分散式再生利用设施优化规划实例探究

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1、分散式再生利用设施优化规划实例探究　　摘要：如何合理配置各污水模块再生利用的规模和扬程是再生水设施规划中需要深入研究的问题，本文在再生水管网模型的基础上，构建再生水设施优化规划模型，通过遗传算法合理规划再生水设施的规模和供水压力，使再生水系统的运行费用最小化。实例应用表明该方法能提高再生水系运行的经济性，并为再生水设施的进一步设计提供依据。关键词：分散式再生利用优化规划再生水系统遗传算法中图分类号：TU991文献标识码：AOptimalplanningofdecentralizedwastewaterreclamationand

2、reusefacilitiesAbstract:Rationalallocationofwastewaterreclamationandreusefacilities’flowisaproblemneedtoresearchdeeplyforreclaimedwatersystemplanning.Awastewaterreclamationfacilityplanningmodelbasedonwastewaterreclamationpipenetworksimulationispresented.Theobjectiveo

3、fmodelistominimizetheoperationcost.Geneticalgorithmisusedtosolvetheplanningmodel.Itshowsthatthismethodcansavetheoperationcost,7andprovideevidenceforwastewaterreclamationandreusefacilities‘furtherdesignthroughanwastewatersystemplanningexample.Keywords:decentralizedwas

4、tewaterreclamationandreuse;optimalplanning;reclaimedwatersystem;geneticalgorithm.1前言污水再生利用是缓解城市水资源短缺的一种有效途径。污水处理技术的发展以及处理设施的装置化、小型化，使污水分散处理得到广泛应用，与集中处理回用相比，分散处理可就地收集、处理和回用，从而可节省输送管道建设费用[1]。近年来我国城市再生水利用发展较为迅速，但缺乏对再生利用设施规划的深入研究，再生利用设施的规模与扬程等参数设置的作者简介：方海恩（1980-），男，工程师，从

5、事供水系统优化研究不合理，会导致再生水利用率不高，造成投资浪费。对于设有多个污水处理模块的规划区域，如何科学合理的配置各模块污水再生的规模和扬程是再生水设施规划中有待于进一步研究探讨的问题。7本文在再生水系统规划管网的基础上，构建了再生水系统水力模型，以再生水设施的运行费用最小化为目标，建立再生水设施优化规划模型，通过遗传算法求解该模型，确定最优的再生水设施参数。2再生水系统模型根据各地块的用地性质和用户的用水需求，计算各地块的再生水需水量，将水量就近分配到相邻管段和节点上。在EPANET水力模拟软件的基础上输入节点水量、标高、

6、管段管径、管段长度、管段粗糙度等信息，构建再生水管网模型。具体流程如图1所示：图1再生水系统模型构建3再生利用设施优化规划模型规划模型在满足再生水设施的制水能力和供水压力等为约束条件的前提下，通过合理设置各再生水设施的供水流量和供水压力，使再生水系统运行费用最小化。目标函数为：（1）式中：为再生水设施i在j时段的流量(m3/h)，为再生水设施i在j时段的供水扬程(m)，为水源i在j时段的单位电度电费（元/kwh），为运行效率，为换算系数，I为水源数，J为时段数。约束条件：（1）满足管网水力平衡方程组7（2）式中：为节点压力向量，

7、为节点流量向量，为管段比阻。（2）再生水制水能力限制（3）式中：为再生水设施i在j时段的供水量(m3/h),为再生水设施i的日最大制水能力(m3/d)。（3）供水压力约束最不利节点压力满足再生水用水需求。（4）式中：为k节点的供水压力（MPa）,为节点的最低压力需求（MPa）。4模型求解遗传算法为模拟自然进化过程搜索最优解的方法[2]，基本运算过程包括初始化，个体评价，选择运算，交叉运算和变异运算等步骤，具有内在的隐并行性和更好的全局寻优能力，在工程优化领域得到广泛应用[3-9]。本文将遗传算法与再生水管网模型相结合，以再生水设

8、施的供水压力为决策变量，求解再生水设施优化规划模型。遗传算法将决策变量传递给水力模型，通过再生水系统水力模拟，将管网的状态变量（节点压力、再生水设施的流量等）反馈给优化模型，通过多代进化，直到生成最优解。5规划实例7某新区规划总用地面积1158公顷，规划人口为8