[发明专利]城市地下污水处理厂规模优化与工艺选择方法

说明书

本发明公开了城市地下污水处理厂规模优化与工艺选择方法，建立城市地下污水处理厂样本数据库，运用聚类算法对地下污水处理厂规模进行聚类划分，完善城市地下污水处理厂在规模分类上的缺失；并对城市地下污水处理厂常见污水处理工艺进行优劣性分析和数据规模的正态拟合，得到各工艺处理规模的分布曲线，明确各处理工艺所适宜最佳城市地下污水处理厂规模类型，最后对比各工艺占地、出水、投资运营成本及优劣性验证了分类的合理性。本发明可为城市地下污水处理厂规划与设计及工艺选择提供参考依据。

技术领域

本发明属于污水处理设施分类技术领域，具体涉及城市地下污水处理厂规模优化与工艺选择方法。

背景技术

为保障城市的可持续性发展，将具有污染属性的市政设施地下化，能够优化城市配置，改善城市可持续发展的环境条件和社会条件。相较于传统地上污水处理厂，地下污水处理厂主体结构全部置于地下呈竖向立体分布，对设备操作层进行封闭，地面层进行综合利用，使其在占用土地与地理位置、气体排放与噪音控制、抵抗外界的影响和与周边经济环境相协调等方面有着巨大的优势，这些优势在城市土地资源紧缺、土地价格昂贵、人口密度大和生活环境要求高的大城市中是无法替代的。特别是近年来，地下污水处理厂在国内许多城市的基础市政设施建设规划中越来越成为一种趋势，对一、二线城市的市政设施起到很好的补充发展作用。

经过十多年的快速发展，我国建设地下污水处理厂的数量已经超过了全球大部分地区。过快的发展速度导致行业标准和建设规范的不配套，从而造成地下污水处理厂设施建设没有参考标准与规范。对于城市地下污水处理厂规模分类标准的缺失，目前大多解决方法是直接采用地上污水处理厂的划分标准，而地下污水处理厂的特殊建设方式使其对处理工艺的选择和布置往往采取更加节地的形式，建设规模也相应地比地上污水处理厂小。若以地上污水处理厂的规模类型来划分地下污水处理厂，则导致分类结果不能准确表达各规模的差异性，使之产生无效的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供城市地下污水处理厂规模优化与工艺选择方法，能够划分城市地下污水处理厂规模类型并为地下污水处理厂常用工艺选择最佳处理的规模类型。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

城市地下污水处理厂规模优化与工艺选择方法，划分城市地下污水处理厂的规模类型并为地下污水处理厂处理工艺选择最佳处理规模，包括：

步骤1：建立城市地下污水处理厂样本数据库，根据处理厂规模将样本数据划分为N组子集合，选取各子集合的中心点并计算样本数据到中心点的曼哈顿距离；

步骤2：基于样本数据到中心点的曼哈顿距离，对样本数据重新聚类，得到N组聚类子集合及相应的中心点，反复训练迭代，直到聚类算法收敛为止，得到最终的N组聚类子集合及相应的中心点；

步骤3：根据最终的N组聚类子集合中样本数据最大值和最小值，将城市地下污水处理厂的规模类型划分为N类及其对应的N个规模区间；

步骤4：对样本数据库进行城市地下污水处理厂处理工艺划分，绘制各处理工艺的规模与数量柱状图，并计算各工艺处理规模的概率密度；

步骤5：通过概率密度与处理规模作图得出高斯曲线，并叠加至步骤4所绘制的柱状图，根据区间概率公式，得出各处理工艺所适合的最佳处理规模区间并应用于N类规模类型。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的所述曼哈顿距离计算方法具体如下：

式中，表示各样本A_i分别至各中心点M_a的距离。

上述的步骤1为：