基于余氯和THMs的管網(wǎng)水質(zhì)服務(wù)水平模型研究.pdf

1、為了對(duì)管網(wǎng)水質(zhì)運(yùn)行情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，優(yōu)化管網(wǎng)水質(zhì)，本研究中采用擴(kuò)展余氯-I/O模型和THMs-I/O模型作為計(jì)算基礎(chǔ)，建立管網(wǎng)水質(zhì)服務(wù)水平-加氯總費(fèi)用多目標(biāo)優(yōu)化模型。此外，由于水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)在反映實(shí)際管網(wǎng)水質(zhì)服務(wù)水平時(shí)存在誤差，故本論文對(duì)管網(wǎng)水質(zhì)服務(wù)水平進(jìn)行了修正。
　　首先，為使余氯-I/O模型在余氯快慢反應(yīng)共存時(shí)仍適用，并且提高THMs各組分的計(jì)算效率，本文推導(dǎo)了擴(kuò)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(jìn)行了加氯實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明當(dāng)初始余氯質(zhì)量濃度大于某個(gè)閾值后，快反應(yīng)在0.5小時(shí)內(nèi)基本完成，水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的余氯質(zhì)量濃度與加氯點(diǎn)上參與慢反應(yīng)的初始余氯質(zhì)量濃度符合線性比例關(guān)系?；趯?shí)驗(yàn)結(jié)果，本文提出了擴(kuò)展余氯-I/O模型的適用條件。在中試管網(wǎng)中驗(yàn)證擴(kuò)展余氯-I/O模型，結(jié)果表明擴(kuò)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?？紤]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(shí)驗(yàn)觀察三因素對(duì)模型中的THMs各組分線性比例系數(shù)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)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(yàn)證THMs-I/O模型，結(jié)果顯示實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值間的相對(duì)誤差在9％以內(nèi)。
　　其次，為研究管網(wǎng)水質(zhì)運(yùn)行情況的評(píng)價(jià)模型，本文引入余氯服務(wù)水平概念，初步探討了管網(wǎng)水質(zhì)服務(wù)水平評(píng)價(jià)函數(shù)，改進(jìn)了二次加氯優(yōu)化模型。參考余氯服務(wù)水平和《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)

4、準(zhǔn)》，建立了THMs各組分的服務(wù)水平?？紤]加權(quán)平均值、加權(quán)連乘值和加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)差三類函數(shù)，用于建立關(guān)聯(lián)余氯及THMs各組分服務(wù)水平的管網(wǎng)水質(zhì)服務(wù)水平表達(dá)式。本文采用管網(wǎng)水質(zhì)服務(wù)水平-加氯總費(fèi)用多目標(biāo)模型對(duì)管網(wǎng)水質(zhì)運(yùn)行情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)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(shí)數(shù)編碼的非支配排序遺傳算法(NSGA-Ⅱ)進(jìn)行優(yōu)化，得到各種情況下的Pareto前沿面。計(jì)算結(jié)果表明，加權(quán)平均表達(dá)式為關(guān)聯(lián)余氯和THM

5、s服務(wù)水平的最優(yōu)方式。二次加氯點(diǎn)布置于水塔出水口和管網(wǎng)末端即可，過多的二次加氯點(diǎn)不僅不能顯著提高管網(wǎng)水質(zhì)服務(wù)水平，還會(huì)加大加氯總費(fèi)用。余氯衰減系數(shù)對(duì)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(wù)水平且節(jié)省加氯總費(fèi)用最可行的方法。
　　最后，本文研究了水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)在反映實(shí)際管網(wǎng)水質(zhì)服務(wù)水平時(shí)存在誤差的現(xiàn)象，探討了管網(wǎng)水質(zhì)服務(wù)水平的修正。模擬結(jié)果表明，隨著水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量的增加，誤差有減小的趨勢(shì)，但不呈現(xiàn)單調(diào)遞減。當(dāng)水