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给水处理工艺的模糊优化组合

作　者: 李玉仙
导　师: 黄廷林
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 市政工程
关键词: 水源水质分期神经网络模型工艺优化组合模糊优化 Kmeans聚类主成分分析
分类号: TU991.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

随着水源水质污染的不断加剧以及供水水质标准的不断提高,对供水工艺的要求也逐渐提高。因此,在满足出水水质约束的条件下,水处理工艺的优化成为该领域研究的重要课题。水源水质的变化对给水处理工艺的选择在客观上提出了要求。作为北方地区的T市,其地表水水源水质具有较好的代表性,如何根据现有水源水质和中试工艺的运行情况,提出不同水质期内的优化水处理工艺则是本文研究的核心内容。本研究根据年内水源水质的变化情况,综合主成分分析与聚类分析的特点,基于所选择的6个主成分,利用kmeans聚类分析把T市水源水质划分为9个水质期,从而为水厂处理工艺的优化选择提供了依据。水源水质分期结果表明,Kmeans聚类适合于大量数据的聚类分析,结果合理可信,对水厂处理工艺的选择控制具有重要的参考价值。水处理工艺的优化组合即是在不同水源水质条件下,选择满足饮用水水质要求的最合理的工艺方案。但由于出水水质指标的多样性,各指标所占权重比例的不同,使得水处理工艺方案的的优化选择就存在一定的模糊性。因此,本研究针对供水水源的不同水质期,根据中试试验的运行结果,利用模糊优化组合的思路,对不同水质期的水处理工艺以及工艺条件进行优化选取,给出不同水质期优选的处理工艺方案以及在该处理工艺下的一些主要运行参数。最终模糊优选结果表明,全年内水质最不利点为第5、6水质期,该原水水质条件下所要求的水处理工艺最为复杂“混凝+浮+普通过滤+普通O₃氧化+生物活性炭”,在其他水质期内可以根据实际情况超越部分处理单元,以达到不同处理单元水处理工艺的优化组合。

全文目录

第1章钦水处理系统优化研究进展  9-25
  1.1 水资源与水环境  9-12
  1.2 饮用水水质标准的发展  12-14
    1.2.1 国际饮用水水质标准  12-13
    1.2.2 国内饮用水水质标准  13-14
  1.3 新水质标准对处理工艺的要求  14-18
    1.3.1 常规工艺与其局限性  14
    1.3.2 预处理  14-16
    1.3.3 强化常规工艺  16-17
    1.3.4 深度处理  17-18
  1.4 饮用水处理系统优化研究现状  18-22
    1.4.1 饮用水处理系统优化技术  18-19
    1.4.2 饮用水处理单元优化技术  19-22
  1.5 本课题的提出  22-24
    1.5.1 现有水处理工艺存在的问题  22-24
    1.5.2 本课题的提出  24
  1.6 本文研究的主要内容  24-25
第2章水源水质期的划分  25-39
  2.1 水源水质特征  25-26
  2.2 水源水质的聚类分析  26-33
    2.2.1 Kmeans聚类及主成分分析过程  27-30
    2.2.2 基于主成分分析的Kmeans聚类分期  30-33
  2.3 聚类分期结果讨论及分析  33-38
    2.3.1 主要水质指标的分期结果  33-36
    2.3.2 水质期水质特点  36-38
  2.4 本章小结  38-39
第3章常规水处理系统效率预测研究与单元优化  39-54
  3.1 神经网络模型及应用  39-42
    3.1.1 神经网络模型简介与BP算法  39-41
    3.1.2 神经网络模型训练中存在的问题  41
    3.1.3 神经网络模型数据预处理方法  41-42
  3.2 混凝气浮净水单元神经网络预测模型  42-45
    3.2.1 混凝气浮神经模型参数与网络拓扑结构  43-44
    3.2.2 混凝气浮单元神经网络模型的训练和检验  44-45
  3.3 “混凝+气浮+过滤”系统模拟模型  45-48
    3.3.1 神经网络模型  45-47
    3.3.2 偏最小二乘回归法  47-48
    3.3.3 两种模型模拟结果的对比与分析  48
  3.4 斜管沉淀池布水均匀性理论分析与优化  48-53
    3.4.1 斜管沉淀池布水均匀性分析及水力模型建立  49-51
    3.4.2 模型模拟计算与影响布水均匀性参数  51-53
  3.5 本章小结  53-54
第4章中试系统组合工艺模糊优化  54-76
  4.1 中试试验系统简介  54-56
  4.2 水处理组合工艺模糊优选方法与思路  56-59
    4.2.1 模糊优化过程  56-58
    4.2.2 水处理工艺组合优化思路  58-59
  4.3 中试组合工艺模糊优化计算过程与参数确定  59-68
    4.3.1 有序二元比较矩阵A  59-65
    4.3.2 确定方案集的相对优属度矩阵R  65-66
    4.3.3 因素集权重的确定  66-68
    4.3.4 模糊优选输出  68
  4.4 组合工艺模糊优选比较  68-74
    4.4.1 各个水质期运行工艺情况说明  70-71
    4.4.2 各水质期内模糊较优组合工艺输出结果及工艺条件  71-74
  4.5 本章小结  74-76
第5章结论与建议  76-79
  5.1 结论  76-77
  5.2 问题展望  77-79
致谢  79-80
参考文献  80-83
攻读学位期间发表的学术论文  83

给水处理工艺的模糊优化组合

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