给水处理系统高效经济运行研究之一(策略与模式)

1、给水处理系统高效经济运行研究之一(策略与形式)AETHDFREFFETIVEANDENIALPERATINFATERTREATENTSYSTEAbstrat：Theptialperatinfradrinkingatertreatentsysteisiprtantbthfrthequalityandfrthest.Astrategyfeffetiveandenialperatinfrthesysteandtheneptfptialturbidityfrsettledateraredevelped,theptialturbidityisvariableiththevariatinftheraate

2、rqualityandthenditinfthesyste.Ardingtthisstrategy,aethdfperatinbyvaryingtheturbidityfsettledaterisprpsed.Thebasirelatinshipandliitatinfrthisperatinethdisdisussed.Keyrds：atertreatentenyperatin摘要：给水处理系统优化运行是保证处理水质和降低运行本钱的重要手段。本文提出理解决优化运行问题的高效经济运行策略和最正确沉淀水浊度的概念，阐述了根据最正确沉淀水浊度的变化来实现高效经济运行的变沉淀水浊度运行形式，初步讨论

3、了该形式随水质、水量等因素变化的根本规律与约束条件。关键词：水处理经济运行供水系统是城市不可缺少的根底设施，供水的质量与价格关系到国计民生。采取技术措施，保证供水质量、降低供水价格是非常必要的。作为供水系统的重要组成局部，给水处理工艺设施是决定水质与水价的关键环节，对其工况进展合理调节，从而在满足用户水质要求的同时最大限度地降低水处理本钱，很有意义。这是涉及给水处理系统优化的问题。为此，本文提出理解决该优化问题的高效经济运行策略，并就实现这一策略的根本形式进展讨论。1、给水处理系统的优化运行问题与解决策略给水处理系统的优化，包括优化设计与优化运行。在设计一套给水处理系统时，应根据已有的设计条件

4、如水量、水质，选定最正确的工艺系统、最正确的设施组合、最正确的工艺参数等，从而保证在给定的设计工况条件下系统是最优的。这就是优化设计问题。在实际运行中，处理系统承受的原水来自江河湖泊，受自然条件等因素的影响，水质是不断变化的，有时变化幅度是很大的，如来自同一条河流的原水浊度可能在几十度至几千度之间变化；水量也可能受用水情况影响而有较大变化。因此给水处理系统的运行条件属于非稳定工况。设计工况仅是实际运行工况范围中的一个点，只有在该点上，实际工况符合设计条件，系统可以处于最优运行状况；在其它条件下，不能保证运行工况最优。况且，受设计程度、地区经济因素如药剂价格变化、水处理构筑物状况等的影响，即使实

5、际工况与设计条件相符，也不能保证运行工况就一定是最优的。上述分析说明，一个设计上到达最优的水处理系统，并不能保证在运行时总是最优的，甚至可能是远离优化工况的。这就提出了一个优化运行的问题。在此，所谓最优运行工况指对于已建成的水处理系统，以最低的运行费用途理水、使之到达水质标准的要求。在消费运行中，水处理系统受多种因素影响，到达运行的最优化往往是困难的。假设仅考虑影响运行费用的假设干主要因素、忽略次要因素，那么可使问题得以简化，有可能较大程度地发挥水处理系统的才能、使之在近于优化的较经济条件下运行，在此将该种运行策略称为高效经济运行方式。给水处理系统的高效经济运行，必然受一些条件的约束，其中水质

6、卫生平安性是最重要的约束之一。随着水污染的加剧及用水水质标准的进步，平安饮用水是近年来人们关注的一个热点问题。在给水处理系统运行时首要考虑的就是处理后的水质要符合相关水质标准的要求，符合水质卫生平安性的要求。给水处理系统的高效经济运行，必须以水质的卫生平安性程度不降低为前提。2、给水处理系统运行的经济函数1运行费用构成分析常规给水处理系统由混合、反响、沉淀、过滤、消毒等环节组成，在此也以该典型系统为研究对象。其运行费用主要由以下几局部构成。电费：包括系统的水头损失、附属机电设备的电耗等。这局部费用主要由泵站决定，与处理系统无关。人工费、折旧大修费，以及消毒剂费用等：与运行条件关系不大，有些是属

7、于管理范畴的问题。混凝剂费及自用水费：自用水主要在沉淀池排泥、滤池反冲洗两局部消耗。这些费用是水处理系统运行费用构成中的重要组成，是处理过程中的主要消耗，而且是可以通过工况调节来改变的，对系统运行的经济性起控制作用。因此，采取技术措施、降低该局部费用，是给水处理系统高效经济运行所主要考虑的问题。混凝剂投加量、沉淀池排泥水量、滤池反冲洗水量同原水水质、处理构筑物的性能、运行条件有关，互相之间又是有关连影响的。其费用又同各自的价格有关。一般而言，在一定条件下，减小混凝剂量，就会减少沉淀池排泥水量、但加大滤池反冲洗水量。这3局部费用之和如何变化、是否存在满足运行工况约束条件的最小值，就是高效经济运行

