生活污水产污系数的分析研究——以四川某市为例

时间：2024-05-20

杨灿，刘平

攀枝花市环境监测站，四川攀枝花 617000

污染物总量控制规划是落实国家环保目标、有效配置公共资源、强化政府宏观调控措施的一项重要手段。国家“十二五”主要污染物总量控制规划编制指南（征求意见稿）中提出城镇生活化学需氧量和氨氮新增量预测采用产污系数法，建议四川COD、氨氮产污系数分别取71克/人·日、8.7克/人·日，多数城市采用国家推荐的污水产污系数进行生活污染源新增量计算。由于城市规模、城市发展水平、人均用水量、生活污水处理率等存在差异，将造成生活污染源新增量预测与实际情况的偏差，因而结合实际情况对生活污水产污系数进行分析预测具有重要意义。

1 研究方法

鉴于生活污水产污系数存在地区差异，本文选取四川某市作为调查研究对象，对市辖区生活用水量、排水情况、污水处理厂情况进行调查，取得了合理可靠的原始数据，分析计算了实际产污系数，并通过收集的数据建立灰色预测GM（1，1）模型对产污系数进行了预测。

2 产污系数的分析计算

根据四川某市市辖区2007年～2011年各生活污水处理厂进水量和COD、氨氮进水浓度，以流量为权数，计算出2007年～2011年市辖区COD、氨氮进水浓度加权平均值（该市市辖污水处理厂管网无工业废水进入）。对市辖区2006年～2010年人均日生活用水量进行了调查，采用GM（1，1）模型预测了2011年人均日生活用水量。调查计算结果见表1。

表1 人均日生活用水量及进水COD、氨氮浓度

生活污水产污系数计算公式[1]为：

式中：

Ki为人均日生活污水产污系数，克/人·日；

Q为市辖区人均日生活用水量，L/人·日；

c为COD、氨氮进水浓度的加权平均值， mg/L；

q为生活用水排放系数，考虑用水损耗，p取0.9。

根据生活污水产污计算公式计算出2007年～2011年COD、氨氮的产污系数，其中COD产污系数为50.51克/人·日～60.29克/人·日，氨氮产物系数为4.52克/人·日～5.3克/人·日，均低于国家建议值，计算结果见表2。

表2 四川某市2007-2011年COD、氨氮产污系数（克/人·日）

3 灰色预测GM（1，1）模型的建立及求解

灰色预测是指对本征性灰色系统，根据过去及现在已知的或未确知的信息建立一个从过去延伸到将来的GM模型，从而确定系统在未来发展变化的趋势。相对于其他建模方法，灰色建模只要求四个以上数据即可。由于生活污水产污系数历史统计数据较少，因而适合采用灰色系统预测方法进行分析。GM（1，1）模型是灰色系统理论的基本模型，其基本思路是采用原始序列经处理而得到的生成序列来建模，求解该模型得到生成序列预测值，再经过逆生成处理，便获得原始序列的预测值，常用的生成手段是累加生成，逆生成手段是累减生成。

其建模原理如下[2，3]：

对原始数列x（0）进行一次累加（1-AGO）生成一次累加数列x（1）

以x（1）建立一阶微分方程

将产污系数原始序列

COD ：x（0）=﹛ 57.13，55.55，50.51，60.29，52.11﹜氨氮：x（0）= ﹛5.30，5.00，4.52，5.21，4.90﹜

按以上步骤建模并计算得：

将（2）代入（1）式得到 COD预测模型为：

对于各种事物和系统的预测，很多学者认为，精度大于或等于85%即为成功预测。目前预测值精度一般用MAPE表示，MAPE为平均绝对百分比误差，若MAPE的值小于10%，则认为是高精度的预测，其计算公式[4]为：

式中：n为样本数据个数；

pi为为相对百分比误差（%）。

通过建立的预测模型对四川某市2007年～2011年COD、氨氮产污系数分别进行预测，预测结果见表3。经过计算，COD、氨氮产污系数的平均绝对百分比误差MAPE值分别为5.96%和4.49%，均小于10%，属于高精度的预测，可以满足规划期内生活污水产污系数预测的要求，2012年～2016年预测结果见表3。

从表3中的预测数据可以看出，2012年～2015年该市COD产污系数为54.27克/人·日～54.48克/人·日，氨氮产物系数为5.01g/人·日～5.17g/人·日，均低于国家建议值。