污水固液分離裝置研究現狀

『壹』 濕地處理廢水的研究現狀

煤礦山排出的廢水和煤矸石滲出液，含硫量較高。根據大峪溝礦區的實際情況，即使採用綜合一體化處理方法，出水的除硫效果並不明顯，水中SO^2－₄仍高達1994.21～2144.06mg/L。雖然現有的《煤炭工業污染物排放標准》(GB20426—2006)對SO^2－₄的排放濃度沒有明確限制，但高硫酸鹽水對大峪溝的地下水和涼水泉水庫的水質仍有嚴重影響。

目前，去除水中SO^2－₄的方法主要有中和法、反滲透膜法、生物化學處理法和濕地法。前幾種運行費用高，效果不一，有的還存在二次污染或技術不夠完善等問題，更多地採用廉價、清潔的處理方法，即利用濕地除硫。

一般而言，煤礦開采尤其是井工開采都需疏排地下水，在地表形成小溪或小河進入窪地，形成濕地。濕地具有顯著的生態功能，能夠起到凈化水質，調節空氣濕度、溫度，繁衍各種濕生-水生植物，改善人居環境的作用。據調研，目前煤礦山濕地生態功能常常被忽視，要麼棄置不用要麼受損嚴重。本次研究的目的是試圖利用礦區排水形成的濕地解決終端外排水的去硫問題，使之資源化，可以說是前述綜合一體化處理方案的最終一個環節，同時也是解決煤礦山濕地生態修復和濕地生態利用的專門性課題。

利用人工濕地去除水中硫酸根的研究仍處於探索階段，人工濕地屬於人工構築物的范疇，通常的做法是建幾個處理池，池內鋪蓋底泥並種植植物，依靠植物、底泥等要素的作用達到去硫效果;煤礦山濕地顯然不屬於上述的人工濕地，有關煤礦山濕地的生態功能、除污能力的研究，目前還比較少見。據國內外的相關文獻，人工濕地脫硫效果相差較大，有的可以達91.9%，有的為53%，甚至有的去除率幾乎為零。究其原因，主要是濕地規模、水質、氣候、底泥和水生植被的差異。所以在對煤礦山濕地進行研究時，必須查明生態地質的基本條件。

人工濕地是人對自然濕地系統的模擬，利用生態的方法來去除污染物，以達到凈化污水的目的，它利用自然生態系統中的物理、化學和生物三者的協同作用，通過過濾、吸附、共沉、離子交換、植物吸收和微生物分解來實現對污水的高效凈化(彭超英等，2000)。實踐表明，與其他處理污水的方法相比，人工濕地系統具有高效率、低投資、低運行費、低維護技術、基本不耗電即「一高三低一不」的特點(丁疆華等，2000)。自1974年第一個用於污水處理的人工濕地系統在西德建成以來，因其優越的性能，使它獲得較快的發展(劉自蓮等，2005)。20世紀80年代從歐洲到美洲、澳洲等地區和國家都廣泛開展了這方面的研究工作。目前，在美國有600多處人工濕地工程用於處理市政、工業和農業廢水;在丹麥、德國、英國等國至少有200處人工濕地(主要為地下潛流濕地)系統在運行，紐西蘭也有80多處人工濕地系統投入使用(李麗等，2007)。而且大量的監測表明，濕地凈化污水的效果是顯而易見的。例如，Knight(2000)等對1300多條已報道的數據進行分析，人工濕地對飼養家畜排放水的凈化效率平均為:BOD₅，65%;TSS，53%;NH₄—N，48%;TN，42%和TP，42%。來自美國環保機構的資料庫資料顯示出了更高的處理效率，BOD₅，TSS，TN，NH₄—N，NO₃—N和TP分別高達95%、88%、67%、61%、72%和76%(Braskerud等，2002)。

我國的濕地研究起步較晚。從「七五」時期開始試驗，取得了人工濕地工藝特徵、技術要點和工程參數等研究成果(胡康萍等，1991)。20世紀90年代以來，我國對人工濕地的研究發現燈心草、香蒲等植物在人工濕地中凈化污水能達到國家二、三級地面水標准，人工濕地可以廣泛應用於工業廢水處理、農業水處理、雨水處理等。在研究利用人工濕地生態系統去除水體中藻類方面，說明人工濕地系統在污水深度處理或減少水體富營養化、抑制藻類生長等方面也具有特色。全國數十個城市開展人工濕地研究，很多已投入生產;已有不少城市建立了蘆葦人工濕地污水處理系統。這些系統運行以來，產生了良好的經濟和社會效益，為我國環境保護做出了貢獻。廣東韶關市鉛鋅礦廢水治理，在人工濕地中種植香蒲的研究表明(陽承勝等，2000)，利用香蒲凈化含鉛、鋅工業廢水的效果非常好，COD、SS、Pb、Zn、Cu和Cd的去除率分別為92.19%、99.62%、93.98%、97.02%、96.87%和96.39%，水質得到明顯改善，主要污染物TSS、Pb、Zn、Cu和Cd等均達到排放標准。此外，人工濕地在處理鐵礦酸性廢水的試驗結果表明(唐述虞，1996)，酸水pH值由2.6升高到6.1;銅離子、鐵離子和錳離子去除率分別為99.7%、99.8%、70.9%。在利用濕地去除廢水中常見的硫酸根離子方面，通過查閱國內外文獻發現，前人的研究尚不充分，而且在不多的文獻報道中，脫硫效果相差很大。研究資料表明，經生化預處理的紡織廢水在經過濕地前後SO^2－₄由1235mg/L變為1244mg/L，去除率幾乎為零(尹軍等，2004);美國佛羅里達州的Hidden River雨水濕地處理系統的SO^2－₄去除率達到53%(王世和等，2007);另有研究表明，畜禽舍污水經過濕地後，硫化物的降解率可達88.3%(汪植三等，1995);在對濕地凈化養豬場豬糞水的研究時發現，SO^2－₄去除率達到91.9%(劉開容等，1997);國外學者研究認為，人工濕地對生活污水中無機硫的去除率可達95%(Buisma 等，1990)。

在濕地設計方面，國外學者通過示蹤劑實驗發現，在同樣的濕地面積下，填料深度為0.45m的濕地系統的BOD去除效果比深度為0.3m的濕地系統去除效果稍好(George，2000)。美國環保局在關於構建濕地處理市政廢水的手冊中認為，潛流濕地進水區域水深一般為0.4m，基質深度應比水深深0.1m，即系統總體深度為0.5m(USEPA，2000)。國內有學者研究了20cm、40cm、60cm三個水深條件下COD的去除率，發現水深為60cm時，即使運行的水力負荷較高(433.3cm/d)，COD的去除率仍然可達84.9%(王世和等，2003)。另有研究發現，進水負荷的增大引起水力停留時間和出水速率的下降，不利於污水的凈化處理。但另一方面，進水負荷太小又不能充分發揮濕地的凈化潛力，因此濕地系統都存在一個較佳的進水負荷(吳振斌等，2001)。研究表明，低流速和高水力停留時間(HRT)對有機物和TSS(總懸浮固體)有較好的去除作用，過高的HRT會增加人工濕地水分的蒸騰作用。鑒於濕地植物在處理廢水中有機物和重金屬的重要作用，目前國外對人工濕地的植物選擇研究不斷深入，總的來看一般有三種植物較為常用，為風車草、蘆葦和香蒲(Ciria等，2005; Karathanasis 等，2003)。國外有學者研究了人工濕地處理系統中八種植物對污染物的去除效果，發現香蒲的去除能力最強(Klomjek，2005)。國內人工濕地系統植物的應用情況和國外基本相同，在研究香蒲、美人蕉、燈心草、蘆葦、營蒲、茭白和黃花鶯尾這七種武漢地區常見濕地植物對生活污水的處理效果時，發現其中香蒲、美人蕉、黃花鶯尾、茭白和營蒲的處理效果相對較好(魯敏等，2004)。風車草、香根草、香蒲、蘆葦和燈心草是國內人工濕地應用比較多的植物(靖元孝等，2002;廖新梯，2002;成水平等，1997;王全金等，2004)。