8、课题要解决的核心问题。假设上述问题的答案是肯定的，那么该最小值的变化规律、在消费上如何实现，是需要进一步答复的问题。2经济函数为了进展经济性分析，需要对各项费用进展定量描绘。在此采用下述费用函数1、2、3。混凝剂费。混凝剂的投加量受到的影响因素很多，也有各种不同的数学模型形式。在此仅考虑最主要的、带有共性的影响因素，并以如下的函数形式描绘：f1=1=s-aybQT-d1(1)式中f1处理单位水量的混凝剂费(元/3)；混凝剂单耗(kg/3)；s沉淀水浊度(NTU)；y原水浊度(NTU)；Q处理水量(3/h)；T水温；1混凝剂单价(元/kg)；a、b、d系数。假设考虑其他影响因素，可以将其加上相应

9、指数后同样乘入上式。沉淀池排泥水费。根据原水和沉淀池出水浊度，可以近似计算排泥水量和排泥水费：(2)式中f2排泥水费(元/3)；2排泥水单价(元/3)；q单位排泥水量(3泥水/3水)；排泥水浓度(kg/3)；k1系数；其余符号同前。滤池反冲洗水费。反冲洗水量及水费可用下式表达：f3=L3=k2s3(3)式中f3处理单位水量的反冲洗水费(元/3)；3反冲洗水价(元/3)；L处理单位水量的反冲洗耗水率(%)；k2系数；其余符号同前。综合上述各式，可以得到给水处理系统运行的混凝剂、水消耗用总和f为：(4)式(4)所描绘的运行费用虽然是水处理工艺系统运行费用的一局部，但它代表了运行费用构成中的主要可变

10、局部，改变运行工况可以使上述费用构成的各项发生变化，从而影响到水处理的本钱。在此将式(4)称为水处理系统运行的经济函数。3、高效经济运行的根本形式及约束条件1变浊度运行形式对式(4)进展分析，不难发现经济函数中的各项都包含沉淀水浊度s。事实上，沉淀水浊度是控制水处理工况及水处理费用的一个关键的过程参数。在技术上，沉淀水浊度的上下直接影响到混凝剂投量及冲洗、过滤的效能，改变着沉淀、过滤环节处理负荷的分配；在经济上，那么反映了混凝剂、排泥水、反冲洗水消耗的比例，即改变了各局部的费用。从水处理技术原理可知，沉淀水浊度可以在一定的范围内变动，而保证处理后水质符合水质标准的要求。由此提出实现水处理工艺系

11、统高效经济运行的变浊度形式：根据相应的经济费用因素(混凝剂、用水价格等)，工艺特性因素及约束条件，确定最正确沉淀水浊度及变化规律；消费上，以该最正确沉淀水浊度为系统调控目的，对混凝剂投量进展相应的调节，并根据需要适时地进展沉淀池排泥及滤池反冲洗。这种变沉淀水浊度目的值的运行方式，打破了传统上的定沉淀水浊度目的值的运行形式，可以在保证水质的前提下，降低处理系统的运行费用，使水处理系统的整体成效得到较大限度的发挥。这一变浊度运行形式实现的前提是最正确沉淀水浊度是存在的、而且是满足消费上必要的约束条件的。2最正确沉淀水浊度将式(4)对s求偏导，有：(5)显然存在点。进一步，求f对s的2阶偏导，有：(

12、6)由于存在唯一的点及0，所以经济函数f有且有唯一的极小值fin。令，由式(5)得到fin所对应的沉淀水浊度s为：(7)假设满足一定的约束条件，s就是最正确沉淀水浊度。式(7)说明，最正确沉淀水浊度受以下因素影响：水质及运行参数(原水浊度、水温、流量等)，原水浊度越高、水量负荷越大、水温越低，最正确沉淀水浊度越高；经济因素，混凝剂价格、沉淀排泥水费越高、反冲洗水费越低、最正确沉淀水浊度越高。3约束条件在消费上能否按最正确沉淀水浊度运行，要受到一系列的条件制约，其中包括：a.水质卫生平安性。沉淀水浊度升高，加重了滤池的负担，会使滤后水浊度有所上升，相应地有机物泄漏增加，有水质下降的可能。在保证滤

13、后水满足水质标准的要求及保证水质卫生平安的范围内，最正确沉淀水浊度才有意义。即要求ss1s1为满足卫生平安性要求的沉淀水浊度上限。b.消费操作的可行性。沉淀水浊度升高，导致滤池负担加重，过滤周期缩短，滤池发生频繁的反冲洗。假设冲洗过于频繁，虽然在经济上合理，但在理论中会带来过于繁琐等问题，亦不可龋最正确沉淀水浊度过低，可能沉淀池的处理才能达不到要求。即要求s2ss3s2、s3为满足处理构筑物性能要求的沉淀水浊度上、下限。.抗冲击平安余量。沉淀水浊度高，滤池的截污才能得到较大程度的发挥，相应地抗冲击负荷才能减弱。但是滤池是水质把关的最后屏障，一旦原水水质、水量、处理构筑物性能等因某种因素发生突变，假设滤池抗冲击负荷的才能小，就可能发生杂质穿透的水质事故。所以最正确沉淀水浊度应不超过某一抗冲击平安浊度限。即要求ss4s4为满足抗冲击平安要求的沉淀水浊度上限。综上，s1、s2、s3、s4就构成了最正确沉淀水浊度的根本约束条件。4、结论与展望研究说明，综合水质卫生平安与经济两方面因素考虑，沉淀水浊度存在最优值，而且该值是随水质及水处理工艺条件变化的。消费上应根据影响运行费用的主要因