MIKE+ 供水多组分物质分析——MSA模块

发表时间：2022-08-04 14:46

随着人民生活水平提高，大家对生活饮用水水质的要求也不断提升。

传统水质模型，实现跟踪单一化学成分的迁移和转化，常用于示踪剂研究的氯化物，或用于以自由氯作为消毒剂的衰减研究。其中，MIKE+中余氯浓度衰减的表达见下图1。

图1 单一物质余氯MIKE+效果

MSA模块介绍

供水管网中水质物质复杂性，不同管网涉及不同水质问题，这要求模型可以模拟多种相互作用的化学物质，因而拓展出MSA（Multi-Species Analysis）模块。

MSA是如何实现的呢？供水管网在水质模型分析上主要划分为两类物理相，分别是流动的主流相和固定的管壁表面相，如图2所示。

加氯消毒后，管道中主流相中的氯和NOM（天然有机物）反应生成了DBP（消毒副产物）。与此同时，在管壁表面，氯把亚铁离子氧化为铁离子，见下图2。

图2 氯氧化Fe²⁺、NOM

由此，根据主流和表面两种情况，分析不同化合物、离子、颗粒、细菌，通过不同机制例如物理吸附/解吸附、化学吸附、分子扩散，实现相的转化。

MIKE+中效果展示

MIKE+ 2022多组分分析模块（Multi-species analysis），见下图3。

图3 MIKE+新版本中多组分分析模块

案例效果

当前饮用水研究内，饮用水中DBPs（消毒副产物）研究备受重视。MIKE+ 中MSA模块的案例为管网中砷的氧化/吸附反应。

将反应中涉及的化学成分划分为五种，分别为溶解性三价砷（As⁺³）、溶解性五价砷（As⁺⁵）、总溶解砷（As）、吸附性五价砷（As⁺⁵）、溶解一氯胺（NH₂Cl）。通过MSA模块分析后，该管网模拟时间内的各管网节点、水厂、管段各时刻成分变化，如下图4所示。

其中，溶解性五价砷（As⁺⁵）在管段单个时刻浓度结果见下图5，溶解性五价砷（As⁺⁵）24小时动态浓度变化过程见视频。

图4 砷的氧化/吸附反应中各成分分析结果

图5 溶解性As⁺⁵管段单时浓度展示

溶解性As⁺⁵管段浓度动态变化视频

文章分类：城市水软件

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