通過以上總結，可以發現，目前針對濕地處理廢水的研究和應用在國內外均是一個熱點問題，取得了一定的理論和實踐成果，但是，由於濕地作為一個特殊的生態系統有其自身的復雜性，加之廢水類型的復雜多樣，具體的情況千差萬別，所以，在利用濕地凈化廢水特別是煤礦山廢水方面，還有著諸多問題亟待解決，可以說還在「摸著石頭過河」。目前國內外對於濕地凈化污染物能力的評估，多是根據溶質平衡的原理，將濕地進水口與出水口的溶質量相減，認為其結果就是濕地的凈化能力。這種評價方法有許多弊端，一是必須依賴於長期、大量的監測數據作為基礎，二是不能給出較為准確的單位面積的凈化效率數據，三是只能在濕地建成後進行評估，而想要更科學地進行濕地設計，在建設之前就必須對濕地凈化能力進行合理的預測。目前，國內外的濕地設計往往多著眼於水力學參數和化學指標，對於影響凈化效果的關鍵因素例如植物、底泥等涉及較少，特別是缺少對濕地各要素研究成果的綜合分析，現有的很多研究，實際上，或是將濕地看做是常有植物，鋪有底泥的「反應釜」，或是僅從植物、化學等單一學科角度出發來研究濕地凈化這種多學科問題。

另外，國內外的研究雖已證明了濕地處理廢水的有效性和實用性，然而多數研究都注重於濕地對廢水中氮、磷、pH值和金屬離子去除的研究，很少有針對酸性廢水中含量相當高的硫酸根離子去除情況的研究。高硫廢水是工業生產特別是煤礦開采中大量產生的一類污染，在利用濕地來去除水中的硫酸根離子方面，國內外研究不多，並且所得的結論也是差異較大。造成這一現象的原因是，前人所研究的各個濕地的環境，包括氣候、底泥、面積、植物種類、數量等，以及所排放廢水的性質包括水量、pH值、硫酸根濃度、COD、BOD₅等都差異較大。因此，在對具體某處濕地進行研究時，應該實地展開調查取樣，來評價該處濕地對SO^2－₄的去除作用。從根本上說，正是由於對濕地生態系統結構的生態地質學研究不夠，才導致了濕地凈化廢水研究方面的欠缺，使其功能沒有得到充分發揮。

『貳』 污水處理中固液分離機具有哪些應用

隨著養殖的發展，國家對於環保的要求越來越嚴格，對與養殖場污水糞便污染環專境加大力度的治理。天屬利固液分離機的作用就是就是使得畜禽糞便的干濕分離，干濕分離後，水份進入水庫，水庫養魚；固體物可以用作綠色有機肥。
目前天利固液分離機有兩種型號，一種是小型的TL-200固液分離機，還有一種是大型滾筒式微濾固液分離機TL-800，兩者的區別在於TL-800配置滾筒式前期脫水功能，分離出來的固體物比TL-200更為細膩，並且TL-800分離出來的水份可以直接進入污水處理設備。

『叄』 污水固液分離後清水可以不過壓濾機嗎

帶式壓濾機的工作原理以及系統脫水過程
經過濃縮的污泥與一定濃度的絮凝劑在靜、動態混合器中充分混合以後，污泥中的微小固體顆粒聚凝成體積較大的絮狀團塊，同時分離出自由水，絮凝後的污泥被輸送到濃縮重力脫水的濾帶上，在重力的作用下自由水被分離，形成不流動狀態的污泥，然後夾持在上下兩條網帶之間，經過楔形預壓區、低壓區和高壓區由小到大的擠壓力、剪切力作用下，逐步擠壓污泥，以達到最大程度的泥、水分離，最後形成濾餅排出。
1.化學預處理脫水
為了提高污泥的脫水性,改良濾餅的性質,增加物料的滲透性,需對污泥進行化學處理,本機使用獨特的「水中絮凝造粒混合器」的裝置以達到化學加葯絮凝的作用，該方法不但絮凝效果好，還可節省大量葯劑，運行費用低，經濟效益十分明顯。
2.重力濃縮脫水段
污泥經布料斗均勻送入網帶，污泥隨濾帶向前運行，游離態水在自重作用下通過濾帶流入接水槽，重力脫水也可以說是高度濃縮段，主要作用是脫去污泥中的自由水，使污泥的流動性減小，為進一步擠壓做准備。
3.楔形區預壓脫水段
重力脫水後的污泥流動性幾乎完全喪失，隨著帶式壓濾機濾帶的向前運行，上下濾帶間距逐漸減少，物料開始受到輕微壓力，並隨著濾帶運行，壓力逐漸增大，楔形區的作用是延長重力脫水時間，增加絮團的擠壓穩定性，為進入壓力區做准備。
4.擠壓輥高壓脫水段
物料脫離楔形區就進入壓力區，物料在此區內受擠壓，沿濾帶運行方向壓力隨擠壓輥直徑的減少而增加，物料受到擠壓體積收縮，物料內的間隙游離水被擠出，此時，基本形成濾餅，繼續向前至壓力尾部的高壓區經過高壓後濾餅的含水量可降至最低。
物料經過以上各階段的脫水處理後形成濾餅排出，通過刮泥板刮下，上下濾帶分開，經過高壓沖洗水清除濾網孔間的微量物料，繼續進入下一步脫水循環。
壓濾機作為固液分離設備，應用於工業生產已有悠久歷史，它具有分離效果好、適應性廣，特別對於粘細物料的分離，有其獨特的優越性。
壓濾機分為板框式壓濾機和廂式壓濾機，壓濾機是一種間歇式過濾設備，用於各種懸浮液的固液分離。它是依靠壓緊裝置將濾板壓緊，再將懸浮液用泵壓入濾室，通過濾布來達到將固體顆粒和液體顆粒分離的目的。
板框壓濾機是很成熟的脫水設備，在歐美早期的污泥脫水項目上應用很多，板框壓濾機的結構較簡單，操作容易，穩定，過濾面積選擇范圍靈活，單位過濾面積佔地較少，過濾推動力大，所得濾餅含水率低，對物料的適應性強，適用於各種污泥。

『肆』 項目研究現狀及發展趨勢

從世界范圍看，乾旱－半乾旱地區開發利用地下水已有悠久的歷史。尤其是最近幾十年來，隨著一些乾旱－半乾旱國家或地區社會經濟的不斷發展，用水量日益增長，從而促使他們加快了地下水資源勘查評價及有關水文地質工作的步伐，並由此取得了突破和進展。

