷”指氮磷去除效果，“稳定”指运行稳定性，“污泥”指污泥处理效果“成熟”指工艺成熟性)坩77毡=。j嚣””请输入＆济指标权重判断矩辟㈣Ⅲ$Em!㈣：川i业±2i2』盟图6．7录入经济指标权重 K虫^学硕t学Ⅱ论文旺=墨墨2墨墨，—■■■——●■●——●■——●●■■_z．：=葺‘、，n、?t⋯nw⋯～=H⋯u^⋯～T^。～⋯ft-·口^∞：Ⅱ一H，，7毡=赫蔷”’一⋯。。⋯，，^％^4*m杯“m～*≈*Z—————————————一～—!一图6．8经济指标矩阵一致性检验⋯⋯⋯⋯H日二兰』!竺三一⋯～¨，7毡篙意嚣”4请辅^经济指标权重判断矩阵口目f憎x呐．1“15M：m】m，￡gi，ii!雎￡咖t蛐^啦盟”’1¨¨㈦tp⋯^图6．9经济指标矩阵计算结果(注：图中“投资”指项目投资，“运营”指经营成本，“占地”指占地面积) 辩^章“水址删综e【匕选计算蛮圳‘●-‘●。+7_r⋯口⋯⋯二～=1⋯^t岬蛐，，oj：；。焉毒””请犄^准则层捉重判断矩辟!目nⅡⅡⅢEi∞㈣㈣r。}蛐雕ot＆Hm＆图6．10录入准则层矩阵‘。十‘H。“‘’⋯⋯⋯⋯"^～目-J—tm一⋯“‘O，，■j=：⋯⋯一”一⋯!二·m箱入准则居投砸判％m阵nHn“∥、；■：；口卿⋯l⋯Ⅲ’‘t·s，。Iz_￡．ⅨⅢ№№$r，⋯。㈣i”Ⅱ圈6．11准则层矩阵计算结果蛐咄一一豫州!咖n：，m，mn⋯∽ 长安火学顿±学位*立o，一⋯一一，一一⋯⋯Imm"r7毡篙嚣一指标层指标值标准化处理及关联度计算袁i”■#xqq帅．■■■■∞⋯⋯⋯¨⋯W’M2l∞0％0月0*1∞0⋯⋯⋯～I‰HM21∞l∞⋯w口∞l口。口0⋯⋯⋯lsT】⋯∞⋯760"1∞口7∞0一⋯～“∞m】。。mT⋯6l∞0*0B0⋯≈1～⋯19”¨m1∞t01∞l∞0”0370L啪1～⋯1}71。w1∞tf81。o】∞0n0604t～～～抽{¨∞1∞078⋯，31⋯Ⅲ0～3⋯日∞7P3⋯∞0％1∞0⋯％0‘Ⅱ1㈨0⋯4≈l唧⋯{±』掣Ei捌■i±tI蝴鲤，·l墟a≈imⅢ世!!—————————————————————————————————n田6．12指标层关联度计算结果匠蜀誓=墨墨墨■—■■■■■■■■●●■●●■■■■■■I苗．it茸¨⋯w⋯un_"·．+一㈣⋯^m"。jt-mI-∞。蛳，，』j：?品：0“”“⋯⋯⋯．准尉层指标关联度计算表⋯。。掌‘‰⋯“：尝气⋯；“：。．*P1l㈣t⋯I"⋯n9TOl㈣*⋯0t*l删日js0"10⋯啪nl⋯∞0t⋯0⋯洲#7l⋯q∞1日68】I⋯6⋯∞”1⋯∞I⋯∞0⋯432l⋯q_，?0#，1㈣4180⋯’5’1』Ⅱ型＆L些!地!继№魑蚋，tl雌出目』Ⅲi丝；。——⋯——，⋯一图E13准射层关联度计算结果对于计算结果，本例采用柱状图显示，如图6．14所示。从结果显示来看，厌氧．单沟式氧化沟得分最高，通过本系统的演示，最终完成了工艺比选过程。部分计算程序见附录。 第六章日水处月综台比选汁算实d一⋯⋯⋯■h■．，’“。，⋯⋯’圈6．14计算结果界面根据综合关联度排序结柴，4种工艺的排序为；厌氧．单沟式氧化沟．÷A2／o法_三沟式氧化沟_sBR法。困此．对该城市污水处理厂而者，通过系统计算，厌氧-单沟式氰化沟为最佳方案。从准划层指标的权重町看出．经济效益的权熏最大，技术性能的权重次之，倍理效益的权重虽小；而隶属于经济效益准则的指标层指标中，又以项目投资颂的权重最大，占地由l积和经营成本次之；隶属于技术性能准则的I一艺成熟性和运行稳定性两项指标的权重品大，氨磷处理效果和污泥处理效果次之。山丁厌氧一单沟式氧化沟各项技术性能指标优于其他3种上艺方案，在项目投资额十H茬不大的情况下，受指标权熏的影响，使厌氧．单沟式氧化沟的综合关联度大于其他3种方案。A2，O工艺的项日投资略高于-一沟式氧化沟工艺，但是它的经营成本和占地面积要小得多，T艺成熟度也优于后者，在评价指标权重的影响F，A2／O工艺的综合关联度要高十_沟式氧化沟工艺。SBR法在污泥处理效果和工艺成熟性上都相对较差，在氮磷去除和运行稳定性上也属P般，因此在评价指标权重的影响下，综合关联度虽小。 长安火学硕一L学位论文6．4本章小结本章通过实际算例演示了本系统实现工艺比选的全过程，从结果分析，NXN[48】矛n[831的结果～致，但是利用计算机人机对话的模式，快速的实现了工艺决策过程。 第七章结论7．1主要成果(1)搜集整理了常用污水处理工艺的资料，对其发展和优缺点进行了系统分析，在城市污水处理工艺选择的基本原则指导下，提出城市污水处理工艺优选决策的指标体系。简单归纳了常用的工艺比选方法，对几种方法的原理进行了描述，并选择层次分析法作为本文模型建立的基础。