污水事故应急池设计模型

> 版本: 污水事故应急池设计模型 v1.5.0（运行期异常处理补强版） ｜ 方法学 lineage v1.0
> 一句话: 把"要不要建应急池/建多大 → 产线污水特性 → 特殊法规 → 直接出完整应急池设计综合报告"一次引导算清。

一、何时使用本 Skill

• 引导式设计：作为使用方，从"考虑是否建应急池/建多大"开始，分步引导输入需求澄清、产线污水特性、特殊法规、设计参数，一键产出完整应急池设计综合报告（推荐 Web 向导 GET /）
• 设计/核算污水站事故应急池(缓冲池)有效容积与几何尺寸
• 食品企业应急池合规审查:动植物油/氨氮/总磷/全盐量/粪大肠菌群等是否达标、标准适用是否正确
• 评估既有应急池方案"容积口径/泵选型/触发逻辑/稀释/液碱/UPS"是否合理
• 输出设计综合报告(第0章需求与产线特性摘要 + 八章节, 可直接转 DOCX/HTML 下发)
• 多方案比选 / 蒙特卡洛敏感性(P50/P90/P95 安全容积)

二、四层架构

输入参数解析  →  计算引擎(2.1~2.8)  →  多维校核(C1~C10)  →  报告生成

三、部署形式（本 Skill 为 Python 原型, 可嵌入 Flask）

• Web 引导式向导（推荐）: python -m 应急池设计模型.app → 打开 http://127.0.0.1:5000 ，分五步引导：
  ① 项目/需求澄清(项目名/全新或审查/排放去向) → ② 产线污水特性(选业态自动带典型值可覆盖) → ③ 特殊法规适用清单 → ④ 设计参数与事故模式 → ⑤ 生成综合报告。
  接口: GET /(向导) GET /api/categories(业态+默认值) POST /api/design POST /api/mc POST /api/compare POST /api/standards
• 命令行: python run_应急池设计.py [--example rice_cracker|alcohol|sea|all] [--mode buffer|gb50483|both] [--category <任一业态key>]
• 嵌入: from 应急池设计模型.model import 应急池设计模型 as 模型, 设计输入参数 as 输入 后 模型(inputs).design()

依赖: flask(Web向导, 可选) / python-docx(DOCX输出, 可选) / openpyxl(Excel模板, 可选)。纯计算仅需标准库。

四、计算引擎算法（2.1~2.8）与公式来源

> 公式来源标注约定: [行业]食品废水应急池通用行业规范/技术审查 / [GB]GB50483-2019四项法 / [ENG]标准工程式 / [USR]用户指定默认参数

• 2.1 有效容积: V_design = max(V_continuous, V_accident) × 安全系数
• V_continuous = (Q_daily/24 × K_peak) × t_buffer ［行业复核］(连续缓冲路径)
• V_accident 见 2.1b; 双校验取大(mode=both)
• 2.1b 事故池四项法(GB50483-2019): Vₐ = (V₁+V₂−V₃)ₘₐₓ + V₄ + V₅
• V₁ 物料泄漏 / V₂=Q消×t消(消防水量) / V₃ 可转输量 / V₄ 事故期必入生产废水 / V₅ 事故期降雨量
• 配套: 三级防控(单元围堰→厂区事故池→末端)、日常常空、临时占用≤1/3、30min可排空、宜地下式重力自流
• 2.2 几何: A=V/H; D=√(4A/π); L=√A ［ENG］(H=9m 默认)
• 2.3 泵选型: N[W]=ρ·g·(Q/3600)·H/η ［ENG］(η=0.7 默认; Q 与分批节流对齐取消节流)
• 2.4 触发阈值: pH<阈值 或 COD>阈值 → 导入; 诊断"日常是否触发"逻辑断裂
• 2.5 液碱: V_L = V×ANC×40/(50000×C_liq×ρ_liq) ［ENG］(ANC 未知按 COD×0.08 估算)
• 2.6 分批: n=⌈V/(Q×Δt)⌉; t_clear=n×Δt (t_clear>20h 二次冲击无缓冲警告)
• 2.7 稀释: C_mix=C_peak/(1+R); R_req=C_peak/C_target−1
• 2.8 经济: 池体+泵(1用1备)+仪表自控+土建+不可预见(安全系数驱动)