地下水(包括深層地下水)資源的大量開發利用，一方面不僅保證了乾旱地區人民的生活用水需求，而且有力地促進了乾旱地區的社會進步和經濟發展。另一方面，地下水資源由於受補給所限，尤其是深層承壓水基本上是一種非再生的水資源，如果無計劃或不科學地過度開采，將會帶來一系列生態－環境地質問題，如導致含水層枯竭、水質惡化、土地沙化和土地鹽鹼化等，甚至還可能危及子孫後代的「水安全」和經濟社會的可持續發展。有的國家或地區由於過度開采地下水資源，已開始出現地下水資源枯竭、水質變差、供水能力逐漸下降、土地沙化和鹽鹼化等嚴重問題。所幸的是，水的問題許多乾旱國家或地區都已經意識到並採取措施開始著手解決這些問題，他們在不斷加強地下水資源勘查評價的基礎上，越來越重視地下水開發利用戰略的制定與選擇、地下水儲蓄和調配工程的建設以及地下水資源的管理和立法，從而使地下水資源利用正進入到一個更加科學、合理的新階段。

20世紀90年代以來，國際上關於區域沉積盆地地下水的賦存規律和運移機制有兩種截然不同的觀點:一是以水力連續性為基礎的水文模型———徑流模型;二是以水力不連續性為基礎的滯留(Stagnant)模型，提出了「滯留含水層」的概念。

乾旱區地下淡水勘探技術的進展主要表現在遙感技術與GIS的結合、不斷完善的物探技術及其解譯技術的計算機化。

總之，乾旱區水文地質研究是水文地質學的一個重要研究領域，也是各國水文地質學家關注的熱點之一，特別是20世紀80年代以來系統工程理論和方法的引入，同位素技術、遙感技術、計算機等的應用，地球物理勘探(磁法、核磁共振)、鑽探水平的提高，大大推進了乾旱區水文地質研究的發展。目前，許多國家日益重視乾旱區水資源的持續利用，將地下水資源與生態－地質環境保護結合在一起進行研究評價。

為了滿足我國國民經濟發展的需要，從1956年起，地質部在河西走廊進行了1∶20萬地質、水文地質綜合測繪。與此同時，地質部水文地質工程地質研究所閻錫嶼、段永侯等人，結合當時生產需要及我國12年科學規劃，開始了我國乾旱及半乾旱地區水文地質條件的研究，並發表了有關重要的論著，闡明了我國西北內陸盆地山前沖洪積平原水平分帶特徵。1956～1958年期間，陝西、甘肅、青海、新疆等省、自治區相繼建立了水文地質工程地質隊，開始了1∶50萬、1∶20萬水文地質調查。水利部門和中科院系統也進行過許多與水土資源開發利用有關的考察和研究工作。具代表性的工作有:①甘肅省地質研究所范錫朋教授主筆的《甘肅省河西走廊地下水資源分布規律和合理開發利用報告》;②地質礦產部「七五」科技攻關項目「西北地區地下水資源評價及合理開發利用研究」;③1996～1999年，中國科學院蘭州冰川凍土研究所國家「九五」攻關專題「黑河流域水資源合理利用與社會經濟和生態協調發展研究」。

近20年來，隨著系統理論分析方法的引入和同位素、遙感、計算機技術和先進物探手段等的應用，內陸乾旱區的地下水勘查與研究得到迅速發展。通過「九五」攻關項目的整體研究，對上中下游兼顧，水資源開發與生態環境保護並重，地表水和地下水聯合調度得到了更廣泛的共識，取得了不少重要的成果，但很多方面研究深度還不夠，尤其是一些可操作的實施方案尚待進一步研究。鑒於西北內流盆地水資源的形成、演化和分布規律，甚至水資源的開發方式及其存在的生態－環境地質問題都具有很大的相似性，在流域尺度上，開展西北地區典型流域水資源利用與生態－地質環境保護試驗和示範工程的研究，將具有很好的代表性和推廣應用的前景。

乾旱地區社會經濟－水資源－生態環境之間如何協調發展等問題，已引起了國際社會的廣泛關注和高度重視。近年來，日益頻繁的國際合作與學術交流為開展本項目提供了許多可借鑒的新技術和新思路。瑞士蘇黎世工業大學水力學與水資源研究所(EHT)承擔全球可持續發展項目Alliance for Global Sustainability(AGS)，與美國麻省理工學院和日本東京大學聯合開發了水資源持續管理系統的模型和方法，特別重視農業用水和乾旱區鹽分的運移。同時新的環境同位素示蹤技術(CFC，T/3He，穩定同位素)，與示蹤元素和鹽分運移耦合的水循環模擬，利用衛星影像識別蒸發強度，校驗模型參數，確定水資源開發戰略的優化方法在乾旱地區取得了良好的效果。尤其是荷蘭德爾福特(Delft)國際建設、水利與環境工程學院(International Institute of Infrastructure，hydraulics and Environment Engineering)和荷蘭應用地學研究所開發的區域地下水地理信息系統(REGIS)，為地下水資源的開發與管理提供了有力的工具。

以色列是一個嚴重乾旱缺水的國家，大部地區屬於乾旱或半乾旱區，其中乾旱區面積占國土面積的60%。水資源時空分布不均，北部和西部年均降雨量400～800mm，向東向南急劇減少，南部的內蓋夫沙漠地區降水量在50mm以下;降雨主要發生在冬季(11月至次年3月)。以色列水資源的調控經驗是:充分利用地表水資源，實施調水工程;充分利用邊際水資源(污水、鹹水、海水及暴雨洪水);在沿海平原含水層建立地下水庫;從國外進口水;採用先進的節水灌溉技術;重視水資源的管理。其中北水南調工程把以色列唯一的淡水湖———北部的加利利湖的水引到乾旱的南部地區，使南部的不毛之地變成了一片片綠洲，稱為國家輸水工程(National Water Carrier)。該工程於1964年建成並投入運轉，輸水管道包括地下管線、明渠、中繼性水庫和暗渠隧道。年供水量4×108m3。沿途設多座泵站加壓，並吸納全國主要地表水和地下水源，同時向外輻射出供水管道，與各地區的供水管網相連通，形成全國統一的調配水系統。這條輸水管道不僅是主要的供水系統，而且還能接納北部冬天和早春多餘的水，向沿海地區的含水層補給水源，有效地防止因地下水位下降造成的海水倒灌。在沿海平原含水層建立地下水庫。以色列沿海平原含水層儲水潛力大，且其東部地區大部分含水層是未飽和的。以色列在沿海平原建立地下水庫用於貯存冬季(或降水大的年份)多餘的雨水、灌溉滲漏水及回收污水，在需要用水時，再抽出來使用。以色列的滴灌技術給農業灌溉賦予了新概念，為世界乾旱區農業發展樹立了榜樣。該技術由計算機系統自動控制。相對於其他灌溉方式，滴灌是最有效的節水方法，水分利用率(WUE)可達95%，而表面灌溉只有45%，噴灌為75%。滴灌技術的採用使以色列的農業用水大大減少，可以騰出更多的水用於其他用途。

眾所周知，美國水資源地區分布不均，西部地區氣候較為乾旱，年降水量不足200mm，最低的僅為50mm。中西部地區地下水受到嚴重超采，地下水位持續下降，引起了地面沉降、海水入侵等嚴重問題。美國對水資源的調控措施是:在西部乾旱區修建引水工程;限制地下水開采量，進行地下水人工補給;重視廢水循環利用;普遍推廣農業節水灌溉;重視水資源的管理。為開發西部，僅1933～1943年聯邦政府就批准興建了34個灌溉與調水工程。加利福尼亞州南部地區原本是沙漠地區，年降雨量很少，在美國西部開發中，通過從科羅拉多河引水，供應加利福尼亞州南部地區的用水需求。20世紀50年代，加利福尼亞州進一步實施了北水南調工程，將加利福尼亞州北部的水引到南部，為南部地區的發展提供了堅實的基礎。美國西南部亞利桑那州的盆嶺地區極為乾旱，建設了中亞利桑那工程(CAP)，該工程從科羅拉多河引水到亞利桑那州的盆嶺地區，工程渠道總長540km，每年輸水22×10⁸m³。

