[发明专利]供水管网水质在线监测、预测方法

摘要

一种供水管网水质在线监测、预测方法，包括：在线监测仪表按时序采集管网进水点处的水质理化指标数据；根据根据所得数据构建水质模型，所述的水质模型有水质模型的模拟变量和各模拟变量的生化反应方程式；根据水质模型有水质模型的模拟变量和各模拟变量的生化反应方程式进行水质模型参数率定；进行管网用户点水质预测；本发明实现了供水管网各用户点细菌总数和余氯浓度的及时预测，通过读取管网最新的进水理化指标监测结果，计算机可以实时动态显示各节点水质的变化；可以提高城市供水管理者应对源水水质变化的能力和效率；本发明中预测系统输出的用户点水质预测结果是由可接受数据形成的具有一定空间分布特征的集合，可避免预测结果失真带来的决策风险。

主权项

1.一种供水管网水质在线监测、预测方法，其特征在于，包括如下步骤： 1）在线监测仪表按时序采集管网进水点处的水质理化指标数据，包括：氨氮浓度、余氯量、水温；相同时序人工采集：溶解性有机碳浓度、不溶解性有机碳浓度和细菌总数； 2）根据氨氮浓度、溶解性有机碳、不溶解性有机碳、余氯和细菌间的生化反应关系，构建水质模型，所述的水质模型包括： （1）水质模型的模拟变量： 水中细菌浓度，C_BL，单位为：CFU/ml； 生物膜中细菌浓度，C_BF，单位为：CFU/m²； 水中死亡细菌浓度，C_DBL，单位为：CFU/ml； 生物膜中死亡细菌浓度，C_DB，F，单位为：CFU/m²； 水中溶解性有机碳浓度，C_DOC，L，单位为：mg/L； 水中可生物降解有机碳浓度，C_BDOC，L，单位为：mg/L； 水中不溶性有机碳浓度，C_NDOC，L，单位为：mg/L； 生物膜中不溶性有机碳浓度，C_NDOCF，单位为：mg/m²； 水中氨氮浓度，C_1NL，单位为：mg/L； 水中余氯浓度，C_Cl/L，单位为：mg/L （2）各模拟变量的生化反应方程式C_Cl，L>C_Cl，tL时，C_Cl，L≤C_Cl，t，L时，C_Cl，L>C_Cl,t，F时，C_ClL≤C_Cl，t，F时，式1～式14中，所涉及的水质模型模拟变量均为本步骤中（1）部分所给出的水质模型的模拟变量； 式1～式14中，μ_BL为液相中细菌比增长速率，μ_BF为生物膜内细菌比增长速率； S_v为管段比表面积；M_NH3-N=14g/mol为氨氮的摩尔质量、M_Cl2=71g/mol为氯的摩尔质量； 式1～式14中，所涉及的水质模型参数为： 细菌最大比增长速率，μ_max，单位为：hr^-1； 细菌生长碳半饱和常数(以BDOC计)，K_C，单位为：mg/L； 细菌生长氮半饱和常数(以氨氮计)，K_N，单位为：mg/L； 氯灭活细菌速率常数，k_ina，单位为：hr^-1/(mg/L)； 生物膜对氯灭活细菌的影响系数，r₁，单位为：1； 氯灭活细菌的消耗比，e_Cl/B，单位为：(mg/L)/(CFU/ml)； 细菌自衰减速率常数，k_BD，单位为：hr^-1； 细菌的碳含量，r_C/B，单位为：mg/CFU； 水中不溶性组分吸附于管壁的速率常数，k_att，单位为：hr^-1； 管壁上不溶性组分的解吸速率常数，k_det，单位为：m²·hr^-1； 细菌增殖所需的碳氮比，r_C/N，单位为：1； 细菌利用BDOC的产率系数，r_B/BDOC，单位为：CFU/mg； 氯与有机物反应的速率常数，k_Cl，C，单位为：hr^-1/(mg/L)； 细菌增殖最佳温度，T_opt，单位为：℃ 细菌增殖受温度影响的效果系数，T_i，单位为：℃； 死亡细菌溶解的速率常数，k_1ys，单位为：hr^-1； 死亡细菌溶解的BDOC和DOC产率比，r_BDOC/DOC，单位为：1； 水中氯抑制细菌增殖的界限浓度，C_Clt，L，单位为：mg/L； 生物膜中氯抑制细菌增殖的界限浓度，C_Clt，F，单位为：mg/L； 细菌增殖受余氯影响的效果系数，C_Cl，s，单位为：mg/L； 氯与管壁反应的速率常数，k_wall，单位为：hr^-1； 3）水质模型参数率定，包括如下过程： （1）设定参数先验分布； （2）设定模拟变量初始时刻的先验分布； （3）搭建水质模型的求解流程； （4）开始参数率定； （5）参数率定结果的检验； 4）管网用户点水质预测。