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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。
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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
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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 市政工程 > 给水工程(上水道工程) > 净水工程(给水处理)
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