近十餘年來，地表水和地下水聯合調蓄與優化利用已成為流域尺度水資源科學利用研究的熱點，國際上含水層儲存與利用(Aquifer Storage and Recovery，簡稱ASR)研究越來越受到重視，而且得到廣泛應用。美國佛羅里達州夏灌冬用，解決了冬季渡假用水不足;荷蘭利用沿海沙丘區，用凈化後的萊茵河水回灌沙丘含水層，再回採用於海牙和阿姆斯特丹兩大城市供水，回採水量佔到回灌水量的80%，並有效地控制了海水入侵;瑞士蘇黎世市採用傍河取水—回灌含水層—再回採利用模式，使水源通過含水層再自凈，既減少了化學處理費用，也杜絕了化學處理可能導致的二次污染，達到優質供水的目的。我國北方沿海城市利用河流盆地構築地下水庫，也取得了很好的效果。到目前為止，最難解決的問題依然是可供回灌的水量不足及可供回灌的時間有限，加之地下水補給過程中的氣滯阻水，使多數回灌補給效率不高。

總之，流域尺度的水土資源利用、經濟社會可持續發展、生態環境保護三位一體的綜合研究和實踐，越來越受到社會和學者的重視，已成為多學科綜合研究與工程示範的熱點問題之一。

『伍』 固液分離設備的固液分離設備的現狀與發展趨勢

隨著科技的不斷發展， 固液分離設備在結構形式、分離效率、自動化水平、功能內集成容、產品質量和可靠性方面發展迅速，與歐洲發達國家產品性能差距越來越小，近年來其在制葯行業應用不斷廣泛。很多要求固液分離設備的漿體中的固形物顆粒粒度都很細.且有越來越細之勢,而且總的發展趨勢是要求濾液的高澄清度和濾渣的低含濕量,以減少乾燥和進一步處理的工作量、降低固液分離成本.突出的對象是工業廢水、市政污水和污泥的脫水,這種料漿的濃度很稀(0.3%～1.0%),要先濃縮至3%～10%,而後進行預脫水,可由1%～5%濃縮至18%～40%,再用真空過濾、壓濾、離心機等進行二次脫水.這就使得 固液分離設備技術面臨前所未有的挑戰,同時也就促使整個固液分離設備技術和設備圍繞這些挑戰而迅速發展。同時固液分離設備在研究、消化、吸收國內外同類產品技術基礎上，針對目前該類產品出現的普遍問題和結合國內污泥脫水的特點和要求，自行設計製造的具有當今先進水平的新型高效、連續作業的壓力式固液分離設備,在印染行業得到了廣泛的應用。

『陸』 固液分離設備的介紹

通過對固液分離技術的深入研究，改進其他行業在固液分離設備上的結構和水處理葯劑上的深度研發，對化葯加葯系統的機械結構上作全面分解，使之成為全球首創的分體式的理想結構。該機已成功轉化為對所有行業廢水、污水、中水進行預處理和對出水二、三級排放標準的廢水能一步處理即能達標的水處理設備，整套設備，廢水，省去了傳統廢水處理工藝中物化處理的幾乎全部設備，也可省去板框和帶式壓濾機，可直接進行後續的生化處理。

『柒』 急求(國內外信息技術對污染控制的研究現狀)

