[發(fā)明專利]基于蒙特卡羅法預(yù)測(cè)新建工業(yè)園區(qū)水污染治理效果的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710816212.0
• 申請(qǐng)日: 2017-09-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107798416B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龍莎;楊永奎;趙林;李凈宸;劉洪波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04;G06Q10/06
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 程小艷

1.基于蒙特卡羅法預(yù)測(cè)新建工業(yè)園區(qū)水污染治理效果的方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)、由園區(qū)規(guī)劃提供行業(yè)產(chǎn)值，采用單位產(chǎn)值廢水量法預(yù)測(cè)行業(yè)產(chǎn)生廢水量，并將行業(yè)產(chǎn)生廢水量劃分到不同規(guī)模的同行業(yè)企業(yè)產(chǎn)生廢水量；

(2)、基于多組同類型已有企業(yè)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)分析得出各行業(yè)廢水中各類污染物的分布類型及取值范圍；

(3)、基于多組已有企業(yè)預(yù)處理設(shè)施、末端集中污水處理廠、再生水廠的運(yùn)行數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)分析得出企業(yè)預(yù)處理技術(shù)、集中處理技術(shù)、深度處理技術(shù)的各類污染物去除率的分布類型、取值范圍和建設(shè)、運(yùn)行費(fèi)用函數(shù)；

(4)、應(yīng)用蒙特卡羅法，進(jìn)行隨機(jī)試驗(yàn)，每次隨機(jī)試驗(yàn)過(guò)程為，在取值范圍內(nèi)，按照統(tǒng)計(jì)得出的概率分布類型，對(duì)企業(yè)產(chǎn)生廢水量、污染物濃度及各環(huán)節(jié)水處理技術(shù)污染物去除率隨機(jī)抽樣，抽樣產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)代表工業(yè)園區(qū)水污染防治系統(tǒng)一天的運(yùn)行狀態(tài)；計(jì)算各環(huán)節(jié)污染物出水濃度；借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，重復(fù)進(jìn)行隨機(jī)試驗(yàn)，隨機(jī)試驗(yàn)次數(shù)一般在5000次以上，次數(shù)越多，精確度越高；

(5)、統(tǒng)計(jì)分析隨機(jī)試驗(yàn)結(jié)果，由末端污染物出水濃度達(dá)標(biāo)次數(shù)得出末端出水達(dá)標(biāo)率，由各環(huán)節(jié)處理水量、進(jìn)出水污染物濃度差計(jì)算污染物削減量，由污染物削減量均值計(jì)算總處理成本；

具體按照以下步驟：

(1)、基于單位產(chǎn)值廢水量法，根據(jù)行業(yè)i總產(chǎn)值預(yù)測(cè)值G_i(萬(wàn)元/年)、行業(yè)i單位總產(chǎn)值廢水排放量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)K_i(立方米/萬(wàn)元)，計(jì)算行業(yè)i的廢水總排放量Q_1,i(立方米/年)：

Q_1,i＝G_iK_i

(2)、將行業(yè)i的廢水排放量分配到四類不同規(guī)模的企業(yè)中，四類規(guī)模的企業(yè)預(yù)處理設(shè)施年均日處理量分別為100、500、1000、5000m³/d，設(shè)計(jì)規(guī)模為年均日處理量的1.2倍，實(shí)際處理規(guī)模Q_1,i,j(m³/d)在年均日處理量的0.8到1.2倍取值范圍內(nèi)按正態(tài)分布隨機(jī)取值，四類企業(yè)的數(shù)量比例為1:1:1:1，當(dāng)水量剩余時(shí)，優(yōu)先分配給規(guī)模小的企業(yè)；

(3)、行業(yè)廢水中污染物k濃度(mg/L)按照擬合的分布類型隨機(jī)取值，預(yù)處理技術(shù)污染物k的去除率按照擬合的分布類型隨機(jī)取值，按下式計(jì)算企業(yè)預(yù)處理設(shè)施出水污染物k的濃度(mg/L)：

(4)、生活污水i＝m+1中污染物k濃度在取值范圍內(nèi)按照正態(tài)分布取值，生活污水實(shí)際處理規(guī)模Q_1,m+1,j(m³/d)為園區(qū)所有行業(yè)工業(yè)廢水實(shí)際處理規(guī)模總和的λ倍：

(5)、根據(jù)企業(yè)出水污染物k濃度和水量計(jì)算集中處理污水處理廠進(jìn)水污染物k濃度和水量Q₂：

(6)、末端集中污水處理廠水處理技術(shù)污染物k去除率按照擬合的分布類型隨機(jī)取值，按下式計(jì)算末端集中污水處理廠出水污染物k濃度

(7)、按照末端集中污水處理廠出水排放到再生水廠的比例和排放到環(huán)境的比例分別計(jì)算末端集中污水處理廠出水進(jìn)入再生水廠、環(huán)境的水量；

(8)、再生水廠多級(jí)深度處理技術(shù)污染物去除率隨機(jī)取值，結(jié)合產(chǎn)水率ω_h和回用比β_h分別計(jì)算每級(jí)處理技術(shù)出水污染物k濃度處理水量Q_3,h和回用水量Q_4,h：

進(jìn)入下一級(jí)深度處理的水量等于上一級(jí)產(chǎn)生的水量減去上一級(jí)回用水量；最后一級(jí)深度處理回用水量等于產(chǎn)水量：

Q_4,h＝β_hω_hQ_3,h

Q_3,h+1＝(1-β_h)ω_hQ_3,h

(9)、重復(fù)步驟1-8，進(jìn)行s次隨機(jī)試驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)隨機(jī)試驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算以下多個(gè)估計(jì)量：

a)、末端集中污水處理廠出水污染物濃度小于等于污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)污染物k的限值c₃^°k的概率即末端達(dá)標(biāo)率；

b)、行業(yè)污染物削減量預(yù)處理污染物削減量末端集中污水處理廠污染物削減量再生水廠污染物削減量總削減量R^k(kg/年)：

c)、預(yù)處理成本COST₁(萬(wàn)元)，末端處理成本COST₂(萬(wàn)元)，再生水處理成本COST₃(萬(wàn)元)，總處理成本COST(萬(wàn)元)：成本由費(fèi)用和效益組成，費(fèi)用主要包括建設(shè)費(fèi)用Cc(萬(wàn)元)和年運(yùn)行費(fèi)用Co(萬(wàn)元/年)，用投資回收因子τ將建設(shè)費(fèi)用折合到每一年的年運(yùn)營(yíng)費(fèi)用中，效益Bw(萬(wàn)元/年)是指由再生水回用節(jié)省了園區(qū)新鮮水用量帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益：

企業(yè)預(yù)處理技術(shù)、末端集中處理技術(shù)、再生水廠深度處理技術(shù)建設(shè)費(fèi)用函數(shù)采用冪函數(shù)形式，變量為水處理設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)模Q(m³/d)；企業(yè)預(yù)處理技術(shù)、末端集中處理技術(shù)運(yùn)行費(fèi)用函數(shù)采用冪函數(shù)形式，變量為COD削減量均值(kg/天)R_COD，再生水廠深度處理技術(shù)運(yùn)行費(fèi)用函數(shù)采用冪函數(shù)形式，變量為實(shí)際年均日處理量Q(m³/d)；各水處理技術(shù)的費(fèi)用函數(shù)由已有同類型水處理技術(shù)運(yùn)行數(shù)據(jù)回歸分析得出，不同水處理技術(shù)費(fèi)用函數(shù)的常數(shù)項(xiàng)k₁，α₁，k₂，α₂，k₃，α₃不同：