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《高等流体力论文--水处理系统优化运行数学模型及其求解方法的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、水处理系统优化运行数学模型及其求解方法的研究摘 要:针对我国北方典型的水厂生产工艺,以水处理系统运行费用最低为目标,兼顾水厂运行安全和生产习惯,运用最优化理论方法,建立了非线性、多目标、复杂约束的水处理系统优化运行数学模型。探讨了系统局部最优和整体最优的关系。结果表明,优化运行能节省10%～30%的运行费用,对水处理系统运行与优化设计都具有指导作用。关键词:水处理系统；优化运行；数学模型；求解方法；Studyonwatertreatmentsystem'soptimaloperationmodelanditssolutionmethodAbstract:Accordingtothep
2、opularwatertreatmentprocessofwaterworksinnorthChina,anonlinearmathematicalmodelwithmulti-objectivesandcomplexconstraintsisputforwardforwatertreatmentsystem'soptimaloperation,whichisabletominimizetheoperationcostsandgiveconsiderationtothesafetyandtradition.Throughpractice,thissoftwareisfoundstab
3、le,easytouseandsuitablefortheapplicationtothewatersupplycorporations.Discussestherelationshipbetweenthelocaloptimumofsystemandoptimaloverall.Keywords:watertreatmentsystem；optimaloperation；mathematicalmodel；solutionmethod；随着经济的发展和人民生活水平的提高,人们对供水行业从水量和水质上都提出了更高的要求；另一方面,很多城市的水源地遭到了不同程度的污染,作为发展中国家,
4、在提高水质和水量的同时,还必须考虑供水的经济性,即如何在提高供水水质、提高供水安全可靠性的条件下降低能耗、漏耗和药耗.这些都为水厂的运行提出了新的课题。研究通过对水厂水处理系统的简化和抽象,抓住影响其运行费用和处理效果的一些主要可控因素,从降低能耗、节省资金的角度,根据最优化的理论和方法,建立水处理系统优化运行数学模型,力求在保证产水质量的前提下,达到水处理费用最低和提高清水池水位两个目标。并且,为了提高研究的实用性,在提出水处理系统优化运行数学模型的同时,根据其特点寻找合适的求解方法。第7页共7页水处理系统优化运行的目的在于:通过提高水厂的技术管理水平,合理使用水厂现有处理设施,提
5、高供水水质,降低供水成本,使系统在不断变化的运行工况中,经常处于良好的运行状态[1]。水处理系统优化运行主要包括两部分内容:系统状态模拟仿真与系统运行优化[2]。1 水处理系统优化运行数学模型由于不同流程、不同净水工艺、不同处理构筑物型式的处理能力、处理效率及运行费用不同,而且各种构筑物的运行参数又都互相联系、互相制约,因此就存在着整个处理系统在一定的运行条件下,各流程在处理能力上的相互协调、各处理构筑物在处理效率上的相互协调,从而达到整个系统的处理费用最小、能源消耗最低,即系统处于经济运行状态[4]。对水厂水处理系统进行准确的数学模拟是确定其优化运行相关参数的有效方法,也是建立该系
6、统优化运行数学模型、实现其优化运行的基础和关键。本文在对我国北方典型的水厂工艺流程中的一级泵站、沉淀池、滤池和清水池的运行工况进行数学模拟的基础上[3],得到了沉淀池排泥量、滤池反冲洗水量与水处理系统处理水量之间的关系,并模拟了清水池水位的变化。1.1 沉淀池排泥量数学模拟沉淀池平均每小时产生的沉淀泥渣干泥量为[6]:(1)式中,GC为沉淀池小时平均干泥量(t/h)；Q为系统小时平均处理水量(m3/h)；S0为沉淀池进水悬浮物含量(mg/L)；S1为沉淀池出水悬浮物含量(mg/L)。则沉淀池每小时平均排泥量为:(2)式中,QS为小时平均排泥量(m3/h)；γc为沉淀池泥浆的容重(t/
7、m3)；Ws为沉淀池泥浆含水率(%).对某一固定工艺,浊度与悬浮物浓度之间存在定量的换算关系[7]:(3)(4)第7页共7页式中,Z0为沉淀池进水浊度(NTU)；Z1为沉淀池出水浊度(NTU)；α0、β0、α1和β1为线性拟合系数。故有:(5)变形整理得：(6)式中，k0、k1和b的值可通过对水厂的大量生产数据进行多元线性统计回归得到。1.2 滤池反冲洗水量的数学模拟首先对滤池进行物料衡算,滤池每天的截污量为：(7)式中,GL为滤池每天截污量(kg/d)；
