论文：废水排放量计算方法的探讨

废水排放量计算方法的探讨

杨军        马鞍山市环境监测中心站

摘要：本文以找出排污口排水规律为基础，应用统计学方法，建立数学模型。实践证明使用数学模型的方法，24小时排水总量相对偏差小于5%，为准确计算各种类型的排污口的排水量，提供了科学的依据。

水量的计算是污染负荷计算的基础，也是评价水质状况的重要依据，目前普遍使用的流速实测法是以一次性随机监测的流量值，结合以日或月的时间间隔得出，日排水总量或月排水总量，这种方法的缺点十分明显，因为是随机检测，所以其代表性怎样，值得怀疑。因此用这种方法得出的排水总量数据，科学依据不足，不能准确的反映真实情况，本文提出了，以找出各排污口排水规律为基础，应用统计学方法，建立数学模型使数据的准确性大为提高，为计算排水总量提供了科学依据，我们将从以下几个方面进行阐述：

1、变化规律的研究；

2、数学模型的建立（包括：对变化趋势图的处理，中轴线c确定；数学模型的给出；数学模型的应用；数学模型的精度等级）。

3、结论。

（一）、水量变化规律的研究

不同类型的排污口，其污水排放规律也各不相同，如工业废水的排出，与其生产工艺有直接的关系，生活污水的排出，则由人们的生活习惯所决定。

我们在进行这项研究时，选择了生活污水的排放规律为研究对象，地点是湖东路中段一统建生活区排污口，研究手段是对排污口进行24小时连续监测，找出流量随时刻的变化规律，绘出排污口24小时连续监测流量变化趋势图，见图1：

图（1）.时间：1991.12.19  13:30~1991.12.20  13:00

时刻编号说明：

1、19日  13:30；2、19日  14:00；3、19日  14:30；4、19日  15:00；5、19日  15:30；6、19日  16:00；7、19日  16:30；8、19日  17:00；9、19日  17:30；10、19日  18:00；11、19日  18:30；12、19日  19:00；13、19日  19:30；14、19日  20:00；15、19日  20:30；16、19日  21:00；17、19日  21:30；18、19日  22:00；19、19日  22:30；20、19日  23:00；21、19日  23:30；22、19日  24:00；23、20日  0:30；24、20日  1:00；25、20日  1:30；26、20日  2:00；27、20日  2:30；28、20日  3:00；29、20日  3:30；30、20日  4:00；31、20日  4:30；32、20日  5:00；33、20日  5:30；34、20日  6:00；35、20日  6:30；36、20日  7:00；37、20日  7:30；38、20日  8:00；39、20日  8:30；40、20日  9:00；41、20日  9:30；42、20日  10:00；43、20日  10:30；44、20日  11:00；45、20日  11:30；46、20日  12:00；47、20日  12:30；48、20日  13:00；

（二）、数学模型的建立

根据24小时连续监测得出的流量随时间变化趋势图，图1，我们认为其有很明显的规律性，即人们的用水高峰，排水亦呈高峰状态，同时其变化趋势在某一时段内呈周期性变化。

1、对变化趋势图的处理

将图（1）进行分段，对各段做简单的回归处理，得出如下较为光滑的图形

                                                                   图（2）

再将中轴线上下部分分别进行叠加，最后得到以下图（3）

                                                                       图（3）

可见中轴线以上部分为开口向下抛物线，中轴线以下部分为开口向上的抛物线。

2、中轴线C的确定

对高峰期流量值和低峰期流量值，计算平均值而得。

图（1）的中轴线

下抛物线和上抛物线落在中轴线上的为各自的抛物线宽，图(3)所示l1和l2。

3、数学模型的给出

由图(3)可知，24小时的污水排放量为曲线下阴影的面积，即：

污水排放量（T/24hr）=24×C+S1-S2                    ①

将抛物线的面积计算公式带入上式，得出：

其中，Qmax为高峰期排水量（T/24hr）；

           Qmin为低峰期排水量（T/24hr）；

           l1    为高峰期排水时间（hr），亦即下抛物线落在中轴线上的宽；

           l2    为低峰期排水时间（hr），亦即上抛物线落在中轴线上的宽，l 2=24-l1。

由于日常的每月监测，在低峰时不可能进行，所以使用准低峰期值 Q'min的校正值进行计算，即：

Qmin=Q'min÷k

其中，k未校正系数，根据24小时连续监测流量变化趋势图得出，即：用图（3）中尊低峰期流量除以最低流量值，图（3）的k值为1.27。

因此计算公式②，又可表示为：

                    ③

计算公式③即为计算污水排放量的数学模型。

4、数学模型的应用

流量的变化趋势是以24小时为周期进行的，生活污水的排放规律随着季节的变化，其24小时流量变化趋势图也将发生改变，重点表现为图（3）所示的l1和l2在24小时中的分配发生变化，以及校正系数k发生变化，数据处理时，将全年分为春秋、冬、夏3个季节时段，见下表：

春秋时段位为：3~5月份，9~11月份

冬时段为：12~2月份

夏时段为：6-8月份

5、数学模型的精密

①、回顾性检验证：根据24小时流量变化趋势图（图（1）），以零0.5小时为时段，累加得24小时排水总量为：2138.02（T/24hr）。

用数学模型计算的结果为：2055.48（T/24hr）。

实际偏差：2055.48-2138.02=-82.54（T/24hr）

②、数学模型的验证

1992年5月，我们再次进行了24小时的连续监测，目的是验证上次数学模型的拟合程度。

A、图（4）为1992年5月24小时连续监测流量变化趋势图：

经累加其24小时排水总量为：4143T/24hr

B、经验常数的给定

根据公式③，式中：    

Qmax=299.92      T/hr

Q‘min=170          T/hr

计算得：4387  T/24hr

C、精度的计算

实际偏差：4387-4143=+244  T/24hr

（三）、讨论

1、通过实验可以看出，建立的数学模型与实际情况拟合度较好，相对误差小于5%，可以认为给出的数学模型是可行的，得出的24小时流量值是科学的。

2、根据模型可知，每次只需要对高峰排水期和准低峰排水期分别进行一次监测，代入公式③，即可得出日排水总量，因此大大减轻了监测工作量。

3、工业废水也可以依靠本文提出的方法，找出各排口的污水排放规律，建立各排口各自的数学模型，计算其污水排放量。

参加本课题的有：杨军（组长）、汤国新、刘惠萍、许克、吴太兰

完！

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