基于余氯和THMs的管網(wǎng)水質(zhì)服務水平模型研究.pdf

1、為了對管網(wǎng)水質(zhì)運行情況進行評價，優(yōu)化管網(wǎng)水質(zhì)，本研究中采用擴展余氯-I/O模型和THMs-I/O模型作為計算基礎，建立管網(wǎng)水質(zhì)服務水平-加氯總費用多目標優(yōu)化模型。此外，由于水質(zhì)監(jiān)測點在反映實際管網(wǎng)水質(zhì)服務水平時存在誤差，故本論文對管網(wǎng)水質(zhì)服務水平進行了修正。
　　首先，為使余氯-I/O模型在余氯快慢反應共存時仍適用，并且提高THMs各組分的計算效率，本文推導了擴展余氯-I/O模型和THMs-I/O模型。采用管網(wǎng)末端的飲用水和水廠濾

2、后水各自進行了加氯實驗。結果表明當初始余氯質(zhì)量濃度大于某個閾值后，快反應在0.5小時內(nèi)基本完成，水質(zhì)監(jiān)測點的余氯質(zhì)量濃度與加氯點上參與慢反應的初始余氯質(zhì)量濃度符合線性比例關系。基于實驗結果，本文提出了擴展余氯-I/O模型的適用條件。在中試管網(wǎng)中驗證擴展余氯-I/O模型，結果表明擴展余氯-I/O模型優(yōu)于傳統(tǒng)的余氯-I/O模型。采用基于余氯消耗的THMs各組分生成模型擬合THMs各組分的質(zhì)量濃度。考慮溫度、初始余氯質(zhì)量濃度和溴離子質(zhì)量濃度為

3、影響因素，采用正交實驗觀察三因素對模型中的THMs各組分線性比例系數(shù)的影響。實驗結果表明，THMs各組分線性比例系數(shù)受溴離子質(zhì)量濃度的影響最大，而受溫度和初始余氯質(zhì)量濃度的影響較小。在中試管網(wǎng)中驗證THMs-I/O模型，結果顯示實測值與預測值間的相對誤差在9％以內(nèi)。
　　其次，為研究管網(wǎng)水質(zhì)運行情況的評價模型，本文引入余氯服務水平概念，初步探討了管網(wǎng)水質(zhì)服務水平評價函數(shù)，改進了二次加氯優(yōu)化模型。參考余氯服務水平和《生活飲用水衛(wèi)生標

4、準》，建立了THMs各組分的服務水平?？紤]加權平均值、加權連乘值和加權標準差三類函數(shù)，用于建立關聯(lián)余氯及THMs各組分服務水平的管網(wǎng)水質(zhì)服務水平表達式。本文采用管網(wǎng)水質(zhì)服務水平-加氯總費用多目標模型對管網(wǎng)水質(zhì)運行情況進行評價。結合一管網(wǎng)算例，采用EPANET_MSX模擬余氯衰減和THMs各組分生成，利用實數(shù)編碼的非支配排序遺傳算法(NSGA-Ⅱ)進行優(yōu)化，得到各種情況下的Pareto前沿面。計算結果表明，加權平均表達式為關聯(lián)余氯和THM

5、s服務水平的最優(yōu)方式。二次加氯點布置于水塔出水口和管網(wǎng)末端即可，過多的二次加氯點不僅不能顯著提高管網(wǎng)水質(zhì)服務水平，還會加大加氯總費用。余氯衰減系數(shù)對pareto面的影響最大，故改善水質(zhì)更換老舊管道是提高管網(wǎng)水質(zhì)服務水平且節(jié)省加氯總費用最可行的方法。
　　最后，本文研究了水質(zhì)監(jiān)測點在反映實際管網(wǎng)水質(zhì)服務水平時存在誤差的現(xiàn)象，探討了管網(wǎng)水質(zhì)服務水平的修正。模擬結果表明，隨著水質(zhì)監(jiān)測點數(shù)量的增加，誤差有減小的趨勢，但不呈現(xiàn)單調(diào)遞減。當水