基于控制单元的农村生活污水处理优化模型

【摘要】：基于系统动力学(SD)模拟模型和Powell优化模型,建立了农村生活污水污染物削减量与治理费用的SD-Powell模拟优化耦合模型,该模型可模拟预测污染物排放量,建立污染物削减量与治理费用函数关系.在此基础上,以污水治理费用最小为目标,以污水处理量为约束条件,对区域污染物削减量进行空间优化,得到最小治理费用下的最大污染物削减量.以常州市为例进行实证分析,模拟结果显示,2020年常州市农村生活污水COD和NH3-N排放量将达到16583t和2551t,分别比2008年增长4.60%和4.59%.采用聚类方法将常州市51个乡镇划分为4类控制单元,得到4类地区COD、NH3-N治理费用函数.各单位治理资金削减量存在明显差异,COD削减率的排序依次为:I类控制单元413kg/万元、IV类控制单元380kg/万元、II类控制单元352kg/万元、III类控制单元348kg/万元,NH3-N削减率的排序依次为:III类控制单元65kg/万元、I类控制单元64kg/万元、IV类控制单元58kg/万元、II类控制单元54kg/万元,全区域削减率达到100%需要的治理费用约为16870万元.污染物削减空间优化结果显示,基于控制单元空间优化的削减效率高于平均分配的结果,治理费用在1000-16870万元/a范围,COD、NH3-N的削减率分别提高6.4%和7.4%,4类地区的优先排序顺序依次为I类,IV类,II类和III类. 【作者单位】： 中国人民大学农业与农村发展学院;云南大学生态学与环境学院;中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室流域水生态保护技术研究室;
【关键词】： 农村 生活污水 SD模型 费用函数 控制单元 太湖流域 常州市
【基金】：国家水体污染控制与治理科技重大专项(2012ZX07501-001) 中国科学院开放基金(KF311201303081)
【分类号】：X799.3
【正文快照】： 农村生活污染具有分布广而分散、随机、开放式等特点[1].我国农村生活污水排放量约80~90亿t,且呈现不断增加的趋势[2],成为部分非点源污染的主要贡献源[3].随着农家乐、度假村、观光农业的兴起,大量旅游人群增加了农村生活污水排放量.据住房与建设部2005年《村庄人居环境现状

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