水系统集成技术在腈纶厂节水减排的应用

水系统集成技术从用水系统的整体性分析、设计和改造用水网络,可以有效地节约新鲜水量,同时减少污水排放。本文结合水系统集成技术在工业企业中应用的步骤,利用水夹点法对某腈纶厂的用水网络加以分析,采用改进的问题表法确定了多水源用水网络的目标值。优化结果表明,综合考虑新鲜水量和操作费用成本,该腈纶厂的用水网络可以实现新鲜水节水率29.62%,污水减排率28.19%的节水成效。     

采用分布式废水再生循环的塑料厂水系统集成

在水系统集成技术中,可以采用废水直接回用、再生回用和再生循环三种方式对用水网络进行优化。其中,再生循环用水网络可以最大限度地节约新鲜水消耗和减少废水的排放。废水再生单元可以是集中式或者分布式两种类型,本文对集中式和分布式两种类型的再生单元的特点及适用场合进行了讨论,并给出初步的选用原则。利用水系统集成技术对某塑料厂的现行用水网络进行优化,结合生产实际选用分布式再生单元对排放废水进行再生处理,优化后的塑料厂用水网络使高品质脱盐水的节水率达到70%。     

关于多污染因子用水网络的建模与优化方法

当前对大规模多污染因子水网络的研究尚未深入,故用水网络设计多缺乏实际意义。今利用用水过程污染物传质模型构造水回用网络模型,以配合法求解多污染因子情况下最小新鲜水用量的实现方法,每1用水过程入水以新鲜水、低污染回用水和高污染回用水配合获得,使各过程关键污染因子为依据的进水流量比尽可能趋近1。各过程按出口极限浓度之积由低到高依次运算。该方法以过程为运算单元,避免软件求解,不受用水网络规模的限制,此方法在用水网络优化技术方面有所创新。最后通过实例说明该方法有效,以其指导某石化企业,节水效率达到17.81%。     

用水与换热网络同步优化综合

通常采用分步策略进行用水与换热网络综合集成,难以实现新鲜水与公用工程的同时权衡。因此本文提出首先序贯求解用水网络综合子问题的非线性规划和换热网络综合子问题的混合整数非线性规划,以获取可行初值;然后,进行流程完备结构拓扑,并构造连接方程实现相关变量的传递;最后,联立用水与换热网络优化综合问题,基于GAMS平台采用DICOPT求解器,通过MATLAB接口控制求解程序流程,采用随机初值策略强化获得全局最优解的机会,以获取高置信度的全局最优解。最后通过对单杂质和多杂质系统实例计算,结果表明本文提出的方法能实现用水和用能网络的权衡,不但获得了比文献结果更好的优化网络方案,而且找出了包括文献结果的若干近优方案,为过程设计提供了多种备用选择。     

间歇过程用水网络优化设计方法研究

间歇过程用水网络的研究已经引起了人们的关注,近十年取得了一定的发展.本文对带有非传质及有流率变化的间歇化工用水过程用数学规划法进行优化设计,确定过程的最小新鲜水用量、最小废水排放量以及优化后的用水网络.该方法利用中间储罐来排除时间对水再利用的限制,考虑了用水单元的流率限制,建立用水网络超结构和非线性规划数学模型,利用GAMS求解该模型,得到间歇过程最小新鲜水用量、废水量以及优化后的网络结构.实例计算证明该模型可行、方法简单.     