(2)以《室外设计排水规范》(GB50014．2006)为指导，综合大量污水处理厂设计手册和资料，对污水处理厂构筑物特别是反应池的计算以程序化实现，即以人机对话的方式通过用户输入参数，快速实现计算结果。减少了复杂的计算过程，大大降低了工作量。(3)运用综合评价的思路，建立了多层次的模糊灰色耦合模型，采用系统工程学中比较成熟且较为流行的层次分析法(AMP)，建立评审的递阶层次结构，科学地给出各层次的指标的权重，再运用灰色系统理论的学术思想，对评价系统中的某些定性指标作灰数白化处理，然后用灰色关联度分析法对备择工程方案的技术经济指标进行灰优势分析，形成一套客观的工程方案优化方法。(4)使用主流的WEB应用开发语言一J趟，A。因为JAVA是纯面向对象的开发语言，在WEB应用方面有着相当强的优势，同时在界面设计和制作方面，采用所见即所得的可视化制作软件Dreamweaver。Dreamweaver是一款专业制作HTML页面的软件，能提供组件的可视化编辑，同时又能提供HTML代码编辑功能，在很大提高页面制作效率的同时保证了页面风格和美观程度。总体采用开放式设计，通过人机对话方式自动形成评价系统，计算机在后台计算，直接显示结果。从而为污水处理工艺的优选提供先进的手段，提高了工作效率。7．2建议与展望(1)本系统的计算模块可为污水处理厂构筑物的计算提供平台，建议能将技术经济投资估算引入，建立设备查询库，通过计算机程序实现更多的量化指标。(2)建议在今后的研究中加强比选过程准确性和可靠性的力度，运用运筹学的方法使评价过程更科学。(3)建议将本系统的数据库不断完善，考虑将系统与工程制图软件CAD联系，最终实现污水处理厂设计系列软件的实现。 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附录(1)比选过程计算部分，Java实现附录／／矩阵数据标准化函数publicstaticdouble[][】standardization(double【砌s){doublematrixMin=getMatrixMin(s)；doubletemp20：double[][】standardizationResult=newdouble[s．1ength][s[0]．1ength]；for(inti=O；i(3)构筑物计算，JavaScript实现①格栅设计计算varn；vatB；Vathl；vatL：vatH；VatW；functioncountN0{／／alert(O．value)；／／alert(a．value)；／／alert(a．value／180)；／似ert(Math．sin(a．value／180))； 附录／／alert(Math．sqrt(Math．sin(a．value／180)))；varup=1000+Q．value+Math．sqrt(Math．sin(Math．PI+a．value／180))；186／／alert(up)；vardown=b．value阜h．value+V．value；／／alert(down)；／／alert(up／down)；n=Math．ceil(up／down)+1；textn．innerHTML=n；’functioncountB0{／／alert(s．value)；／／alert(n)；／／alert(b．value)；B=(s．value’(n-1)+b．value’n)／1000；textB．innerHTML=ForDight(B，2)；)functioncounthl0{／／alert(beta．value)；vareps；if(beta．value!=1．oo){eps=beta．value+Math．pow(s．value／b．value．4／3)；)else{vattempb2parseFloat(b．value)；vattemps2parseFloat(s．value)；vartemp=((tempb+temps)／(0．64‘tempb))-1；eps=beta．value+temp+temp；】．hl=eps’v．vahe’v．value+Math．sin(Math．Pl+a．vahe／180)·3／(2‘9．8)；texthl．innerHTML=ForDight(hl，2)；’functioncountLO{alert(B-B1)；alert(Math．tan(Math．PI·20／180))；varLI=(B·B1．value)／(2·Math．tan(Math．PI+20／180))；alert(L1)；／／alert(B1．