城市供水管網(wǎng)多點加氯的優(yōu)化設(shè)計及運行研究.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對飲用水水質(zhì)安全問題的關(guān)注程度日益加深。自從人們發(fā)現(xiàn)飲用水氯消毒處理會產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物以來，要求降低乃至消除這些消毒副產(chǎn)物的呼聲也越來越高。國內(nèi)外專家學者對此進行了深入的研究和探索，從尋求新型高效的消毒劑、改進凈水處理技術(shù)到開發(fā)消毒副產(chǎn)物去除的工藝等多方面展開研究，取得了一定的成效。然而，大多數(shù)忽略了從管網(wǎng)系統(tǒng)這一飲用水水質(zhì)輸送的關(guān)鍵環(huán)節(jié)入手開展安全消毒的研究。當前世界上90％之多的自來水廠仍然

2、在使用氯消毒，系統(tǒng)地研究氯消毒機理及其在管網(wǎng)系統(tǒng)中的分布規(guī)律、開發(fā)合理實用的氯消毒方法是十分必要的。本文旨在通過管網(wǎng)多點加氯，優(yōu)化消毒劑氯的投加位置和投加量，力求在保持原有凈水工藝不變的條件下，最大程度地降低管網(wǎng)的余氯水平，使余氯量既保證控制細菌生長繁殖的最小濃度，又不至太高而增加生成消毒副產(chǎn)物的風險，以達到合理控制消毒副產(chǎn)物生成，保障飲用水輸送過程中的水質(zhì)安全。 本論文內(nèi)容主要分三部分： 首先對國內(nèi)外供水管網(wǎng)水質(zhì)變化的

3、研究進展進行了系統(tǒng)的總結(jié)分析，針對城市供水管網(wǎng)余氯分布不均、管網(wǎng)末端余氯不達標的問題，指出管網(wǎng)多點加氯將是今后控制飲用水水質(zhì)研究的一個熱點問題，并對氯消毒機理及余氯在管網(wǎng)中的衰減變化規(guī)律進行了總結(jié)和歸類。 然后，運用圖論的有關(guān)知識分析了城市供水管網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點和水力特性，提出了一種多點加氯優(yōu)化選址的方法；再次基礎(chǔ)上，運用非線性規(guī)劃理論，建立了確定各點加氯量的優(yōu)化計算方法；并對管網(wǎng)運行中多點加氯的控制和調(diào)整進行了嘗試性探索。具體內(nèi)容

4、有(1)借鑒了管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測點優(yōu)化選址的基于監(jiān)測水量和基于有效監(jiān)測范圍的理論，根據(jù)管網(wǎng)多點加氯的具體情況，提出了基于有效作用范圍的加氯點優(yōu)化選址的方法，并給出了求解的步驟，合理地確定了加氯點的數(shù)量和位置，使得加氯點在管網(wǎng)在分布均勻；(2)在加氯點位置和數(shù)量確定的基礎(chǔ)上，建立一個非線性優(yōu)化模型來計算各加氯點的優(yōu)化的加氯量。以使總加氯量最小；(3)對管網(wǎng)動態(tài)運行及事故情況下，如何合理的調(diào)整加氯量，調(diào)節(jié)各個加氯點的運行，實現(xiàn)多點優(yōu)化加氯進行了有

5、益的嘗試。 最后，通過對實例供水管網(wǎng)進行多點加氯的優(yōu)化設(shè)計，并利用美國國家環(huán)?？偩珠_發(fā)的管網(wǎng)模擬軟件EPANET2.0模擬其運行，進一步驗證了方法的合理性和正確性。結(jié)果表明，實施管網(wǎng)多點加氯不僅節(jié)省加氯量，而且可使整個管網(wǎng)余氯大致均勻分布在0.2mg/L～0.4mg/L的水平，大大地降低了生成消毒副產(chǎn)物的風險。基本實現(xiàn)了管網(wǎng)水生物穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性的統(tǒng)一。 本研究對于供水企業(yè)改進管網(wǎng)水消毒技術(shù)，提高飲用水水質(zhì)具有實際指導