城市供水氯投加优化控制

在城市供水存在多点加氯时,为在各节点余氯满足要求的情况下达到总投加量最低或较低,同时实现水力优化调度,建立了氯投加优化控制模型。该模型以各泵站总耗费最低与氯总投加量最小为目标函数,以各泵站出水水量与水压、各投加点氯浓度为变量;水力与水质仿真模拟均采用EPANET软件;该模型采用改进非控制排序遗传算法(NSGA-II)求解。将该模型应用于我国S市供水管网,模型所得解使得平均氯投加量浓度得到降低。     

NaClO消毒条件下供水系统余氯指标控制的优化

以天津滨海新区某区域供水系统为研究对象,对次氯酸钠(NaClO)代替液氯消毒后引起的出厂水水质变化和供水管网余氯变化进行了分析,以实现对NaClO消毒工艺运行参数的优化控制。结果表明,NaClO代替液氯消毒仅导致出厂水的p H值略有增加;当NaClO平均投加量达到20 mg/L左右时,出厂水余氯范围可保持在0. 70~0. 90 mg/L,管网末梢余氯均满足≥0. 05 mg/L的国家标准要求;对长距离供水区域可采取单独补氯消毒,补氯后出厂水余氯范围应保持在0. 90~1. 10 mg/L,可有效提高该区域的管网末梢余氯。     

基于节点水龄的供水管网水质研究

在分析供水管网动态水质模型的基础上,利用EPANET软件对某城镇供水管网的管段流速、节点水龄和余氯浓度进行模拟.结果表明,在同样的水力条件下,供水管网中节点水龄与余氯浓度的变化趋势互补,当管道的水流速度增大时,管网中对应节点的水龄变小、余氯浓度增大;根据<生活饮用水卫生标准>(GB 5479--2006)规定的余氯浓度,可以得到供水管网的允许节点水龄和允许节点最大水龄,为管网的安全供水提供了科学依据.     

智能型次氯酸钠补加氯设备在二次供水中的应用

建筑二次加压供水系统中,由于存在管道或水池（箱）内水体滞留时间较长等因素,容易造成管网末梢余氯浓度不达标或微生物滋生等水质安全问题。基于此,将智能型次氯酸钠发生器用于二次供水生活饮用水补加氯,并分析了补加氯的控制方式、效果和运行成本。此系统采用高、低位水箱进口端联合补加氯方式,当水箱出口端余氯含量低于0.2 mg/L时,智能型次氯酸钠发生器根据水箱水量按需制备次氯酸钠,并进行自动稀释投加。结果表明,该设备用于二次供水系统补加氯时,控制简单,管网末梢余氯稳定,提高了供水安全性。     

关于再生水氯衰减模型建立及分析

文章通过对某再生水厂再生水的加氯衰减试验,在对多个氯衰减模型拟合分析的基础上,选择采用两阶段一级动力学模型为该再生水余氯衰减模型,分析氯衰减的变化规律,研究加氯量与氯衰减的关系,由此推算出各初始氯浓度条件下对应时刻的余氯浓度或推测出加氯后满足一定停留时间、管网一定余氯浓度要求条件下的初始投氯量。     

南方某市锰致规模性“黄水”发生规律及应对

南方某市2019年以来给水管网“黄水”问题投诉占到用户关于水质问题投诉的约50%。总结多个水厂供水区域“黄水”发生规律发现，集中发生在2019年7月和8月的规模性“黄水”主要致色成分为锰，其与出厂水锰浓度升高至0.02 mg/L以上直接相关，“黄水”样品中的锰超过0.1mg/L标准限值，反映出管网中发生了锰的沉积再释放问题；色度与锰浓度呈显著正相关。主要致色成分为铁锰的非规模性“黄水”的主要原因是管网腐蚀以及锰的沉积再释放。因水源而引发“黄水”的水厂在将水库水切换回Mn（Ⅱ）浓度较低的江水后，集中性“黄水”投诉很快消失。对于另一因原水锰浓度升高而导致“黄水”投诉的水厂，在水库水锰浓度升高后加大投氯量、投加氢氧化钠等控锰效果并不理想；随后同时投加5 mg/L粉末活性炭（PAC）和1 mg/L氯，通过构建催化氧化能将出厂水锰浓度迅速控制在0.01 mg/L以下，成功抑制管网“黄水”。提升水库取水高度后进厂水锰浓度也相应下降。综上，监测原水Mn（Ⅱ）浓度，采取高效除锰措施将出厂水锰浓度控制在0.02 mg/L以下，以及对管网进行维护更新是控制“黄水”的关键。     