value)；／／alert(B—B1．value)；varL2=L1／2；74 长安大学硕士学位论文alert(L2)；／／alert(h2．value)；varht5parseFloat(h．value)；vath2t2parseFloat(h2．value)；vatHl=ht+h2t；alert(H1)；L=LI+L2+I+O．5+(H1／Math．tan(Math．PI‘a．value／180))；textL．innerHTML=ForDight(L,2)；}functioncountH0{#alert(h．value)；／／alert(hi)；／／aJen(h2．value)；Vatht=parseFloat(h．value)；vath2t=parseFloat(h2．value)；H=ht+hl+h2t；textH．innerHTML=ForDight(H，2)；)functioncountw0{W=86400+0．value·W1．value／(1000+K．value)；textw．innerHTMI一=ForDight(w，2)；)functioncountanO{countN0；countB0；counthl0；countLO；countH0；countw0；)functioncleanAll0{textn．innerHTML=””；textB．irmerHTML=””；texthl．irmerHTML=””：textL．innerE【TML=’’’’；textH．innerHTML=””；textw．innerHTML=””；Q．value=⋯’；h．value=””：h2．value=’．t．：75 V．value--’”’：b．value=’t．．：s．value=⋯’；a．value=””；B1．value=．．tt；W1．value=”；Kvalue=””；n=O：B=0：hl=0；L=O：H=0：w=0：eps=0；)functionForDight(Dight，How){：．。．w一‘(10DightMathround(DightMathpo(10,How))／Math．poW{IU,⋯HOW)；=．●·w’returnDight；}②平流式沉淀池计算varA；varL．varB：varh2；functioncountA0{vattempQQ=parseFloat(OO．value)；vartempq2parseFloat(q．value)；A=(tempQQ卑3600)Aempq；textA．innerHTML=ForDight(A，2)；}functioncorinth20{vattempq=parseFloat(q．value)；vattempt2parseFloat(t．value)；h2=tempq搴tempt；texth2．innerHTML=ForDight(h2，2)；"functioncountVl0{vattempOQ=parseFloat(OQ．value)；vartempt2parseFloat(t．value)；vatV1=tempQQ+tempt’3600； 长安大学硕上学位论文textVl．innerHTML=ForDight(V1，2)；}functioncountL0{vartempv2parseFloat(v．value)；vartempt2parseFloat(t．value)；L=tempv+tempt+3．6；textL．innerHTML=ForDight(L，2)；)functioncountB0{B=A／L；textB．innerHTML=ForDight(B，2)；>functioncountY0{vartempo=parseFloat(QQ．value)；val"tempt2parseFloat(y．value)；vattempTY2parseFloat(丌．value)；va／tempKz2parseFloat(Kz．value)；VIII"tempCl2parseFloat(C1．value)；vartempC22parseFloat(C2．value)；VIII"tempp=parseFloat(Evalue)；vatV=86400事tempo奉tempTr事(tempCl-tempC2)‘100／(tempy’tempKz幸(100—tempp))；textV．innerHTML=ForDight(V,2)；}functioncountn0{vartempb2parseHoat(b．value)；VRI"n=B／tempb；textn．