對城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施空間優(yōu)化配置的分析

韓永強

（徐州建邦環(huán)境水務(wù)有限公司 江蘇徐州 221000）

摘 要：因我國城市化建設(shè)的日益加快，大量工廠企業(yè)快速崛起，導(dǎo)致城鎮(zhèn)污水排放的增加。而隨著我國人民生活水平的提高對生活用水的需求增大導(dǎo)致生活污水的排放量也增加。而現(xiàn)如今我國的城鎮(zhèn)污水處理存在著空間設(shè)施安排不合理、規(guī)模不足等問題，所以城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施的空間優(yōu)化配置應(yīng)盡快加強，方便人民的日常生活。

關(guān)鍵詞：城鎮(zhèn)污水處理；空間優(yōu)化配置；分析

1 我國城鎮(zhèn)污水處理的基本現(xiàn)狀

在人類的生產(chǎn)和日常生活中會造成污水的產(chǎn)生，而我國現(xiàn)階段的城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施還存在著很多缺陷，大量的城鎮(zhèn)污水無法處理導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境和生活用水都遭到巨大的危害。隨著城市化的建設(shè)，城市的生態(tài)環(huán)境都遭到了不同程度的破環(huán)、環(huán)境污染形勢嚴峻。據(jù)統(tǒng)計，全國90%的城鎮(zhèn)水域和65%的飲用水源均受到不同程度的污染，50%的重點城鎮(zhèn)集中飲用水不符合取水標準，而城鎮(zhèn)污水處理率只有36%，地下水源嚴重污染。[2]城市水資源利用效率低而消耗量大。由此可見，污水處理設(shè)施作為一項保護生態(tài)環(huán)境、保障水資源質(zhì)量的利民工程占據(jù)極其重要的地位。

目前我國的城鎮(zhèn)污水設(shè)施存在空間設(shè)施安排不合理、運營監(jiān)管不到位、配套管網(wǎng)建設(shè)不完善等問題導(dǎo)致城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施的發(fā)展緩慢。而且我國很多污水處理設(shè)施存在超負荷或者運行負荷不足的運行狀態(tài)導(dǎo)致污水處理效率低下。

2 城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施空間優(yōu)化配置的思路

2.1 相關(guān)概念

我國關(guān)于城鎮(zhèn)污水有三個概念，即運行負荷率、收集率和處理率。實際處理量與設(shè)計處理量的比值即為運行負荷率，主要用來評價城鎮(zhèn)污水處理廠運行的合理性。根據(jù)國家的相關(guān)規(guī)定，已經(jīng)投入運行了一年以上的城鎮(zhèn)污水處理廠，實際處理負荷不可低于設(shè)計能力的60%，運行了三年以下的，其實際處理負荷不低于設(shè)計能力的75%，而且在投入使用的過程中，城鎮(zhèn)污水處理廠的運行負荷率最大不能超過設(shè)計能力的120%。由此可見，運行負荷率是污水處理設(shè)施的微觀效率的體現(xiàn)。污水收集率是指污水處理設(shè)施收集的污水量與區(qū)域污水排放總量的比值，而污水處理量與污水處理設(shè)施收集的污水量的比值即為污水處理率。這兩者是污水處理設(shè)施建設(shè)與改造的重點內(nèi)容。依照相關(guān)規(guī)定，在2020年之前我國縣城和城市的污水處理率要分別達到85%和95%，而長三角、珠三角及京津冀等發(fā)達地區(qū)要提前一年完成。從劃分區(qū)域的角度來看，污水收集率與污水處理率是污水處理設(shè)施的宏觀效率的體現(xiàn)。

2.2 基本原理

通過污水管網(wǎng)系統(tǒng)與處理設(shè)施構(gòu)成的污水收集—輸送—處理的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，即為城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)。[1]通常將污染源、處理設(shè)施等環(huán)節(jié)看作為網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點，將輸送管網(wǎng)看作為網(wǎng)絡(luò)的邊。而網(wǎng)絡(luò)是具有關(guān)聯(lián)性與系統(tǒng)性這兩個特征，其關(guān)聯(lián)性表明每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的效率都能影響著整個系統(tǒng)的效率，其系統(tǒng)性則表明整個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是必不可少的。由此，我們可通過兩個層面來分析。①從微觀效率的層面來看，在合理的管理并根據(jù)服務(wù)范圍來增加設(shè)施的基礎(chǔ)下，提高污水的收集程度從而使得設(shè)施進水量增加，以此來提高城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施的運行負荷率。通過調(diào)整服務(wù)范圍來提高區(qū)域的污水收集率與處理率，從而達到減輕一些超負荷運行的污水處理設(shè)施的負荷率并提高負荷不足的污水處理設(shè)施的效率。根據(jù)效率最大化原則，城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施空間優(yōu)化配置應(yīng)先保證單個設(shè)施的運行效率最大化。②從宏觀布局的層面來看，宏觀布局是指污水處理設(shè)施在布局方式上的選擇，是決定污水處理設(shè)施是集中還是分散。當現(xiàn)有處理設(shè)施不能滿足處理需求的情況下，是新建設(shè)施還是在現(xiàn)有的設(shè)施上擴容。又因為城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施的空間配置是與費用相關(guān)，所以基于費用最小化的原則，要采用合理的配置方法，實現(xiàn)處理效率的最大化。