关于使用 CL17 余氯仪的几点经验

正余氯是净水工艺流程中反应水质的最重要的参数之一。投氯以后,水中有机物和微生物会消耗一部分氯,剩下来的含氯量,按照国家生活饮用水卫生标准管网末梢不能0.05mg/L。所以,正确选择应用余氯仪就是一个十分重要的问题。测量余氯的仪表CL17,可用于检测自来水中余氯和总氯,其测量范围是0~5mg/L,余氯或总氯的分析精度由其内部的缓冲液和指示剂混合进水之后来决定。采用的原理是比色法,将缓冲液和指示剂引入取样中,产生红颜色后,颜色深浅会和余氯浓度成正比,然后再通过光测量把余氯浓度显示在面板上。     

基于WaterGEMS的节点水龄与余氯变化规律分析

在供水管网水质评价体系中,节点水龄和余氯浓度是评价供水管网水质情况的两个重要指标。本文以某区供水管网为例进行分析,在建立水力模型的基础上,通过Water GEMS建模软件构建水龄分析模型和余氯浓度分析模型,对管网进行水力和水质的动态模拟。通过对管网不同点的水龄和余氯浓度模拟结果变化的分析,总结出了管网节点水龄突变型、周期性、线性递增的变化规律和管网整体余氯浓度呈衰减变化的规律;并归纳出了某一节点水龄与余氯的负相关关系,为评价管网水质情况及管网的科学化管理提供了科学的依据。     

余氯量与AOC含量对配水管网管壁生物膜生长的影响

试验考察了我国北方某市饮用水配水管网中细菌的再生长情况.结果表明78%的管网水样中悬浮细菌的数量高于500 CFU/mL.通过可以模拟配水管网水力条件的生物膜反应器研究了在游离氯、氯氨和AOC影响下悬浮细菌量与管壁生物膜的生物量之间的定量关系.测试结果表明生物膜的脱落过程可通过一级动力学模型描述.生物膜在余氯量为0.05～0.5 mg/L的范围内仍会生长,0.05 mg/L的余氯量对生物膜的生长无显著影响,在1.0 mg/L以上的余氯量条件下生物膜的生物量低于检出限.AOC浓度对于生物膜的生长有显著影响.     

多水源供水管网余氯与节点水龄关系研究

为系统地研究多水源供水管网中余氯随节点水龄的变化规律,运用Microsoft Visual C++编程对某大城市局部供水管网进行供水区域划分,并结合MFC开发系统将每个供水区域以界面形式显示出来。运用EPANET 2计算管网节点水龄值和余氯值,并用实测余氯值进行参数率定。以每一个供水水源为起点、其供水区域内的管网末梢为终点,将每个节点余氯值和水龄值进行曲线拟合分析,得到拟合方程,这为进一步应用节点水龄评价管网水质提供了理论依据,也为水质安全保障及供水系统的调度管理提供了技术支撑。     

双水源对置供水管网中三卤甲烷变化规律浅析

为有效控制供水管网中的三卤甲烷浓度,考察了以太湖和阳澄湖为双水源的管网水中三卤甲烷的变化趋势。采集S市分别经过A水厂(以太湖为水源)和B水厂(以阳澄湖为水源)处理后的供水管网水样,探讨三卤甲烷和余氯浓度随供水距离的变化规律,并进行了三卤甲烷-余氯和三卤甲烷-供水距离的线性回归分析。结果表明,在A、B水厂单独供水管网中,三卤甲烷随供水距离的增加而升高,余氯浓度随供水距离的增加而降低;在A、B水厂同时供水的对置供水管网中,三卤甲烷浓度由A水厂到B水厂呈现先升高后降低的变化规律,而余氯浓度则呈现先降低后增加的变化规律,对置供水管网中10 km处为水力交接点,此处余氯浓度最低,三卤甲烷浓度最高。经线性回归分析发现,三卤甲烷浓度与余氯浓度和供水距离之间存在显著的相关性,并且温度对模型的影响较大。     

长距离给水管网氯胺消毒的控制研究

以某市第二水源工程供水管网为研究对象,通过测定余氯和茵落总数,考察了氨、氯质量比和出厂水余氯浓度对长距离给水管网氯胺消毒效果的影响。结果表明,在氨、氯质量比为1：4．5时,通过适当提高出厂水余氯浓度,可以有效改善长距离输水管网中的水质,避免增加中途加氯设备,以及便于水厂管理。     

Multiobjective optimization of water quality and rechlorination cost in water distribution systems

To comprehensively describe the effect of residual chlorine and disinfection by-products (DBPs) on water quality in water distribution systems (WDS) and optimize rechlorination cost, this study developed a multi-objective optimization model of water quality and rechlorination cost. Firstly, chlorine decay and DBPs formation were simulated using EPANET_MSX. An improved non-dominated sorting genetic algorithm II (NSGA-II) with real code was used to optimize the multiobjective model and Pareto fronts could be obtained under different conditions. The results showed that Pareto fronts obtained by average value were better than those obtained by standard deviation and multiplication. Moreover, with the number of boosters increased, maximum value of water quality increased and rechlorination cost decreased. Wall chlorine decay constants were the most important on Pareto fronts, followed by the number of chlorination nodes, proportional coefficients of trihalomethanes (THMs) generation based on residual chlorine consumption, and THMs concentration.     