基于时间Petri网优化设计单杂质间歇过程用水网络

近20年来,间歇过程用水网络的研究得到了人们的广泛关注,并取得了一定的发展。以往对间歇过程的水网络集成研究多采用图解法和数学规划法,图解法无法解决与水质、水量无关的目标或约束,数学规划法计算复杂且较难确定最优解。Petri网具有直观的图形表现能力和严密的数学基础,并且具有强有力的分析技术与手段,非常适合于系统的描述和分析。同时时间Petri网是在Petri网的基础上加入时间因素,可用来建立间歇系统的动态模型。故针对半连续间歇化工过程的单杂质用水网络,本文提出了基于时间Petri网建模的方法,分别对有中间储罐和无中间储罐间歇用水网络进行了研究,首先采用水级联分析法构建了夹点分析通用模型,能够快速准确地确定用水过程的水夹点位置和最小新鲜水需求量。然后根据Petri网的逻辑表述能力、动态传播特性、自主学习机制以及水网络设计原则、水网络综合基本原则和水源匹配规则建立了水网络综合Petri网通用模型,对有中间储罐的情况还确定了中间储罐的位置、数量与容量,实现了单杂质间歇过程用水网络的优化设计。最后对文献中实例进行了研究,得到的夹点位置、新鲜水用量以及用水网络与文献中一致,表明提出的方法是可行和有效的。该方法模型简单、直观,避免了水级联表格的繁复计算,拓展了Petri网在过程领域的应用。     

云计算环境下基于粒子群算法的多目标优化

为了优化资源的部署调度,需要考虑处理费用、传输费用,并提高云计算的性能.对云计算环境下特点进行了研究,把云计算环境下的数据部署和任务调度问题映射为处理交互图,对处理交互图进行分析、提出了多目标优化模型,并通过粒子群算法对多目标模型进行优化.仿真结果表明,该多目标优化模型和算法不但能优化处理时间、传输时间,也能优化处理费用和传输费用.     

间歇用水系统中废水回用的调度与操作周期调优

针对单杂质间歇用水网络中的新鲜水消耗量最小化问题,本文建立了基于连续时间的优化模型,用于废水直接回用的用水调度优化,并提出了操作周期长度调优的方法。目的在于通过调度优化增加废水回用机会以提高用水系统的废水回用率。采用GAMS软件对所建立的MINLP模型进行求解。研究表明:本文的数学优化模型能够有效地提高单杂质间歇用水过程的废水回用率并具有最优的操作周期长度。通过2个实例阐明了本文优化方法的有效性。     

间歇过程多杂质用水网络的研究

对含有多个杂质的间歇用水网络进行综合研究,提出了用水周期的概念,基于不失问题的内在特性原则,提出了模型简化的基本假设,并通过增加中间储罐来跨过时间约束,提出了基于超结构的多杂质用水网络模型,建立了该超结构模型的数学规划模型;提出了该数学模型的分步求解策略:①不考虑时间约束,将看成1个拟连续过程,获得间歇用水的目标网络;②引入时间约束,调整间歇用水网络结构,优化未稳定用水单元,向目标网络逼进;③最终获得最优的间歇用水网络结构.实例研究表明,本文提出的方法是问歇过程多杂质用水网络结构设计的有效工具,可在较少周期后获得稳定的网络结构,新鲜水用量可节省34.9%.     

生态工业园区的物质集成

主要研究内容是在生态工业园区规划和建设过程中对园区企业进行物质集成的方法，以减少园区有害物质的使用和废物的排放。企业减少污染排放主要有三种途径：减量化、再利用和废物再循环。考虑这三种途径分别建立企业多种选择的过程方案，并在园区层次上，将企业各种方案组合成物质集成的超结构网络模型。本文提出了物质集成模型的变量表达方法，分析了物质集成模型的约束条件和目标函数，构建了物质集成的一般性方法。以某工业园区氯元素的集成为例，说明物质集成在园区建设中的应用。     

Toward optimal waste management policies for a river basin

A mathematical analysis of marginal cost functions, where the total basin-wide treatment cost for a series of users of water in a river basin is to be minimized subject to constraints, is presented. The situation considered is where a series of water-using firms are located along a river; the river being the sole source of water supply and the only place to discharge wastewater. In such a situation, upstream users, if they discharge waste, impose damage costs on those downstream. On the other hand, if the upstream user is restricted in discharging wastes into the river, the costs for withholding or treating of these wastes are imposed on him. This trade-off is the basis for the minimization of the total basin-wide treatment cost.The results of this study show that under most conditions an optimal solution can be found which balances the upstream marginal waste withholding cost with the downstream damage costs. The analysis is concluded with a presentation of conditions which make these marginal cost relationships sufficient as well as necessary for optimally. Although stream-flow, inflow and outflow are treated as deterministic, this model should be valid except during extreme, transient conditions.     

