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摘要：污水量規模的確定是一項重要的工作，它關系到排水系統的布局、污水處理廠的建設規模、控制用地、管網配套等。根據污水處理廠實際運行進水量，采用數理統計分析方法，推測污水處理廠應該具備的處理能力，為污水處理廠的設計規模提供參考。

關鍵詞：污水廠規模；數理統計；設計水量

在城市污水排水系統建設布局中，預測城鎮污水處理廠污水量規模是一項至關重要的工作，它涉及排水體系中前期投資、設計建設、運行管理等方方面面，對污水系統的布局、污水處理廠的選址、用地以及配套管網的建設等產生較大影響。因此，有必要從不同角度分析污水處理廠的設計規模。本文根據污水處理廠實際運行進水量，采用數理統計分析方法，推測污水處理廠應該具備的處理能力［1＿3］。

1城鎮污水廠污水量規模的確定

根據《城市給水工程規劃規范》（GB50282—2016）及《城市排水工程規劃規范》（GB50318—2017）相關規定，可以用城市綜合用水量指標法、綜合生活用水比例相關法、不同類別用地用水量指標法計算出城市最高日用水量。用水量指標應根據城市的地理位置、7JC資源狀況、城市性質和規模、產業結構、國民經濟發展和居民生活水平、工業用水重復利用率等因素，在一定時期用水量和現狀用水量調查基礎上，結合節水要求，綜合分析確定。污水處理廠處理量可根據城市用水量和城市污水排污系數進行推算城市污水處理廠預計排放量的主要影響因素有很多，主要包括城市常住人口規模、居民日均生活用水量、工業產業結構、生活經濟水平、當地水資源的供應、排水干管長度、地下水滲入量等，在進行預測判斷時需要大量基礎數據，導致預測的工作量和難度都很大目前，城市污水排放量的預測方法主要包括：平均增長率法、趨勢外推法、回歸分析法、移動平均數法、灰色模型法、人工神經網絡法、投影尋蹤法、PS決策系統預測法等％

2基于數理統計的污水處理廠進水量

2．1該污水處理廠基本情況

該污水處理廠規劃服務面積為150km2，服務人口93萬人，污水廠一期工程用地面積為2．82X105m2，處理規模為40萬m3／d，污水處理采用一體化活性污泥法，于2002年9月建成通水，經處理出水達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918＿2002）—級B標準排放至長江。該污水處理廠采用UniTank一＇體化活性污泥工藝，UniTank工藝是由比利時某公司開發的一種專利工藝，它是傳統SBR工藝的一種變型和發展，類似于三溝式氧化溝工藝，是一種高效、經濟、靈活的污水處理工藝，具有良好的發展前景。污水廠UniTank流程共12條，每條流程包括三個反應池，池壁共用，相鄰反應池池底設連通管，三池液位基本相同，反應池容積為35mx35mx6m，該UniTank流程具有周期性與交替式特征，流程一個周期為6h，每日為4個周期。在一個周期的上半周期，污水分別從左邊池或中池進入流程進行反應，右邊池為沉淀池，進行污泥沉淀、清水出水及污泥排放；在下半周期則分別從右邊池或中池進入流程進行反應，左邊池為沉淀池，進行污泥沉淀、清水出水及污泥排放。

2．2該污水處理廠進水量頻率分布

頻率分布式表是在描述性統計中最常用的方法之一，可以對數據的分布趨勢進行初步分析。頻率分布表是對數據按組進行歸類整理，形成各變量的不同水平的頻率分布表和常用圖形，以便對各變量的數據特征和觀測量分布狀況有一個概括的認識。通過統計該污水處理廠2017年全年進水量，按照從小到大的順序排列，以出現頻率的次數作為縱坐標，得到該污水處理廠2017年進水量頻率分布直方圖（圖1）。由圖2可知，該廠2017年進水量頻數在37．5萬￣50．0萬m3／d，依次出現21、47、48、33、36、40、35、18、19、17、17次，共計331次，占全年次數的90．7％；進水量頻數出現在30．0萬￣37．5萬m3／d，依次出現1、1、4、1次，共計7次，占全年次數的1．9％；進水量頻數出現位于50．0萬￣65．0萬m3／d，依次出現8、9、4、1、1、2、2次，共計27次，占全年次數的7．4％。由表1可知，2017年統計天數為365d，該污水處理廠2017年全年最大進水量為58．6萬m3／d，最小進水量為31．5萬m3／d，平均進水量為42．8萬m3／d，標準差為4．6萬m3／d，標準差表7TC個體的變異大小，反映了整個樣本平均數的離散程度，相對標準偏差認為相對標準偏差較大，即進水量波動較大。該污水處理廠2017年全年最大生化處理量為44．4萬m3／d，最小生化處理量為7．4萬m3／d，平均生化處理量為37．9萬m3／d，標準差為2．2萬m3／d。進水量與生化處理量存在明顯差距，平均相差6．5萬m3／d。

2．3該污水處理廠進水量分類統計

將雨天模式劃分為晴天、小雨、中雨、大雨、暴雨5種類型。將天氣情況與進水量、溢流量分類合并統計，得到該廠2017年進水量分類統計，如表2所示。由表2可知，晴天、小雨、中雨、大雨、暴雨5種情形的天數為193、128、33、7、4d。平均進水量均值分別為41．6萬、43．6萬、45．4萬、44．6萬、48．4萬m3／d。可以看出，當出現暴雨天時、與晴天相較，平均進水量大幅增加，增加6．8萬m3／d，增幅為16．3％。雨天的相對標準偏差大于晴天相對標準偏差，雨天比晴天進水量波動更大。

2．4該污水處理廠規模分析

根據先前的統計分析，將3年的數據整合得到圖3和表3所示。在雨天的情況下，進水量會大幅超過旱天進水量，并且波動的區間范圍也會變大。2015年￣2017年年平均進水量分別為41．3萬、43，2由表1可知，2017年統計天數為365d，該污水萬、42．8萬m3／d，2015年￣2017年旱季年平均進水量分別為40．3萬、42．4萬、41．6萬m3／d〇根據2015年￣2017年該污水處理廠進水量頻率分布直方圖可知，進水量頻率分布符合正態分布，此時可以用進水量均值（Z）±3倍標準差（cr）來計算進水量上下限，即P［x－3〇＂，a：＋3cr］＝99．7％，此時該范圍能覆蓋所有進水量的概率是99．7％。根據計算得到，2015年￣2017年該污水廠進水量上限值分別為52．9萬、55．9萬、56．5萬m3／d。另外，2015年￣2017年3年中該污水廠進水量最大值為63．2萬m3／d，該值也有較好的參照意義。通過統計分析法，對該污水處理廠進水量、溢流量數據進行分析，在范圍能覆蓋所有進水量的概率為99．7％時，通過計算得到，2015年￣2017年該污水廠進水量上限值分別為52．9萬、55．9萬、56．5萬m3／d〇同時，2015年￣2017年該污水處理廠年進水量最大值達到63．2萬m3／d。

3結論

（1）該城市污水處理廠設計規模為40萬m3／d，最大日進水量達到63．2萬m3／d，超負荷運行會對污水廠穩定運行造成一定風險，導致出水超標。（2）該城市污水廠進水量波動較大，需要在今后設計改造過程中需要給予足夠重視。（3）應綜合考慮城市排水專業規劃、建設控制用地、污水處理廠實際運行情況等情形，因地制宜、統籌考慮未來污水處理量的設計規模。

參考文獻

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作者：周維奇 張偉 單位：上海城市水資源開發利用國家工程中心有限公司