innerHTMLfn；}functioncountK0{vattempb2parseFloat(b．value)；varK=L／tempb；textK．innerHTML=ForDight(K,2)；】．functioncountY20{vattemph24=parseFloat(h24．value)；vattempfl2parseFloat(f1．value)；vartempf22parseFloat(f2．value)；V2=temph24+(tempfl+tempf2+Math．sqrt(tempfl+tempf2))／3； 附录textV2．innerHTMI_=ForDight(V2，2)；，functioncountY30{vartemphl4=parseFloat(h14．value)；alert(hi4．value)；vattempLl2parseFloat(L1．value)；alert(tempLl)；vartempL2。parseFloat(L2．value)；alert(tempL2)；vartempb=parseFloat(b．value)；alert(tempb)；V3=((tempLl+tempL2)／2)4temphl4’tempb；textV3．innerHTML=ForDight(V3，2)；】，functioncountH0{vartemphl=parseFloat(h1．value)；vartemph32parseFloat(h3．value)；vartemph42parseFloat(h4．value)；H=temphl+temph3+temph4+h2；textH．innerHTML=ForDight(H，2)；’functioncountAll0{countA0；counth20；countVl0；countL0；eountB0；countVO；countnO；countK0；countV20；countV30；countHO；)functioncleanAll0{textVl．i．nerrrrML=””：textA．innerHTML=””；textL．innerHTML=”；textB．innerHTML=””；textn．innerHTML=””； 长安大学硕．J：学位论文textICinner}ITML=””：textV．inneTHTML=””：textV2．inner}ITML=””：textV3．innerHTML=””：texth2．innerHTML=””：textH．innerHTML=””：textn．irmerHTML=”：q．value=””；Ha．value-””；t．value=’’”：h1．value=”：b．value=””：v．value=”’’：C1．value=”：C2．value=’．．．：Evalue=”；QQ．value=””；Kz．valuer’。”：fiT．value=’’”：丫．value=””；)functionForDight(Dight，How){Dight=Math．roundpight4Math．pow(10，How))／Math．pow(10，How)；returnDight； 攻读学位期间取得的研究成果【1】绳珍，关江，曹先仲，申松梅，刘颖，覃路燕二恶英的理化参数及其对人体健康的危害【J】．山东化工．2008，37(7)，12—14 长安人学硕士学位论文致谢本文是在导师高俊发教授的悉心指导下完成的，从论文的选题、工作计划和研究大纲制定以及全部研究工作中蕴含着导师的悉心指导与细致关怀。他对科学事业的执着追求，勇于创新和献身精神，鼓励着我不断前行；他的宽容大度，幽默豪爽为我树立了为人处事的榜样。在论文完成之际，特向导师致以最诚挚的谢意。您对我的教诲和帮助将使我终身受益。同时感谢西安市市政设计院院长王社平、陈远新工程师在研究工作中的细心指导和帮助；感谢长安大学马明芳老师的关心和帮助；感谢沈沉和师兄妹关江、葛丽萍、张倩、卢素娟、李昌科、王宇峰、汪超、汪齐等的支持和帮助，再次表示我真诚的感谢。感谢长安大学环境科学与工程学院各位老师对我学习和工作上的支持和关心。感谢我的家人这么多年对我生活和学习上的关心和精神上的鼓励!绳珍2009年5月 程序化实现城市污水处理工艺综合比选研究作者：绳珍学位授予单位：长安大学相似文献(10条)1.期刊论文张志斌.夏四清.赵建夫.杨殿海.饶应福.ZhangZhibin.XiaSiqing.ZHAOJianfu.YangDianhai.RAOYingfu化学生物絮凝工艺处理城市污水的试验研究-工业水处理2005,25(7)试验采用化学生物絮凝工艺处理上海市低浓度城市污水,分析不同聚合氯化铝铁(PAFC)投加量条件下的污染物去除效果,探讨化学生物絮凝工艺的反应实质.