基于固定再生水浓度的水网络设计

节水及废水减排已成为过程工业持续发展的前提之一。运用目标导向的夹点分析技术对过程用水网络系统进行系统地分析,可确定过程用水、再生水用量和废水排放量的最小目标。以固定再生出口浓度为基准,提出确定合理再生流股的方法,基于累积流量一累积污染质量负荷组合曲线图得出最小再生水流量,并运用最近邻算法确定包含再生单元的用水网络。     

基于自适应模拟退火遗传算法的多杂质用水网络设计

水资源的短缺和环境污染的日益严重，对过程工业提出了减少新鲜水用量和废水排放量的要求，且通常废水中都含有多种污染物，由此本文提出了考虑回用的多杂质用水网络设计。不但建立了多杂质用水网络超结构MINLP模型，而且针对MINLP问题求解困难的现状，开发了自适应模拟退火遗传算法。实例研究结果表明该算法可以找到全局最优解且计算时间可满足要求。另外，该算法可有效避免陷入局部最优，也不要求提供初始可行解。     

基于遗传算法的污水处理过程优化控制方法

分析和研究了在限制有机物排放总量条件下,污水处理运行费用最低的优化控制问题,给出污水处理过程中多变量最优控制的数学模型,提出一种采用遗传算法求解污水处理过程优化控制问题新的计算方法,论述了二进制编码、适应度函数计算的设计与实现方法.该方法避免了对迭代初值进行猜测的困难,提高了计算效率.数值仿真说明在污水处理过程中采用遗传算法寻优是可行和有效的.     

基于神经网络的污水处理软测量模型研究应用

以某大型集成式小区污水处理为背景,为保证回用出水达标,需对排放污水进行检测.以出水总氮为主要检测指标,提出了基于遗传算法联合径向基函数神经网络的软测量模型,利用已知的进水数据来预测出水总氮.通过模型仿真结果表明,预测值和实测值能较好地吻合.     

基于TVAR参数信号模型的反电晕放电检测

将小波神经网络引入时变参数信号模型中,提出一个基于小波神经网络的时变参数信号模型.使用该信号模型对非平稳的反电晕放电信号建模,通过模型参数提取信号的特征,根据提取的特征判别反电晕放电现象是否发生.对实际信号的建模实验结果表明,该参数信号模型在放电信号建模方面具有优良的性能,特别是在区分正常放电与反电晕放电方面性能较好.通过适当整合,本方法可用于静电除尘器运行监控系统.     

多级多商品流物流网络设计的优化模型与组合模拟退火算法*

以最小化系统内的建设费用、库存费用和运输费用为优化目标,建立可描述一般性带能力约束的多级多商品流物流网络设计问题的优化模型,并根据物流网络设计问题的特点,基于模拟退火算法的思想,设计组合模拟退火算法对模型进行求解。算例的计算结果表明,该优化方法运算快捷,结果正确合理,能为此类物流网络设计问题提供科学的决策依据;通过分析发现,存储费用和运输费用都会影响物流网络系统的总费用,但运输费用对系统总费用的影响程度相对要大得多。     

基于势博弈的多路径网络编码研究

介绍反向共乘的网络编码形式,基于博弈理论提出用于多路径网络编码通信分割的势博弈模型。分析一种8个节点的网络拓扑,以网络传输总成本作为优化目标设计势函数,使用博弈中的BNN动态作为激励结构调整流在不同路径上的通信分割,使网络系统收敛于Wardrop均衡,即最低成本状态。仿真结果表明,该模型使用BNN动态能够有效调整流的通信分割,从而最小化网络传输总成本。     

结构化P2P网络文本检索研究

基于Kleinberg小世界模型设计一个结构化P2P网络文本检索协议。P2P网络由一些相互连接节点类构成,根据节点文本相似程度实现复杂查询。通过预先设定节点类参数,可以动态地调整节点类大小来平衡网络负载。节点类之间存在一些长程连接,缩短了查询路由步数。实验结果表明,随着网络规模的扩大,搜索开销呈对数平方曲线增长,维护开销呈线性增长,选择合适的节点类内部节点的数量,可以使得总开销最小。