信息技術在環境保護中的應用研究
趙 萌1 , 鄭發鴻2
(1. 昆明理工大學建築工程學院, 昆明650224 ; 2. 昆明理工大學計算中心, 昆明650093)
摘 要: 對信息技術在環境保護硬體、軟體方面的發展現狀及其在環境數據採集、處理、應用方面的發展進行了詳
細的介紹,並介紹了在環境領域中常用的資料庫、數據倉庫、空間信息技術及信息系統等信息技術。
0 引 言
信息技術在各行各業的廣泛滲透,深刻地改變著經濟和社會面貌。在過去的20 年間,信息技術廣泛應用於環境保護的各個領域,環境信息已發展為一個復雜的多學科交叉的新學科[1 ] 。在環境領域,信息技術主要應用在環境質量監測與管理、污染源監控與管理、環境統計、環境評價、生態建設與管理、核安全與管理以及環境信息發布等業務中,為環境管理和輔助決策提供環境信息技術支持與服。環境信息化作為國民經濟和社會信息化的重要組成部分,是環境保護工作的基礎和關鍵支撐,它對提高環境與發展的綜合決策能力、提升環境監管的現代化水平、加強政府的公共服務能力、構建資源節約型和環境友好型社會、實現環境保護的戰略目標具有重要的作用。
1 發展現狀
我國的環境信息化在「九五」以來得到了較快的發展,取得了明顯的成效:初步建立了國家、省、市三級環境信息管理體系,配備了一批軟、硬體設備,奠定了基礎工作條件;開展了多項環境信息應用工作,提高了環保政務和業務工作的效率,積累了大量環境信息資源;為政府部門和社會公眾提供了多種技術支持和信息服務,提高了行政效率,促進了政務公開;制定了一系列法規、標准,培養了一支專業人才隊伍,保障了環境信息化的良性發展。同時,環境信
息資源和信息技術手段還能夠為重大環境污染事故和生態災難的應急響應提供必需的技術支持①。通過一系列國內及國外援助項目的開展,信息技術的發展取得了以下的成果:(1) 制度方面。國家環保總局信息中心已經發布了《環境信息化「九五」規劃和2010 年遠景目標》、《環境信息管理辦法》(暫行) 、《國家環境信息「十五」指導意見》、《總局電子政務職責分工》、《國家環保總
局應用軟體開發項目管理暫行辦法》、《環境信息標准化手冊》等環境信息文件。
(2) 硬體方面。應用亞洲開發銀行援助、世行貸款B21 項目、世行貸款B21 擴項目、日本政府無償援助等建成了總局信息中心、32 個省級環境信息中心和110 個城市環境信息中心,並配備了先進的計算機軟、硬體和網路設備。
(3) 人員方面。依託日援二國研修項目,組織了環境信息中心,人員培訓1 000 多人次,初步建立了一支具有較強業務能力和管理水平的人才隊伍。
(4) 網路方面。已建成覆蓋全國省級環保局和121 個城市環保局的衛星通信專網,連接至全國87個自動水質監測站,實現了總局與各省級環保局之間電子公文無紙化傳輸②。
2 信息技術在環境數據採集中的應用
環境數據包括環境元數據、環境法規與標准數據、環境文獻與公報數據、環境質量數據、環境統計數據、環境背景數據、生態環境保護數據、生物多樣性保護數據、輻射環境數據、其他環境管理相關數據等(社會經濟信息及計劃、規劃等) 。而按照數據特徵,環境數據可分為4 種形式:空間數據、屬性數據、關系數據、時間數據[2 ] 。在環境業務中,環境數據的核心是環境質量監測信息和污染源數據兩大部分[3 ] 。根據環境管理的需要,我國環保部門已設計出了一系列數據收集報表。環境數據的收集可分為手工操作和自動操作兩種,自動操作一般與相關環境信息管理軟體相對應,設計相應的基礎數據收集報表和上報統計匯總表。
2. 1 環境質量監測數據的採集
我國環境監測發展相對完善,建立了一整套數據收集系統,主要包括自動監測和手工監測兩種,並正隨著信息技術的進步而逐步向智能化監測發展。環境質量自動監測的范圍主要包括大氣、水、雜訊以及生物要素的監測等。目前全國環保系統共有各級環境監測站2 389 個,已初步形成了全國性的環境監測地面網路系統(見表1) 。
表1 環境監測地面網路系統
Table 1 Net systems of environmental monitoring
監測站類型數量/ 個
總站1
省級監測中心站41
地市級監測站401
區縣級監測站1 914
核輻射監測站32
總 計2 389
國家在城市空氣自動監測系統建設方面也給予了資金支持,推動了全國空氣質量自動監測系統的建設,到2003 年上半年,全國279 個地級以上城市中已有208 個城市(另有40 個縣級市和縣) 共建設了空氣自動監測系統631 套(見表2) 。同時,總站還開展了重點城市空氣自動監測站聯網和空氣質量自動監測系統質控考核工作。江蘇、河北、浙江和遼寧等省環境監測中心站還開展了省內空氣自動監測
站聯網工作。為了能夠及時全面地掌握主要流域重點斷面水體的水質狀況,預警或預報重大(流域性) 水質污染事故,從1999 年9 月開始至2003 年12 月,國家環保總局在松花江、遼河、海河、黃河、淮河、長江、珠江、太湖、巢湖、滇池等流域建設了82 個水質自動監測站(中國環境監測總站) 。監測項目為五參數(水溫、p H、DO、TB、EC) 、高錳酸鹽指數、氨氮和TOC8 項指標。目前,各流域水質自動監測數據通過撥號上網和衛星地面接收兩種方式進行傳輸,水質自動站的建設和水質周報的發布使各級環境保護部門能夠更好地掌握重點流域省界斷面污染物排放總量的變化趨勢,監督總量控制制度的落實情況,對提高
我國水質監測技術的現代化、水質監測信息管理的科學化、重大水質污染事故預報預警的自動化水平,對國家環境保護決策部門及時做出有效的水污染防治和管理對策等方面均具有重要的意義。
表2 自動監測系統的數量
Table 2 Numbers of automonitoring systems
自動監測系統類型數量監測項目
空氣自動監測系統631 套SO2 、NO x 、TSP 等
水質自動監測站82 個
水溫、p H、DO、TB、EC、高錳酸鹽
指數、氨氮和TOC 8 項指標
除了以上的自動監測網路,還有水環境監測網、近海岸海域監測網、沙塵暴監測網、東亞酸沉降監測網等,為環保部門提供了相關數據。另外,在各地還建有地方級的各種環境自動監測網路(中國環境監測總站) 。
2. 2 環境污染源數據採集
推進污染源自動監控,不僅僅是為了方便地獲得相關數據,更重要的是快捷地對排污企業實施監管,有利於對重大環境污染事故及時採取預防和應急措施,同時也可以降低環境執法成本,提高執法監察效能。
污染源自動監控系統的建設和管理依託環境監測、自動控制、計算機、電子、通信等多個領域的技術,是一項復雜的系統工程。
污染源自動監控系統可分為數據收集子系統和信息綜合子系統(污染源在線自動監控(監測) 系統———數據傳輸和介面標准技術規范) 。
數據收集子系統是污染治理設施的組成部分,包括在污染源現場安裝的污染物排放監控監測儀器(COD、TOC、p H 等水污染物在線監測分析儀,二氧化硫、煙塵等大氣污染物在線監測分析儀) 、流量(速) 計、污染治理設施運行記錄儀(黑匣子) 和數據採集傳輸儀(用於數據的存儲、加密,數據包轉發、接收以及報警、反控) 等自動監控儀器,簡稱現場機。
信息綜合子系統包括計算機信息終端設備、監控中心系統(污染源自動監控中心信息管理軟體和資料庫等) ,簡稱上位機。污染源自動監控工作的開展已經有十幾年的歷史,現在已實現了COD、NH3-N 、SO2 、NOx 等主要污染因子現場自動監測分析、無線傳輸、遠程式控制制和實時報警,為環保部門增強科學監管能力、提高環境執法效能發揮了積極作用。據對113 個環保重點城市的調查,目前已實現了3 006 個排污單位的3 225個排污口的自動監控,在線監測儀器近7 000 套。
各級環保部門已建立了不同規模的監控中心84 個。
全國113 個重點城市環保部門累計投入資金5. 1 億元建設自動監控系統,每年投入4 300 萬元用於運行管理,污染源自動監控系統建設已初具規模。
2002 年開始,江浙交界處吳江盛澤地區的主要污水站安裝了在線監測儀器,並通過自動監控系統同總局和地方環保部門實現了聯網。在總局通過遠程監控軟體,就可以隨時掌握盛澤地區主要污染源的基本排放數據(污水日排放量、COD 實時濃度和日均排放量等) ,為總局實時掌握環境敏感地區的重點污染源排放情況提供了可靠資料。濟南市對佔全市燃煤總量90 %的排污單位安裝了煙氣自動監控
系統,廈門市在全國率先實現了對全市范圍內污水處理廠和重點水污染源主要污染物的自動監控,江蘇如皋市對污水處理廠(採用BOT 模式建設) 每天處理污水的水質和水量進行了自動監控,污染源自動監控已經成為城市環境監管體系中不可缺少的組成部分。
2. 3 環境自動監測(監控) 的制度建設