默认参数(用户指定, 全程不偏移): t_buffer=6h, H=9m, η_pump=0.7, 安全系数=1.5

五、多维校核（C1~C10）

六、国内合规模块（应急池设计模型/china_reg.py）

13 类食品业态合规画像（覆盖 GB46817-2025 全部适用中类）+ 法规注册表：

适用范围边界(GB46817-2025 第3.1条): 屠宰及肉类加工(C135)、制糖(C134)、柠檬酸、味精、淀粉、酵母等不在本标准, 分别执行 GB13457-2025 / GB21909 / GB19430 / GB19431 / GB25461 / GB25462 等专项排放标准; 饮料(C15)保持 GB8978。

关键法规(均经联网核实现行有效):
- GB46817-2025《食品加工制造业水污染物排放标准》(2025-11-04发布, 新建2026-01-01/现有2028-01-01执行); 表1间接: pH6-9/COD500/BOD₅350/SS400/氨氮45/总氮70/总磷8.0/动植物油100(动植物油强制适用焙烤/乳品等)
- GB8978-1996《污水综合排放标准》(饮料/通用); 一级 COD100/总磷(磷酸盐)0.5/动植物油10
- GB19821-2025《酒类制造业水污染物排放标准》(替代GB19821-2005及GB27631-2011)
- GB50483-2019《化工建设项目环境保护工程设计标准》(事故池四项法)
- HJ169-2018《建设项目环境风险评价技术导则》(三级防控)
- 水污染防治法(2017)第七十八条 / 突发环境事件应急管理办法(环保部令34号)第九条
- GB50014-2021《室外排水设计标准》 / GB14554-1993《恶臭污染物排放标准》 / GB31962-2015《污水排入城镇下水道水质标准》

取严原则: 国标 → 地方/流域地标 → 排污许可证(法定优先)。

七、输出报告（第0章+八章节）

〇、需求与产线特性摘要(项目/需求类型/排放去向/业态画像/特殊法规适用清单/自动设计要点) ｜ 一、输入摘要(22项) ｜ 二、设计参数(含四项法明细) ｜ 三、设备选型(含三级防控) ｜ 四、控制逻辑 ｜ 五、分批策略 ｜ 六、经济估算 ｜ 七、风险提示(C1~C10) ｜ 八、合规性(国内标准专章: 标准清单+污染物限值表+监测+取严原则)

报告页脚标注版本号 污水事故应急池设计模型 v1.5.0 与生成时间。

八、内置匿名示例

> 示例参数源自食品行业典型公开工况, 数值为演示取整, 以现场实测/排污许可证为准。

九、使用注意（合规免责）

1. 本 Skill 为工程设计辅助计算工具, 非法定审查结论。所有标准编号、限值、实施时间均依据公开官方文本整理(见 china_reg.py 声明), 最终设计须以项目所在地现行法定排放标准、环评批复及《排污许可证》载明值为准。
2. 不同地域地标(流域/省/市)可能严于国标, 务必核实取严。
3. 四项法(V₁~V₅)中消防水量/物料泄漏量等须由工艺/消防专业提供, 本工具"未知则跳过"走连续缓冲路径, 不可替代专业事故风险评估。
4. 数值单位(m³/m³·h/kW)务必现场复核, 避免笔误。

十、扩展能力

• 蒙特卡洛: 应急池设计模型/montecarlo.py — K_peak/t_buffer(及启用四项法时Q_fire/t_fire)抽样, 输出 V_design 的 P50/P90/P95, 建议按 P95 取安全容积
• 多方案比选: compare_schemes(base, {方案名: 覆盖参数}) — 对比 V_design/泵功率/液碱/总投资/警告数

