[发明专利]农村生活污水治理工程排水分区优化设计方法

说明书

所属技术领域

本发明专利是基于农村分散式生活污水治理工程的排水分区优化设计方法，适用于农村生活污水治理工程规划和设计领域。 

背景技术

由于农村居民居住分散，使农村生活污水具有水量小、变异系数大的特点，也因此造成农村生活污水管道收集的效率低下。同时，对于小规模生活污水处理设施的设计，我国尚处于摸索实践阶段，对于随处理规模而变化的费用关系还不明确。因此，农村生活污水治理工程设计不能完全照搬城市集中处理模式，而应当根据村落农户住宅分布情况，在保证污水治理达标前提下，基于污水治理费用最低原则，合理划分排水分区。 

污水治理工程包括污水管道工程和污水处理工程两部分。一般情况下，如果所划分的每个排水分区的服务面积较小，就需要建设较多座小规模污水处理站。这种情况下，用于铺设污水收集管道的费用下降，但用于建设污水处理设施的费用却呈现增加趋势。对比采用从单户、联户、片区到整村收集的不同服务面积排水分区方案，管道工程的费用是增长的，而污水处理工程的费用是下降的，势必存在某一种排水分区方案，是最佳方案。 

运用CAD工程制图软件，完成不同排水分区方案下的农村生活污水治理工程设计。借助Matlab遗传算法工具箱求解适用于农村小型排水管道费用模型。利用VB软件，编写可视运算程序，在窗口界面输入污水治理工程设计和运行参数，分别计算不同排水分区方案下的管道建设和维护费用，污水处理设施建设和人运行费用，并计算工程总费用，所有这些计算结果都在VB窗口中显示。同时利用EXCEL工作表绘制排水分区-总费用变化趋势图并链接到VB窗口中，实现排水分区-成本计算比较结果的可视化。 

发明内容

本发明提供一种农村生活污水治理工程排水分区优化设计方法，包括确定排水分区步骤、设计管道工程步骤、设计污水处理站步骤和方案评估四个步骤，其特征在于：(1)根据居民实际居住情况，综合考虑村镇的总体规划和地形，划分排水分区，每个排水分区污水单独处理；(2)根据划分的排水分区，设计排水管道；(3)根据排水分区的人口数量和污水排放标准，确定污水处理站规模；(4)利用计算机评估此排水分区方案，计算评估指标；(5)重新划分排水分区，重复步骤(1)-(4)，直到所有排水分区划分方案设计完毕；(6)根据评估指标，确定最佳排水分区方案。 

本设计方法的评估指标可以是实施该项工程所耗费的资源，该指标越低，排水分区设计越优。也可以是管道长度、污水处理站的个数。 

该方法的排水分区可以为单户、联户或者整村。 

该方法的设计排水管道的步骤包括，根据主干管、干管、支管顺序依次进行，首先确定控制点和泵站的位置，然后确定设计流量，根据设计流量选择管道管径，最后评估管道耗费资源。 

所述确定设计流量的步骤包括：首先确定居民生污水平均日流量(Q)，根据公式 计算生活污水量总变化系数(K_z)，最后根据公式Q₁＝Q×K_z计算设计流量(Q₁)。 

本发发涉及的排水管道可以使用混凝土及钢筋混凝土管、PE缠绕结构壁管或者PE双壁波纹管。并且根据管道基础选择管道埋深，当选择90°管道基础时，可选的埋设深度(H)有H≤2m和2m＜H≤4m两种；当选择120°管道基础时，可选的埋设深度为H≤4m，4m＜H≤6m和6m＜H≤8m三种；当选择180°管道基础时，可选的埋设深度为H≤6m和6m＜H≤8m。 

附图说明

图1是本发明的组成示意图。(农村生活污水污染治理费用优化设计方法组成示意图如图1所示)。 

图2是图1中工程设计原理示意图，即工程设计包括针对于各个排水分区的管道设计和污水处理站设计两部分内容。(工程设计模块工作原理示意图如图2所示)。 

图3是图1中计算污水治理成本的工作原理示意图，分别计算污水管道费用、污水处理费用，对所得结果进行相加得到污水治理总费用。通过对不同排水分区方案总费用的比较，其中费用最低的排水分区，就是与设计农村最适合的排水分区方案。(成本计算模块工作原理示意图如图3所示)。 

具体实施方式

本发明专利提出一种基于CAD工程制图软件与Excel、Matlab、VB等多种计算工具相结合的农村生活污水治理工程排水分区优化设计方法。按照本发明的设计方法，农村生活污水治理工程排水分区优化包括工程设计和成本计算两项内容，进一步分为排水分区方案设计、管道工程设计、污水处理站设计和方案比较四个步骤。