2.3 城鎮(zhèn)污水處理的技術(shù)路線

依照兩個層面的基本原理，本著效率最大化、費用最小化的兩個原則。首先判斷該區(qū)域的城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施的運行現(xiàn)狀，如運行合理，則照常運行；如不合理，則先看是負荷過大還是負荷不足，如是超負荷率運行則縮小服務(wù)范圍，反之應(yīng)增加服務(wù)范圍。再判斷此區(qū)域的污水收集率與處理率是否達到國家的相關(guān)標準，如達到則不需要新建設(shè)施，如沒有達到標準則根據(jù)實際決定是在現(xiàn)有基礎(chǔ)上擴容還是新建設(shè)施。

3 城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施空間優(yōu)化配置的方法

采用目標市場份額模型分析與最小阻抗模型分析兩種方法。總市場份額的百分比所需設(shè)施點的最小數(shù)量和影響范圍就是目標市場份額。在對污水處理設(shè)施的空間優(yōu)化配置時，根據(jù)已知居民點的空間分布和污水量的方法計算空間分布。后者是本著費用最小的原則，其阻抗的標準是綜合費用，通過一定的公式進行確定和運算。

4 相關(guān)數(shù)據(jù)的處理

4.1 城鎮(zhèn)污水排放的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

工業(yè)廢水和生活污水是城鎮(zhèn)污水主要的組成部分。因工業(yè)廢水主要集中在工業(yè)園區(qū)內(nèi)，收集處理也比方便。而生活廢水主要來源于居民生活區(qū)，比較分散，因而收集與處理較為困難。所以生活污水是城鎮(zhèn)污水處理過程中的主要對象，優(yōu)化配置也是集中在這一方面。所以采用生活污水的排放數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

4.2 居民與道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)

通過相關(guān)的輔助工具選取高分辨率的影像，并且通過該地區(qū)的公安局人口資料獲得所有數(shù)據(jù)并且利用這些資料調(diào)查某一小區(qū)作為居民點。利用交通道路網(wǎng)絡(luò)作為依據(jù)，將非居民點但需要污水處理的設(shè)施連接，將這個系統(tǒng)中的設(shè)施其所在的位置道路和轉(zhuǎn)彎點等進行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集。通過構(gòu)建基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫有利于污水處理設(shè)施的空間優(yōu)化配置所需要的具體信息。

4.3 城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施數(shù)據(jù)

根據(jù)我國相關(guān)法律法規(guī)以此來確定該地區(qū)的污水處理設(shè)施基本情況。主要判段該地區(qū)的處理設(shè)施負荷率以及污水收集率與處理率是否超過國家所頒發(fā)的規(guī)定。以此來提高城鎮(zhèn)污水設(shè)施空間優(yōu)化配置。

4.4 待選污水處理設(shè)施位置數(shù)據(jù)

城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施的布局應(yīng)考慮多個方面，主要是依據(jù)該地區(qū)在國家相關(guān)規(guī)定的污水排放量控制目標，并且要考慮當?shù)氐牡匦?、水系特征和水環(huán)境現(xiàn)狀、人口分布、土地利用等因素，又要符合城鎮(zhèn)的總體建設(shè)規(guī)劃內(nèi)容。因此，其候選位置應(yīng)滿足處于郊區(qū)近居民區(qū)、近河流且處于下游，便于排水等條件。

5 結(jié)語

隨著當今經(jīng)濟迅猛發(fā)展，工業(yè)建議以及人民水平的提高，致使現(xiàn)在的污水排放量日益增加。為了保證我們的日常用水需求以及保持良好的生態(tài)環(huán)境，提高處理污水的能力，因而進行城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施空間優(yōu)化配置勢在必行。

參考文獻：

[1]趙海霞.城市污水處理空間格局的優(yōu)化研究[J]地球科學進展，2015.（7）159-160.

[2]宋銳.綜合污水處理廠提標改造分[J]浙江工業(yè)大學，2014.（7）189-190

[3]馬云飛.城市污水處理廠擴容改造分析[J]2014.（7）177-178