為了促進自動監測(監控) 的發展,加強數據共享,拓展數據的適用范圍,更深層次地挖掘數據資源的應用,讓自動監測(監控) 數據在環境保護工作中發揮更大的作用,國家相繼頒布和實施了一系列的規范和標准,並對行業涉及的相關單位及產品進行了系統的認證。相關規范及標准有《污染源在線自動監控(監測) 系統數據傳輸標准》、《污染源自動監控管理辦法》、《環境空氣質量自動監測技術規范》、《降雨自動監測技術要求及檢測方法》等。
3 環境信息技術
信息技術為環境管理和輔助決策提供環境信息技術支持與服務,最初主要內容為單項MIS 系統建設和資料庫開發,系統以MIS 系統為主;後來發展到以辦公自動化和環境信息網路系統建設項目為核心,以環境信息機構建設和基礎網路建設為基礎,信息技術主要為內部政務辦公和業務管理提供基礎性技術支持與服務,系統結構以C/ S 為主。目前,在全國已完成系統的各級環境信息中心建設,從機制、
體制和基礎能力方面推動了環境信息系統的發展。
系統結構也發展為以B/ S 或多層體系結構為主,以門戶和政府網站建設為突破,以應用開發和數據共享為中心,以網路與標准為基礎,信息技術開始綜合廣泛應用於環境管理各項業務,有力地推動了環境保護事業的發展。下面介紹環境數據的處理及幾種在環境信息系統開發中常用的信息技術。
3. 1 環境數據的處理
監測數據和圖表等第一手資料只有經過必要的整理和處理才能成為對使用者有意義、對決策具有實用價值的信息。環境數據處理主要包括數據整編、統計分析、污染評價、預測和預報、環境質量報告書編制和污染防治對策的制定,也包括數據傳輸、存儲、檢索和輸出等。
環境監測系統的數據上報傳輸方式為電話撥號或發E-mail ,個別的業務數據通過衛星和傳真報送[4] 。
原始數據的整編方法包括初步的整理、歸類和簡單的統計工作。經過原始記錄表格的審核,數據歸類時的檢驗,然後對數據進行整編。整編過程包括收集相關數據與資料,並用監測結果匯總表及監測結果日、月和年度統計表格統計,然後對數據進行一定的分析歸納。
3. 2 資料庫應用
資料庫是信息系統的基石,是信息系統管理海量的、復雜的環境數據的最有效手段之一。一個資料庫系統是由資料庫、管理數據的軟體———資料庫管理系統、資料庫應用、系統平台及資料庫管理員組成的一個集合體。
資料庫存放數據,數據按資料庫所提供的數據模式存放。
資料庫管理系統是一種管理資料庫的系統軟體,它是資料庫系統的核心,資料庫管理系統主要是進行數據的定義及操縱、控制、服務。常用的資料庫管理系統有: VFP、DB2 | IN GRE5 、UNIFY、IN2FORMIX、ORACL E、SYBASE、SQL SERVER 等。資料庫應用即建立資料庫上的各種應用程序支撐,建立各自的應用邏輯。常用的工具語言有: C、COBOL 、FORTRAN、PowerBuilder 等。
系統平台,包括操作系統、計算機及網路系統.資料庫管理員,主要進行資料庫設計、維護及監視資料庫運行狀況,使系統保持最佳狀態與最高效率。
3. 3 數據倉庫技術
為了加強對決策支持系統的支持,可以建立環境數據倉庫。數據倉庫是面向主題的集成、穩定和隨時間變化的數據集合。通過聯機處分析處理技術和數據挖掘技術的應用可以幫助決策者尋找數據間潛在的關聯,發現被忽略的要素,找到對預測趨勢、決策行為關鍵、有用的信息[5 ] 。
3. 4 環境數學模型
環境系統是一個復雜、龐大的整體,它由許多各具特性、又相互交叉聯系的子系統所構成,每一個子系統都可以用數學模型對其某一方面的行為特徵進行描述,因此環境系統中的數學模型是多種多樣的。
環境數學模型分為模擬模型和管理模型兩種,模擬模型主要用於環境系統行為的模擬、預測和評價,而管理模型用於環境系統的規劃和管理決策,模擬模型是管理模型的基礎[6 ] 。
由於應用數學模型的計算量相當巨大,所以計算機技術的發展使得應用軟體建造模型的建立和使用更為普及,效率大為提高。目前廣泛應用於環境領域的數學模型有河流水質模型、河口水質模型、湖泊與水庫水質模型、地表水水質管理模型、地下水水質模型、大氣環境質量基本模型、大氣污染測模型、多介質環境生態數學模型等。地表水水質模型已開發出多種通用軟體,如QUAL2. E、QUAL2. E
UNCAS、STEADY、St reeter Phelp s、WASP、WQRRS、HEC5Q 等。大氣環境方面的模型有ISC3 、CAL PUFF、UAM - V 等。用戶可以根據需要選用相關軟體。
3. 5 地球空間技術
地球空間技術是地理信息系統( GIS) 、遙感(RS) 和全球定位系統( GPS) 的合稱,又稱3S 技術,它們是現代環境信息系統建立和高效運行必不可少的基礎工具。
地理信息系統( GIS) 是以地理空間資料庫為基礎,在計算機軟硬體的支持下,對空間相關數據進行採集、管理、分析、模擬和顯示,並採用地理模型分析方法,適時提供多種空間和動態的地理信息,為地理研究和地理決策服務而建立起來的計算機技術系統。
地理信息系統和遙感是兩個相互獨立發展起來的技術領域,但它們存在著密切的關系:一方面,遙感信息是地理信息系統中重要的信息源;另一方面,遙感調查中需要利用地理信息系統中的輔助數據(包括各種地圖、地面實測數據、統計資料等) 來改善
遙感數據的分類精度和制圖精度。全球定位系統,簡稱GPS。GPS 在遙感調查中的應用主要有兩個方面: ①在遙感圖像上識別出橋梁、河流匯合處以及村莊這些能作為地面控制點的地物,然後到實地,利用GPS 確定每一控制點的實際位置(經緯度等) ,進而對圖像進行幾何糾正和投影變換; ②對圖像上的樣本像元,根據它們的空間坐標,利用GPS 進行實地定位,確定樣本像元對應的地面類型,並用於分類。
3. 6 環境信息系統
3. 6. 1 環境信息系統的功能
環境信息系統是結合實際的調研成果和客戶需求分析以及環境領域自身的科學規律,以環境在線動態監測數據為主要數據來源,融合資料庫、數據倉庫、3S 技術、模型技術以及多媒體技術、人工智慧技術、模擬技術、互聯網技術的具有輔助決策功能的綜合系統。環境信息系統的主要功能包括[ 7 ] :(1) 實現水、氣、雜訊及生態等環境要素在大范圍的實時、多維、多源、高效、高精度的在線監測,以及監測數據的獲取、存儲、分析、管理和表達。
(2) 高解析度環境遙感監測信息與系統的融合,利用多時序的遙感圖像信息模擬環境的演變,指導環境規劃與管理工作。
(3) 實現3S 技術與在線監測、環境模型、互聯網、辦公自動化系統的無縫集成,使決策支持更加直觀清晰。
(4) 研究與開發基於信息技術的環境專題子系統,包括污染源與環境質量在線監測子系統、環境容量分配子系統、動態環境規劃子系統、環境質量預測預報子系統、環境污染事故預警子系統、專家輔助決策子系統、環境綜合管理辦公自動化子系統、環境信息發布與公眾服務子系統。
(5) 在信息技術支持下的環境決策支持系統的研究與開發。
3. 6. 2 環境信息系統的發展現狀
我國已初步建成連接31 個省級環保局、新疆生產建設兵團環保局和5 個計劃單列市環保局的環境信息廣域網路系統。
在政府門戶網站和內部辦公平台建設方面,90 %以上的省級環保局已建立本地環保門戶網站,相當部分地市級環保局也已建立網站。各省級環保局以及大部分地市環保局已建成區域網辦公系統。國家環境保護總局電子政務綜合平台於2004 年6月建成,該平台集網路管理、系統應用、數據共享和信息服務於一體,形成了技術先進、應用廣泛、性能完善、安全可靠、運行高效的信息基礎設施,提供了
環境應用系統的集成環境和系統支撐平台,為國家環境保護總局政務辦公、信息共享、管理決策和政務公開提供全方位的信息技術支持。在應用系統建設方面,組織開發了大量業務應用系統,如全國環境統計管理信息系統、全國環境質量監測管理系統、全國排放污染物申報登記信息管理系統、全國生態環境狀況調查信息管理系統、國家環境監理信息系統、環境事故應急響應信息管理系統。
為全面提高環境數據管理水平,增強環境數據共享服務能力,國家環保總局於2004 年底啟動建設國家環境數據中心項目,搭建具有公益性、基礎性、戰略性的科技基礎條件平台,可有效改善科技創新環境,增強科技發展能力,為科技長遠發展與重點突破提供強有力的支持。
通過網站向社會發布84 個重點城市的空氣質量日報,68 個重點城市的空氣質量預報,全國主要水系82 個重點斷面的水質監測周報,並在夏季提供16 個沿海城市的28 個海水浴場水質周報,受到了社會的普遍關注和歡迎③。
4 結 語
信息技術的發展,促進建立環境監測、污染源監控、生態保護和核安全與輻射環境安全等信息系統,有利於實時收集大量准確數據,進行定量和定性的分析,為環境管理工作提供科學決策支持。通過建立環境信息系統,突破環境管理時間和地域限制,最大程度地保障環境信息的客觀性和真實性,有利於打破地方保護主義,增強環保執法能力。通過建立環境實時監測和環境突發事件應急指揮系統,有利
於對環境突發事件做出快速反應,保障國家環境安全,並通過環保信息的公開和政務的公開使環保工作增加了透明度,加強了環保的宣傳和教育,提高了全民的環保意識,從而更好地推進了環保管理。