平行对比试验结果显示:化学生物絮凝工艺是一种化学和生物协同作用深度集成的污水强化一级处理工艺,在相同加药量条件下,该工艺对污染物的去除效果显著优于化学强化一级处理工艺;在总水力停留时间2h,污泥回流比33%,聚丙烯酰胺(PAM)投加质量浓度0.5mg/L,化学生物絮凝池各廊道的DO值分别为1.9～3.2mg/L、1.3～25mg/L和0.3～1.5mg/L的条件下,液体PAFC投加质量浓度为70mg/L(Al2O310.8%,Fe2O31.8%)时,化学生物絮凝工艺的出水CODCr、TP、SS和NH3浓度满足城市污水综合排放二级标准.2.学位论文顾小红以城市污水作补充水的工业冷却水系统微生物控制工艺的研究2003目前城市污水回用作工业冷却水的研究大都建立在对二级处理的城市污水进行深度处理的基础上,其处理费用高昂,所以城市污水回用作工业冷却水的工艺的实际应用进展缓慢.该文将经过二级处理的城市污水直接回用作工业冷却水,然后改进冷却水系统的水质稳定处理工艺,使之适应补充水水质改变后的新工况.冷却水系统的水质稳定处理工艺包括防腐、阻垢、微生物控制等.该文从工程应用角度出发,主要研究直接以城市污水作补充水的循环冷却水系统的微生物控制技术.3.会议论文蒲重良.简放陵高效A2/O处理城市污水技术结果初报2003采用高效A2/O技术处理广东南海市金沙镇生活污水，监测结果表明：CODcr去除率达到87％，BOD5去除率达到96％，SS去除率达到98％，NH3-N去除率达到88％，TP去除率达到82％，达到了国家规定的排放标准，而且工程投资158万元，与传统处理工艺相比，降低39％;直接运行费0.19元/m3，比传统处理工艺降低45％;占地面积620m2，比传统处理工艺减少57％。4.学位论文武学军西安市城市污水再生回用研究2005本文通过大量的调查、研究，对西安市供水、用水情况进行分析，并对未来几年西安市水量供需平衡进行了预测、分析，通过大量的数据，分析并指出了缺水给西安市带来的危害，同时提出了解决西安市水资源短缺的途径。在研究、分析了大量的国内外污水回用工程与实践基础上，提出了污水厂二级出水深度处理工艺，并对各工艺的适用性进行了分析，为选择适用于西安市生活污水深度处理的合理工艺提供了依据和参考。本研究根据西安市水资源状况、供排水现状、自然条件和社会发展状况等特点，提出了近、远期污水回用方案，并分别进行了工程投资估算和经济分析，同时提出了对利用再生水资源有效的行政、经济、技术性鼓励政策。5.期刊论文葛春鹏.李少春.GEChunpeng.LIShaochun利用城市污水作电站循环水补充水的处理工艺试验研究-西北电力技术2001,29(3)介绍了发电厂循环水补充水采用城市污水作为水源的处理工艺试验研究,结合城市污水特性进行了大量研究工作,确定发电厂可以利用城市污水深度处理水作为循环水的补充水水源,确定了一种适合于现场实际运行并保证电厂安全运作的循环水处理工艺方案,该方案已被委托方采纳为工程设计依据.6.学位论文张晓明城市污水回用于电厂锅炉补给水的预处理工艺特性分析与调试研究2005本课题对以北石桥污水厂的三级出水为原水，以“石灰软化、混凝沉淀、过滤、活性炭吸附、消毒、离子交换”为预处理工艺回用于电厂锅炉补给水的预处理工艺特性进行了分析与调试。结果如下：1.调试结果表明：通过“石灰软化、混凝沉淀、过滤、活性炭吸附、消毒、离子交换”等工艺处理，预处理出水满足：CODMn＜2mg/L，浊度＜3NTU，色度＜1度，阴离子表面活性剂＜0.5mg/L。预处理出水完全满足热电厂锅炉除盐系统的进水水质要求。表明原设计工艺是可行的。2.调试发现：该工程原设计溶药时间过短，药剂溶解不充分，混合反应池容积过小，混合反应效果差；斜管沉淀池的停留时间过短，导致了滤池反冲洗频繁，造成了水的浪费，采用降低实际处理水量的方法，将原设计水量由300m3/h降至230m3/h，达到了实际水质要求。3.通过调试得出的运行参数为：系统的处理水量230m3/h，石灰投量120mg/L，PAC投量60mg/L，PAM投量0.4mg/L，混合时间5min，反应时间15min，沉淀时间30min；过滤滤速8～10m/h，过滤周期6.5h左右；活性炭过滤器滤速7.0m/h，反冲周期8～10d，再生周期120d。4.西安西郊集中供热工程竣工之后，小时用水量可达1400m3，按每吨工业用水成本1.86元计算，每天将消耗水费将近6万元。