十一、异常处理（E-01~E-08 错误码体系）

> 详细定义见 references/error-handling.md；常见疑问见 references/faq.md

本 Skill 内置 8 类结构化错误码，覆盖输入校验→计算防护→API响应全链路。先用下表"你遇到的现象"反查，再处理：

校验执行顺序: E-01/E-02(阻断) → E-03(警告) → 计算引擎(含E-04防护) → E-06/E-07(警告) → E-08(溢出检查) → 报告生成

输入校验入口: validate_inputs(inp) → 返回 {"errors": [...], "warnings": [...]}
- 阻断型（E-01/E-02）：必须修正后才能输出结果
- 警告型（E-03/E-04/E-06/E-07/E-08）：可继续计算，但报告中会高亮提示，建议按指引补足

API错误响应格式:

{"success": false, "error_code": "E-01", "message": "...", "suggestion": "...", "version": "v1.5.0"}

十一-B、运行时计算异常处理（用户侧 · v1.5.0 补强）

> 对齐《厌氧系统设计》金标准：运行期任何单步计算异常不再"裸崩"或"模糊跳过"，而是产出结构化错误并安全跳过，整体计算与报告照常生成。

1. 错误分层（两类，互不阻断后续步骤）
- 输入层（E-01/E-02 阻断）：必填缺失/负数/NaN，直接终止计算并提示补填。
- 运行期（E-04~E-10 单步跳过+继续）：除零 E-04 / 数值非法 E-05 / 前序依赖缺失 E-06 / 溢出 E-08 / 数据·类型 E-09 / 未预期兜底 E-10。
- 某步骤异常时，run_engine 捕获对应异常 → 写入安全占位 self.r[key]={"_skipped": True, "_error": code} → 追加结构化错误 {code, step, phase, cause, fix} 到 计算警告 列表，绝不中断后续步骤。
- 前序步骤被跳过（占位 _skipped）后，下游步骤经 _need(key, field, label) 读取失败会抛结构化 E-06（而非裸 KeyError），从而把"级联崩溃"转为"单步安全跳过"。

2. 报告呈现
- 第七章（风险提示）在原有参数校验警告之后，新增「运行时计算异常提示 (E-04~E-10)」结构化表格，列为：错误码 / 步骤 / 原因 / 修正建议。
- 被安全跳过的步骤在对应章节（二~六）自动降级为"本步骤计算被安全跳过（见第七章）"提示，不再因缺失字段而 KeyError 崩溃。
- 顶层 design() 将 engine_warnings 统一指向 计算警告，保证报告与 API 一致。

3. 排查顺序（用户侧）
1. 运行后若报告含「运行时计算异常提示」章节 → 按表格的「错误码 / 步骤 / 原因 / 修正建议」逐项处理。
2. 优先修最上游错误：E-06 多为上游 E-04/E-05/E-08/E-09/E-10 的连锁，先解决源头，下游会自动恢复。
3. 输入校验类（E-01/E-02）会在报告开头以「输入校验失败」呈现，修正后重跑即可进入计算。
4. 所有运行期异常均不会导致程序中断，报告照常生成，便于一次性看到全部待修正项。
5. 校验执行顺序：E-01/E-02(阻断) → E-03(警告) → 计算引擎(统一兜底 E-04/E-05/E-06/E-08/E-09/E-10) → E-06/E-07(警告) → 报告生成。

十二、运行稳定性保障

12.1 计算引擎异常防护

计算引擎 run_engine() 对 8 个 calc_* 步骤统一包裹 try-except（v1.5.0 起为统一兜底循环）：
- ZeroDivisionError → E-04，写入占位 {"_skipped": True, "_error": "E-04"}，记录 {code, step, cause, fix}
- ValueError → E-05（负数开方/对数/NaN）
- OverflowError → E-08（数值溢出）
- CalcError（由 _need() 抛出）→ E-06（前序步骤被跳过后的依赖缺失）
- KeyError/TypeError/AttributeError → E-09（数据/类型错误）
- 其他 Exception → E-10（通用兜底，绝不崩溃）
- 末尾 OVERFLOW_CHECKS（V_design/Q_max/V_liq_L/N_kW/total）超限 → 追加 E-08
- 所有结构化错误汇总到 self.r["计算警告"]（同时别名为 calc_errors），占位步骤以 _skipped 标记，后续步骤继续计算

