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城市配水管网二次加氯的优化研究

作　者: 黄雅芳
导　师: 许仕荣
学　校: 湖南大学
专　业: 市政工程
关键词: 氯消毒余氯衰减模型二次加氯点加氯量遗传算法
分类号: TU991.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 202次
引　用: 7次
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内容摘要

氯是目前饮用水处理工艺中使用最为广泛的消毒剂,为了抑制水中微生物的再度繁殖,我国将管网末端余氯浓度大于0.05mg/L作为一项饮用水卫生指标。但是氯消毒时会与有机物反应,生成具有致癌、致畸、致突变的氯消毒副产物(CBPs)。为了控制CBPs的浓度,可以改用其它消毒剂,也可以用优化消毒工艺等方法。本文试图通过优化配水管网中加氯点的位置和加氯量,来达到控制消毒副产物生成量的目的。论文的第一部分,首先概述了余氯在配水系统中衰减规律。然后,建立了基于一级反应的余氯衰减模型。提出用判断式计算方法来计算节点的余氯浓度,并用VB编程语言在计算机上实现。论文的第二部分,是课题的主要研究内容。首先提出利用管网二次加氯,在保障微生物安全性的同时,尽量降低管网各个节点的余氯浓度,并使各点浓度尽可能的均匀,这一优化目标。然后,建立了相应的优化模型,并将改进的遗传算法应用于该优化问题。为了验证模型及算法的有效性,将前面建立的余氯衰减模型和二次加氯优化模型,运用于有两个供水水源的实际管网。从计算结果中可以看出:随着加氯点个数的增加,整个管网的节点浓度不断下降,而且渐趋均匀,建立的优化模型是有效的,而且遗传算法的应用也是非常成功的。

全文目录

摘要  7-8
Abstract  8-9
第1章绪论  9-16
  1．1 饮用水消毒概况论  9-14
    1．1．1 常用消毒剂及其优缺点  9-12
    1．1．2 氯消毒副产物及其控制方法  12-14
  1．2 本课题的背景及研究内容  14-16
    1．2．1 研究的背景  14-15
    1．2．2 研究的内容  15-16
第2章余氯的衰减规律  16-29
  2．1 氯消毒动力学  16-17
    2．1．1 氯与水反应动力学  16
    2．1．2 氯衰减动力学  16-17
  2．2 影响氯衰减的因素  17-20
    2．2．1 影响水体衰减的因素  17-19
    2．2．2 影响管壁衰减的因素  19-20
  2．3 氯在配水管网中的衰减模型  20-26
    2．3．1 水体衰减模型  21-22
    2．3．2 管壁衰减模型  22-25
    2．3．3 管段衰减总模型  25-26
  2．4 氯在蓄水池中的衰减模型  26-29
    2．4．1 四组分混合模型  26-28
    2．4．2 反应器模型  28-29
第3章给水管网余氯的动态模拟  29-41
  3．1 给水管网水力模型  29-31
    3．1．1 管网方程  29-30
    3．1．2 管网的衔接矩阵  30-31
  3．2 给水管网水质模型  31-35
    3．2．1 水质动态模型及其求解方法  31-33
    3．2．2 节点水龄的计算  33
    3．2．3 节点余氯的计算  33-35
  3．3 水质动态模拟的实现  35-41
    3．3．1 水质动态模拟时几个假设  35
    3．3．2 计算机实现  35-41
第4章管网中二次加氯及其优化  41-53
  4．1 管网中二次加氯及其优化模型  41-42
  4．2 基于遗传算法的二次加氯优化  42-53
    4．2．1 遗传算法基本概念  42
    4．2．2 遗传算法基本流程  42-43
    4．2．3 遗传算法控制参数及其选择  43-44
    4．2．4 遗传编码  44-46
    4．2．5 适应函数  46
    4．2．6 遗传操作  46-50
    4．2．7 惩罚策略  50-51
    4．2．8 收敛性的保证及终止条件  51-53
第5章实际算例与结果分析  53-64
  5．1 实例来源  53
  5．2 管网基本数据  53-59
    5．2．1 管网空间数据  53-56
    5．2．2 管网水力数据  56-58
    5．2．3 管网水质数据  58-59
  5．3 二次加氯点及加氯量优化结果与分析  59-64
    5．3．1 加氯量优化结果与分析  60-62
    5．3．2 二次加氯点位置优化结果与分析  62-64
结论  64-65
参考文献  65-70
致谢  70-71
附录A (攻读学位期间所发表的学术论文目录)  71

城市配水管网二次加氯的优化研究

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