這篇文章說的內容用在流域水污染控制應該沒有問題，國內外目前也就是利用以上的一些技術手段。

『捌』 污水提升設備中的固液分離方法都有哪些

1、通過過濾攔截的方式處理固液分離；

2、通過固液二相比重差進行分離回；答

(1)、離心分離：藉助於離心力，使比重不同的物質進行分離的方法。由於離心機等尾礦處理設備可產生相當高的角速度，使離心力遠大於重力，於是溶液中的懸浮物便易於沉澱析出。又由於比重不同的物質所受到的離心力不同，從而沉降速度不同，能使比重不同的物質達到分離。

(2)、重力沉降：它是依靠地球引力場的作用，固液分離設備利用顆粒與流體的密度差異，使之發生相對運動而沉降，即重力沉降。重力沉降是從氣流中分離出塵粒的最簡單方法。只有顆粒較大，氣速較小時，重力沉降的作用才較明顯。

3、其他的物料及化學性質，如低溫下成固態，高溫下成液態。進行分離。

『玖』 水與廢水處理工藝中，涉及固液分離的工藝有哪些

從廢水中除去固體一般採用篩或沉澱方法。污泥處理中採用的分離方法有污泥重力濃專縮、污泥的浮選或屬污泥的機械脫水。水處理中有微濾、澄清和深床過濾等方法。固液分離機是利用離心力，分離液體中固體顆粒物和絮狀物的機械。
固液分離方法主要有：
1、通過過濾攔截的方式處理固液分離；
2、通過固液二相比重差進行分離；
(1)、離心分離：藉助於離心力，使比重不同的物質進行分離的方法。由於離心機等尾礦處理設備可產生相當高的角速度，使離心力遠大於重力，於是溶液中的懸浮物便易於沉澱析出:又由於比重不同的物質所受到的離心力不同，從而沉降速度不同，能使比重不同的物質達到分離骨髓炎。
(2)、重力沉降：它是依靠地球引力場的作用，固液分離設備利用顆粒與流體的密度差異，使之發生相對運動而沉降，即重力沉降。重力沉降是從氣流中分離出塵粒的最簡單方法。只有顆粒較大，氣速較小時，重力沉降的作用才較明顯；
3、其他的物料及化學性質，如低溫下成固態，高溫下成液態。進行分離。

『拾』 　研究現狀及發展趨勢

80年代中後期以來，隨著人們對環境問題的重視和可持續發展思想的影響，對地下水的開發利用越來越多地綜合考慮社會、經濟、環境等制約因素，所建立的管理模型更多地體現了社會、經濟、環境協調發展的原則。計算機以及求解管理模型的數學規劃演算法的進展，也促進了管理模型的發展。從模型的研究內容上，主要集中在地表水-地下水聯合調度、地下水量-水質綜合管理、地下水可持續利用管理模型的研究上；從模型結構上，多目標和非線性管理模型是當前及今後研究的重點和難點。

一、地下水-地表水聯合調度管理模型

地下水和地表水都是水資源的重要組成部分，並具有有機的聯系，從系統的觀點來看，在開發利用中必須考慮兩者之間的聯系，尋求最優聯合調度方案，可發揮地表水和地下水各自的特點，來達到充分開發水資源潛力、提高水資源利用率、降低開發成本的目的。聯合調度的優點在於：①利用含水層的調節庫容和兩種水資源時空分布的差異，增大水資源可利用量：②發揮包氣帶和含水層的過濾和吸附等凈化作用，提高供水質量；③利用含水層的保溫功能和地表水與地下水的溫度差，儲存能量，節約能源。

由於兩種水資源的分布、運動等特性的差異，建立真正意義上的聯合調度模型並不容易。大多數研究者將河流作為源匯項來處理，如Morel-Seytoux（1975）提出了與地下水單位脈沖響應函數類似的河流-含水層響應函數，Daubert and Young（1982）運用該函數建立了地下水經濟管理模型。由於地表水存在著明顯的隨機性，因而建立隨機地表水-地下水管理模型更為實用（Maddock,1974）。Onta等（1991）建立多階段地表水-地下水聯合調度模型，利用兩個系統時間分布的差異提高水資源利用率。

二、地下水量-水質綜合管理模型

水資源的管理包括了水量和水質兩個方面，對水質管理模型的重視，主要由於以下三個原因：①可持續發展的要求，人們對地下水環境（污染）問題更加重視；②各種途徑對地下水的污染日益嚴重和顯著；③利用包氣帶和含水層的自然凈化能力和巨大的環境容量，研究污水排放和處理的最佳途徑，如污水土地處理系統。地下水量-水質綜合管理模型可用於確定最優污水排放標准、排放量、水力捕獲井的最優布局和抽水量等地下水質控制問題。水質模擬模型本身十分復雜，建模要將地下水水量模擬模型和水質模擬模型一起耦合到水質管理模型之中，這樣常產生高度非線性、多階段、大型數學規劃問題，目前對於復雜的地下水質管理模型求解仍十分困難。

Willis（1976a）首先建立地下水穩定水質管理模型，Willis（1976b）和Futagami（1976）用嵌入法建立非穩定地下水水質管理模型，Gorelick和Remson（1982b）使用單位濃度響應矩陣建立地下水水質管理模型，這些模型用來確定污水最優排放標准和最大污染質排放量。Gorelick和Remson（1982a）用迭代法確定最優污水灌注量。近來的遺傳演算法用於求解高度非線性的水質管理模型，是一種非常有益的嘗試。Yoon和Shoemaker（1998）建立了生物恢復地下水水質非線性管理模型，分別用遺傳演算法、分解隨機進化對策演算法、直接搜索法和基於導數的優化方法求解同一非線性管理模型，並進行了比較。Sawyer和Lin（1998）對隨機約束規劃在地下水管理模型中的應用進行了綜述，用響應矩陣法建立了地下水污染控制管理模型，由於考慮固定費用問題和約束矩陣及右端項的隨機性，使該模型轉化為求解確定型混合整數非線性規劃問題。這種數學規劃問題求解難度較大，該研究用遺傳演算法求解。

水力捕獲（hydraulic capture）控制地下水污染是指被污染含水層適當位置設置抽水井，截獲被污染的地下水，阻止部分被污染的地下水向供水水源地流動。通過建立地下水水力管理模型，對地下水水位和流速進行控制，可達到最優控制地下水污染的目的。Misirli和Yazicigil（1997）對用水力捕獲法建立管理模型進行了綜述，並對一假想的有供水水源、受到污染的含水層建立了六種控制地下水污染、保證供水的地下水管理模型。所建立的模型分別用二次規劃、線性規劃和混合整數規劃求解，並對計算結果進行了比較。

三、地下水可持續開發利用管理模型

地下水系統是一個復雜的自然-人工復合系統，它與社會、經濟、環境、生態、地表水系統都有著密切的聯系，因此，地下水資源的開發利用和科學管理，要綜合考慮以上因素。水資源的開發利用，特別是區域水資源的開發利用是十分復雜的，水量和（或）水質不是追求的唯一目標，更多地考慮社會、經濟和環境等對水資源的要求，僅僅用地下水水力或水質管理模型無法解決。從可持續發展角度考慮，建立地下水管理模型的原則可歸納為：①水均衡原則，保證地下水資源的永續利用；②雙向選擇原則，即水資源的規劃和管理應適應地區發展，而地區發展規劃應考慮水資源條件；③產業平衡原則，水資源的合理配置應使國民經濟按比例協調發展；④經濟-環境協調發展原則，水資源的開發利用和經濟的發展，不能對環境造成嚴重破壞。

