生活污水產污系數的分析研究——以四川某市為例

楊 燦，劉 平

攀枝花市環境監測站，四川攀枝花 617000

污染物總量控制規劃是落實國家環保目標、有效配置公共資源、強化政府宏觀調控措施的一項重要手段。國家“十二五”主要污染物總量控制規劃編制指南（征求意見稿）中提出城鎮生活化學需氧量和氨氮新增量預測采用產污系數法，建議四川COD、氨氮產污系數分別取71克/人·日、8.7克/人·日，多數城市采用國家推薦的污水產污系數進行生活污染源新增量計算。由于城市規模、城市發展水平、人均用水量、生活污水處理率等存在差異，將造成生活污染源新增量預測與實際情況的偏差，因而結合實際情況對生活污水產污系數進行分析預測具有重要意義。

1 研究方法

鑒于生活污水產污系數存在地區差異，本文選取四川某市作為調查研究對象，對市轄區生活用水量、排水情況、污水處理廠情況進行調查，取得了合理可靠的原始數據，分析計算了實際產污系數，并通過收集的數據建立灰色預測GM（1，1）模型對產污系數進行了預測。

2 產污系數的分析計算

根據四川某市市轄區2007年～2011年各生活污水處理廠進水量和COD、氨氮進水濃度，以流量為權數，計算出2007年～2011年市轄區COD、氨氮進水濃度加權平均值（該市市轄污水處理廠管網無工業廢水進入）。對市轄區2006年～2010年人均日生活用水量進行了調查，采用GM（1，1）模型預測了2011年人均日生活用水量。調查計算結果見表1。

表1 人均日生活用水量及進水COD、氨氮濃度

生活污水產污系數計算公式[1]為：

式中：

Ki為人均日生活污水產污系數，克/人·日；

Q為市轄區人均日生活用水量，L/人·日；

c為COD、氨氮進水濃度的加權平均值， mg/L；

q為生活用水排放系數，考慮用水損耗，p取0.9。

根據生活污水產污計算公式計算出2007年～2011年COD、氨氮的產污系數，其中COD產污系數為50.51克/人·日～60.29克/人·日，氨氮產物系數為4.52克/人·日～5.3克/人·日，均低于國家建議值，計算結果見表2。

表2 四川某市2007-2011年COD、氨氮產污系數（克/人·日）

3 灰色預測GM（1，1）模型的建立及求解

灰色預測是指對本征性灰色系統，根據過去及現在已知的或未確知的信息建立一個從過去延伸到將來的GM模型，從而確定系統在未來發展變化的趨勢。相對于其他建模方法，灰色建模只要求四個以上數據即可。由于生活污水產污系數歷史統計數據較少，因而適合采用灰色系統預測方法進行分析。GM（1，1）模型是灰色系統理論的基本模型，其基本思路是采用原始序列經處理而得到的生成序列來建模，求解該模型得到生成序列預測值，再經過逆生成處理，便獲得原始序列的預測值，常用的生成手段是累加生成，逆生成手段是累減生成。

其建模原理如下[2，3]：

對原始數列x（0）進行一次累加（1-AGO）生成一次累加數列x（1）

以x（1）建立一階微分方程

將產污系數原始序列

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﹜

按以上步驟建模并計算得：

將（2） 代 入（1） 式 得 到 COD預 測 模 型 為：

對于各種事物和系統的預測，很多學者認為，精度大于或等于85%即為成功預測。目前預測值精度一般用MAPE表示，MAPE為平均絕對百分比誤差，若MAPE的值小于10%，則認為是高精度的預測，其計算公式[4]為：

式中：n為樣本數據個數；

pi為為相對百分比誤差（%）。

通過建立的預測模型對四川某市2007年～2011年COD、氨氮產污系數分別進行預測，預測結果見表3。經過計算，COD、氨氮產污系數的平均絕對百分比誤差MAPE值分別為5.96%和4.49%，均小于10%，屬于高精度的預測，可以滿足規劃期內生活污水產污系數預測的要求，2012年～2016年預測結果見表3。

從表3中的預測數據可以看出，2012年～2015年該市COD產污系數為54.27克/人·日～54.48克/人·日，氨氮產物系數為5.01g/人·日～5.17g/人·日，均低于國家建議值。

4 結論

本文針對生活污水產污系數存在的地區差異，對四川某市生活污水產污系數進行了調查分析，并采用GM（1，1）模型進行了分析預測，結果表明實際值和預測值均低于國家建議值。同時本文將灰色模型引入生活污水產污系數的研究，獲得了較好的預測精度，可供環境保護部門進行生活污水源強核算與新增量預測時作參考。

表3 COD、氨氮產污系數預測結果分析

[1]錢駿，楊珊珊，肖杰，等.四川省生活污水產污系數研究[J].四川環境，2009，28(1)：27-32.

[2]劉思峰，謝乃明.灰色系統理論及其應用[M].北京：科學出版社，2008.

[3]梁啟惠.大氣環境污染的灰色預測初探[J].環境工程，1994，12(4)：57-61.

[4]舒詩湖，向高，何文杰，等.灰色模型在城市中長期用水量預測中的應用[J].哈爾濱工業大學學報，2009，41(2)：85-87.