如利用北石桥污水厂的三级出水进行回用，每年节约水费45.5万元，十年节约455万元，必将带来较大的经济、社会和环境效应。5.通过工艺调试，在以下几方面积累了实际工程经验：①在混凝沉淀过滤工艺设计中，必须以过滤单元要求为基准，每一个单元设计要以滤池的过滤有效运行来选择参数，如混合反应池不能选小，沉淀时间不能选低。②斜板(或斜管)沉淀池中，克服短流现象，是保证出水指标的重要因素之一。③无阀滤池中，虹吸及辅助虹吸管浸入水面以下，实现水封。④活性炭吸附系统的进水务必消毒，以防止活性炭过滤过程中微生物过快繁殖。⑤为配合既有的以自来水为对象的离子交换系统，城市污水再生后，不必全部进行离子交换，可以采用部分进行离子交换与活性炭处理出水按比例混合的方法，形成与原工艺的和谐运行。7.期刊论文邓风城市污水深度处理工艺及回用途径探讨-节能2002,""(4)提出了几种城市污水深度处理工艺,探讨了城市污水的回用途径及污水资源化的意义.8.学位论文吴军城市污水化学生物强化一级处理工艺及其控制研究2003在中国目前的已经建成的城市污水处理厂中,二级处理厂占所有污水厂总数的79.5％、总处理能力的83％.另一方面,我国的污水处理率仅为6％.可以看到大部分的污水没有得到相应的处理就排放了,而一小部分的污水却得到了与中国经济发展水平不相适应的高级处理.因此研究开发一种即适应我国环境保护需要,又满足中国经济发展水平要求的处理工艺就显出其重要性了.正是在这样的背景下,强化一级处理工艺也就显示出其优越性来.该课题以上海市合流污水一期工程的沉砂池出水为源水,研究化学生物联合强化一级处理工艺处理城市污水的合理性.在本研究中,作者对化学生物联合强化一级处理工艺的加药种类、运行方式、加药量进行研究;另外,还对化学强化一级处理和化学生物强化一级处理的污泥产量、脱水性能进行对比;在化学生物强化作用的生物作用方面,作者对化学生物联合絮凝过程中的生物作用进行了分析.另外作者还探讨了利用模糊控制的理论对本工艺进行控制的可行性.通过试验表明,在较低的PAC投加量的情况下,化学生物强化一级处理工艺仍然可以使COD和TP的去除率保持在60％左右;同样的加药条件下,由于生物和化学的协同作用,使得化学生物絮凝工艺对污水中污染指标的去除率比单纯的化学混凝工艺的去除率药提高20％;化学生物絮凝强化一级处理试验装置的回流污泥和反应池污泥中均发现了生物处理系统中常见的原生动物——纤毛虫和钟虫等,说明在反应池内又微生物作用;通过对模糊控制理论和本工艺的控制要求的分析表明,模糊控制理论可以在化学生物强化一级处理中取得较好的应用.9.期刊论文孙艳玲.杜兵.司亚安.申立贤.SunYanling.DuBing.SiYaan.ShenLixian城市污水水解-厌氧-微氧联 合处理工艺-环境科学2000,21(6)采用水解-厌氧-微氧联合处理工艺处理城市污水的研究结果表明:在总HRT不超过8.5h(水解2.5h、厌氧4.0h、微氧2.0h),平均温度为19℃,进水COD浓度为300土50mg/L时,总COD和SS的去除率分别可达75%和80%以上.总出水COD、BOD、SS完全达到国家二级排放标准.微氧单元对厌氧出水中残余有机物去除效果良好,HRT不超过2h,DO控制在0.2mg/L～0.5mg/L左右,进水为150mg/L时,去除率可达53%以上.微氧污泥沉降性能良好,SVI=38.8ml/g.水解-厌氧-微氧工艺在突出低能耗的前提下,达到了较高的有机物去除率,与现有的城市污水处理工艺相比有一定的优越性.10.期刊论文于淼.黄勇.潘杨.杨志斌.薛艳.YUMiao.HUANGYong.PANYan.YANGZhi-bin.XUEYan双循环两相生物处理工艺处理城市污水最佳工况研究-苏州科技学院学报（工程技术版）2008,21(2)通过中试试验,研究了不同运行模式下双循环两相生物处理工艺(BICT)对城市污水的处理效果,得出了最佳运行工况参数,即:主反应器泥龄5d、充水比1/2、硝化液回流比150%.主反应器运行模式为:前曝气30min,缺氧搅拌60min,后曝气60min,沉淀撇水90min,前曝气阶段(30min)和缺氧搅拌阶段前30min同时进水.结果表明.当系统在此工况下运行时,该工艺对城市污水中COD、TN、TP的去除率分别能达到80%、80%、90%以上.本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Thesis_Y1527613.aspx授权使用：上海海事大学(wflshyxy)，授权号：e737bd88-2c54-46e3-a0a9-9dc70147b34d下载时间：2010年8月3日'