為了建立地下水可持續開發利用管理模型，不僅要對地下水系統的自然屬性進行研究，而且要深入研究地下水的環境效應和社會屬性，主要有以下四個方面：①地下水資源-經濟研究，研究地下水資源的價值、開發成本及供水效益等；②地下水-環境影響評價，研究地下水開發利用對環境產生的影響，建立地下水環境指標體系；③地下水環境-經濟評價，評價地下水環境影響的經濟效應，建立環境經濟指標體系；④根據區域發展規劃和水資源條件，進行水資源供需平衡分析。管理模型的建立，實際就是將地下水、環境和經濟三個系統耦合，作為一個整體考慮。

Gorelick（1983）將這類模型稱為地下水政策評價與分配模型，從建模方法上又分為三種：水力-經濟響應模型、模擬-優化耦合模型和譜系模型。謝新民（1991）、朱文彬等（1994）運用大系統理論建立地下水資源系統經濟管理模型，邵景力等（1994）將國民經濟投入產出模型與地下水管理模型耦合，所得到的管理方案不僅是地下水最優開采方案，而且還有與水有關的產業結構調整方案和地表水取水方案。這類模型涉及因素眾多，管理模型通常是多目標和（或）非線性的大型數學規劃問題（見下文）。

四、多目標地下水管理模型

多目標管理模型更能體現地下水系統層次性和多目標性，模型不僅能提供地下合理開發利用最優方案，而且可作為宏觀經濟和環境規劃的決策依據，因而更具實用性和可操作性。70年代以來，多目標管理模型用於解決水資源的規劃問題（Haimes和Hall,1974;Co-hon和Marks,1975），80年代以後，隨著對地下水系統研究的不斷深入、地下水模擬技術及其與管理模型耦合技術的發展，多目標規劃才出現在地下水管理問題中。與單目標相比，多目標地下水管理模型有如下特點（邵景力等，1998）：

（1）各目標間的度量單位多是不可公度的，有些目標甚至很難給出定量指標，如供水的社會效益、環境效應等。用單目標優化方法很難處理不可公度的多目標問題。

（2）各目標間的權益通常是相互矛盾的，這是構成多目標問題存在的基本特徵。多目標問題總是以犧牲一部分目標的利益來換取另一些目標的改善。單一目標的最優並不代表系統整體最優。

（3）多目標問題的優化解不是唯一的。多目標規劃的任務是考慮經濟、社會、環境、技術等因素，權衡各目標的利弊，從多個「有效解」中尋求各目標都能接受的「滿意解」。

（4）多目標規劃可以充分發揮分析者和決策者各自的作用。在現代管理中，分析者的任務是根據決策者的要求建立管理模型，提供多個各有利弊的方案，作為決策者決策的依據。決策者的任務是站在更高的層次上，兼顧各方面利益，從眾多可選方案中確定決策方案。

多目標問題類型多，無統一的數學形式，故沒有通用的求解方法。針對不同的管理模型和目標評價准則，應採用相應的解法。一個特例是線性層次目標規劃可用於解決大型多目標規劃問題，該方法是目前最常用的多目標規劃方法。邵景力等（1998）運用線性目標規劃求解包頭市地下水-經濟-環境多目標管理模型。Willis和Liu（1984）首次用響應矩陣法建立多目標地下水管理模型。Datta和Peralta（1986）將代替價值交換法用於地下水-地表水聯合調度的多目標管理問題中，兩個相互矛盾的目標為最小抽水費用和最大抽水量。Bogardi等（1991）採用一種互動式多目標決策方法求解地下水多目標管理問題，有三個目標函數：總抽水量最大、抽水降深最小和總抽水費用最低。El Magnouni和Treichel（1994）建立了線性多目標地下水管理模型，他們採用逐段線性規劃求出最佳協調解，這種方法也可通過迭代求解類似潛水含水層管理這樣的非線性多目標規劃問題。Ritzel等（1994）用遺傳演算法求解多目標地下水污染控制問題。

五、非線性地下水管理模型

地下水管理模型的非線性問題是普遍存在的，產生非線性的原因主要由兩個，其一是系統狀態的非線性，由於分布參數管理模型要與地下水系統模擬模型聯立形成數學規劃問題，產生了非線性的管理模型。如潛水含水層模擬模型即為非線性的，地下水流場非穩定和（或）未知條件下，對流-彌散方程中有速度和濃度的乘積，為非線性項。二是管理問題的非線性，如目標函數和某些特殊約束條件的非線性。非線性管理模型能更精確地描述地下水系統及其管理問題，因而提高可模型結果的精度和可信度。但由於非線性規劃問題沒有統一的模式，在可行域內有可能存在多個局部最優解，因而到目前為止，沒有通用的、高效的求解方法，要根據管理模型的結構特點和規模，選擇合適的求解方法。

線性化是解決非線性問題最簡單的方法，如Bear（1979）、Gorelick和Remson（1982b）、Ratzlaff（1992）等。通過迭代將非線性管理模型轉化為求解一系列線性規劃模型亦是解決非線性問題的有效方法之一，如Aguado和Remson（1974）用預測-校正法通過反復迭代求解潛水含水層地下水管理問題；Willis和Newman（1977）用求解一系列線性規劃替代非線性目標函數、線性約束條件的非線性規劃問題；Willis（1983）通過反復運用潛水含水層模擬模型校正單位脈沖響應矩陣，解決潛水含水層的管理問題；Gorelick和Remson（1982a）迭代求解線性規劃得到最優污水灌注量。

對於目標函數往往是決策變數的二次多項式，若模擬模型和其他約束條件為線性的，則形成二次規劃問題。二次規劃有統一的表示形式和通用解法，是非線性管理模型中最常用的求解方法之一。如Aguada和Remson（1980）、Lefkoff和Gorelick（1986）、Misirli和Yazicigil（1997）等均是用二次規劃求解管理模型。

在管理模型為高度非線性條件下，上述方法均不是有效的演算法，這類問題是目前地下水管理模型研究的熱點和難點。人工智慧演算法（又稱進化演算法，evolutionary algorithms,EA）為求解高度非線性規劃問題開拓了廣闊的前景，其優點是可得到全局最優解，通用性強，缺點是這些演算法均為並行計算，計算工作量巨大，規模稍大的管理模型用一般PC機無法完成計算工作。這類方法主要包括遺傳演算法（genetic algorithm,GA）、分解隨機進化對策（derandomized evolutionary strategy,DES）、模擬退火法（simulated annealing）等，在地下水管理模型中的應用可參閱有關文獻（Dougherty和Marryott,1991;Ritzel和Eheart,1994;Rogers和Dowla,1994;McKinney和Lin,1994;Taghavi等，1994;Morshed和Kaluarachchi,1998；邵景力等，1999）等研究。此外，常用於解非線性規劃的方法還有直接搜索法（主要有修整單純形法、Nelder-Mead單純形法、並行方向搜索法）和基於導數的優化方法（如約束優化的隱式篩選法等）。這方面研究可參閱有關文獻（Karatzas和Pinder,1993;Varljen和Shafer,1993;Minsker和shoemaker,1996;Emch和Yeh,1998）。