12.2 除零防护清单

> 注：v1.5.0 起除零由各 calc_* 方法直接运算、由 run_engine 统一捕获，不再在方法内写 {"warning":...} 旧 schema；前序步骤结果统一经 _need() 安全读取，上游跳过即转 E-06。

12.3 依赖降级策略

12.4 报告生成健壮性

• build_report_data() 使用 .get() 安全取值，单个计算步骤异常不影响整体报告生成
• to_markdown() 对各设计章节（二~六）增加 _ok() 守卫：被安全跳过的步骤（_skipped）自动降级为"本步骤计算被安全跳过"提示，不再因缺失字段 KeyError 崩溃
• 报告第七章"风险提示"自动包含参数校验警告(E-03/E-06/E-07)与运行时计算异常提示 (E-04~E-10) 结构化表格（错误码/步骤/原因/修正建议）

十三、实体文件生成（Excel模板）

> 脚本: scripts/gen_tank_templates.py (依赖 openpyxl)

生成 5 类 Excel 实体文件, 供设计人员离线填写与归档：

用法:

python scripts/gen_tank_templates.py --all --output-dir ./output        # 生成全套(一个工作簿5个sheet)
python scripts/gen_tank_templates.py --template T1 --output-dir ./output # 仅生成T1
python scripts/gen_tank_templates.py --list                              # 列出可用模板

样式规范: 表头深蓝底白字(#1F4E79)、参数标签浅蓝底(#EEF3F9)、填写区浅黄底(#FFFDE7)、警告区浅黄底(#FFF3CD), 全部含细边框。

十四、八维评分卡自评（v1.5.0）

十五、快速上手·分步玩法（面向使用方）

> 无需文档即可上手。按下面任一路径走完，即可产出完整设计综合报告。

路径 A：Web 引导式向导（推荐，适合首次/交互式使用）

> 每个输入框下方均有"取值逻辑 + 计算公式"提示，照着填即可。第4步含"参数取值对照表"。

路径 B：命令行（适合批量/脚本化/快速验证）

# 跑全部内置示例（含蒙特卡洛+多方案比选）
python run_应急池设计.py --example all
# 只跑米果企业示例
python run_应急池设计.py --example rice_cracker
# 指定业态覆盖（canned 罐头企业）
python run_应急池设计.py --example rice_cracker --category canned
# 指定事故模式（only 四项法）
python run_应急池设计.py --example rice_cracker --mode gb50483

输出 应急池设计报告_<名称>.md/.html/.docx 三格式报告。

路径 C：Python 嵌入（适合集成到自建系统）

from 应急池设计模型.model import 应急池设计模型 as 模型, 设计输入参数 as 输入
inp = 输入(Q_daily=1000, K_peak=2.5, t_buffer=6, safety_factor=1.5,
           food_category="rice_cracker", accident_mode="both",
           V1_leak=5, Q_fire=108, t_fire=2, V4_prod=100, V5_rain=180)
res = 模型(inp).design()
print("设计容积:", res["vol"]["V_design"], "m³")
for c in res["checks"]:
    print(c["code"], c["status"], "—", c["detail"])

上手后仍不会？→ 查这里

• 参数怎么填 / 取值逻辑 / 公式：Web 第2/4步输入框下的"取值逻辑"提示，或本 SKILL「四、计算引擎算法」
• 报错看不懂：references/error-handling.md "面向使用方的错误码快速对照表"（现象→错误码→一句话解决）
• 有困惑但不报错：references/faq.md（26 条常见问答，按主题检索）
• 仍不确定：回到本 SKILL「一、何时使用本 Skill」确认是否符合使用范围

十六、版本记录