Integrating water temperature in chlorine decay modelling: a case study

Temperature is one of the factors that most influences chlorine decay rates in drinking water systems. The current paper assesses and demonstrates the importance of using a temperature dependent chlorine bulk decay model for the accurate prediction of disinfectant residuals in water supply systems. Chlorine concentration in a water transmission system was modelled for two seasons using a temperature-dependent bulk decay model at a constant and variable temperature. Results show that water temperature can vary within the system and that the accurate prediction of residuals may additionally require the incorporation of a water temperature model in the simulators. In this case study such approach was developed innovatively by establishing a water-age-dependent temperature function.     

A suitable model of combined effects of temperature and initial condition on chlorine bulk decay in water distribution systems

Maintaining a chlorine residual is a major disinfection goal in many water distribution systems. A suitable general model of chlorine decay in the transported bulk water is an essential component for efficiently modelling chlorine concentration in distribution systems. The two-reactant model meets basic suitability criteria, including accurate prediction of chlorine residual over hundreds of hours, commencing with chlorine concentration 0-4 mg/L. This model was augmented with an equation that increases the decay coefficients with temperature according to Arrhenius theory. The augmented model was calibrated against decay-test data sets to obtain a single invariant set of parameters for each water. Model estimates of chlorine residuals over time closely matched decay-test data, over the usual operating ranges of initial chlorine concentration (1-4 mg/L) and temperature (3.5-28 °C). When the augmented model was fitted to partial data sets, it also predicted the data reserved for validation very well, suggesting that this model can accurately predict the combined effect of initial chlorine concentration and temperature on chlorine bulk decay in distribution systems, using a single set of invariant parameters for a given source water.     

给水厂优化消毒数学模型及其应用

水厂常采用的保守消毒方式会导致管网末梢余氯浓度>0.05 mg/L,既不经济也不安全。为此,建立了优化消毒数学模型,并采用遗传—模拟退火混合算法对其进行求解。算例结果表明,该模型可对现有给水厂不同时段的加氯量进行优化,降低了配水系统中消毒副产物的浓度。     

基于遗传优化神经网络的市政管网水质模型研究

将遗传算法的全局搜索能力和BP神经网络的局部学习能力有机结合,得到一种快速高效的建立供水管网余氯的水质模型的新方法。验证结果表明,遗传算法优化后的神经网络模型所需要考虑的参数较少,应用方便,预测精度和效率较高,在城市给水系统水质模拟预测研究中有一定的参考应用价值。     

紫外线消毒技术在二次供水中的应用研究

介绍了紫外线消毒技术在二次供水中的应用情况,并进行了二次供水紫外线消毒实验。结果表明:①紫外线消毒会使二次供水中的余氯略有降低,但是仍满足我国《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)的限值要求;②紫外线消毒在80 m J/cm²辐射剂量内仅小幅改变水中部分有机物的官能团;③紫外线消毒对二次供水中消毒副产物(DBPs)的浓度和生成几乎没有影响。     

PSO-SVM与BP神经网络组合预测供水系统余氯的方法

针对余氯量在供水系统内非线性变化的特性,建立了PSO-SVM与BP神经网络组合模型对管网末端余氯进行预测分析。该模型通过粒子群优化算法(PSO),对SVM的特性参数进行优化;采用BP神经网络对模型进行残差修正。通过对单一的BP模型和SVM模型、组合模型的预测精度进行分析。结果表明:组合模型预测比BP和SVM单一预测均方误差分别降低了62.30%、75.29%,平均相对误差降低了55.03%、54.27%。综上所述,该模型具有强大的非线性拟合能力,预测精度高,运行稳定性强,对供水企业控制余氯的投加量和设置二次加氯点有一定的指导作用。     

基于模糊数学的供水管网水质安全性评价方法探讨

供水管网水质安全性评价对于提高供水调度与管理水平十分重要。提出了利用模糊数学解决复杂的水质安全性评价问题的方法。详细分析了余氯指标的评价标准,并以某城市供水管网为例研究了余氯的模糊评价方法。评价结果与实际水质状况相符,说明该模糊评判方法可用于管网水质的评价。