基于杂质赤字的再生回用水网络集成图示法

将氢网络中基于剩余率的集成优化法扩展至水网络，以杂质浓度为基础进行分析，提出了基于杂质赤字的再生回用水网络图像集成优化方法。该方法无需图像试差和迭代，通过构建浓度-流量图和杂质赤字图，可确定未考虑再生回用的水网络夹点位置及最小新鲜水用量。并在此基础上，考虑再生装置和水网络的优化以及二者的集成，分析水网络的新鲜水节省量与杂质脱除率、再生水源流量及再生废水浓度的定量关系；构建定量关系图确定最小新鲜水用量随各参数的变化关系、夹点位置、最大新鲜水节省量以及一定再生条件下的极限及最优提纯参数。案例分析表明，该方法简单、高效，对于各工况下的水网络，均可使新鲜水消耗量及废水排放量减小，为工艺设计和操作提供重要的参考。     

石化行业水资源优化利用网络分析

运用水夹点技术,对某石化企业进行用水网络优化研究.在流量恒定和流量改变两种条件下,对某石化企业9个用水操作原有用水网络进行初始设计和优化改进.结果表明,在流量恒定和流量改变条件下,通过用水网络初始设计节约新鲜水用量分别为19.17%和22.87%,对用水网络的初始设计和优化可简化用水网络,回用管路数分别由11条减少为6条和5条,优化后的用水网络分别节约新鲜水用量18.79%和22.47%.水夹点技术在工业用水节约和废水减量方面具有实用价值和较好的应用前景.     

具有最简结构水回用网络的优化

当前对水回用网络的研究主要集中在如何构造新鲜水量最小的水网络, 却忽视了该水网络的不唯一性.为了降低水回用网络的费用,应考虑水网络的最简结构.今用连接数的概念来描述用水网络的结构复杂性.连接数就是新鲜水道与过程、过程与过程、过程与废水道之间连接个数的总和.今以最小新鲜水量和网络连接数为目标,在网络超结构的基础上,建立了多杂质水回用网络优化的数学模型.用该模型确定的用水网络,具有最小新鲜水用量和最简结构,因而具有很好的经济性.最后通过实例说明了本方法的有效性.     

水夹点技术在炼油厂的应用实例

介绍了水夹点技术的理论,同时给出该技术在M炼油厂的计算实例。首先确定初始浓度间隔图;通过浓度转移,确定最终浓度间隔图;以最大限度地进行各浓度间隔、各用水操作之间的水回用为前提,计算出新鲜水用水量、回用水量和各操作入、出口浓度,从而得到最小用水量;最后进行用水网络设计。该项目的实施可使该厂的用水量节约23%。     

基于线性规划的单杂质间歇过程用水最小化

对间歇化工过程的单杂质用水网络提出了以新鲜水量最小为目标的优化设计方法。该方法对间歇过程的每个操作假定为一个操作接一个储罐,对所有操作按出口浓度从小到大排序,避免了高浓度水回用到低浓度水的操作中,去掉了用水网络中多余的连接,构造了用水网络超结构。该超结构可以表述为一个线性规划模型。通过GAMS求解该模型得出每个操作周期的最小新鲜水量,并通过证明得出该最小用水量随操作周期增加最终不再变化。该方法可以用作有、无中间储罐间歇过程用水网络综合,实例计算结果表明该方法是可行的,与其他方法相比更简单。     

基于最大水回用规则的遗传算法用水网络优化

超结构用水网络规模大、结构复杂、求解比较困难。本文提出了基于最大水回用规则的遗传算法用水网络优化设计方法,该方法按出口浓度的单调性进行排列,使进口浓度或出口浓度达最大值以确定用水量,简化了用水网络超结构及数学模型。以最小新鲜水量为目标,以过程之间回用水量和废水量为基因,对简化后的用水网络运用遗传算法进行了优化设计。遗传算法采用浮点数编码方法,运用了算术交叉技术和种群间交叉技术。计算实例表明,本文所提方法可行,能利用最大水回用规则简化用水网络,并快速求出其最优解。     

分阶段线性规划法快速设计含有多种污染物的用水网络

针对含有多种污染物用水网络的设计问题,提出了一种新方法.该方法先基于各个用水过程的污染物最大出口浓度对过程排序,然后采用GAMS(general algebraic modeling system)语言建立线性规划模型,依次对序列中的每个过程的废水回用方案进行优化计算,以确定出其最小新鲜水用量和来自前驱的废水回用量.该方法虽然不能保证所得解的全局最优性,但它能快速地找到最优或近似最优解,而且方法简单.     

采用水流浓度排序法设计多杂质用水网络

在多杂质用水网络设计中,过程的执行顺序和水流之间的匹配是两个关键环节。提出了过程水流相对于其他各过程水流的综合浓度势的概念,水流的综合浓度势反映了该水流与其他所有水流(包括源水流和需求水流)相比较时浓度的高低。设计时过程的执行顺序由需求水流综合浓度势的大小来确定,需求水流综合浓度势最低的过程首先执行。在满足需求水流时,优先回用虚拟分配量(用本文给出的方法确定)最大的可用源水流。源水流向需求水流的分配量可通过杂质负荷衡算及过程极限条件确定。计算实例表明,本文方法获得的水网络的新鲜水消耗量与最小新鲜水目标值非常接近,同时,其计算十分简捷。     

最小化新鲜水量与废水处理量的图形方法

水分配网络由回用、再生和废水处理3个相互作用的子系统构成。设计水分配网络需考虑质量负荷固定和流量固定两类用水操作模型。目前,兼顾两类用水操作的图形方法对水分配网络的研究局限于一个或两个子系统的设计,而缺少一种能同时处理3个子系统的方法。本文用新的方法合成了反映用水网络水源盈亏情况的总组合曲线,并由此得到最小废水量和新鲜水量。为考虑废水再生情况,提出通过用再生水线和废水线合成废水排放线的方法求解再生情况下的最小新鲜水量。同时,根据总组合曲线得到了废水组合曲线,求得最小废水处理量。实例表明,本文所提方法可在具体网络设计前,在同一浓度-质量负荷图中确定单杂质水分配网络的各目标参数,且简便易行。     

并联连续再生/再循环的多杂质间歇用水系统优化方法

为了有效地减少多杂质间歇用水系统的新鲜水消耗量和再生处理量,针对多杂质间歇过程用水网络提出连续操作并联再生处理单元水网络结构模型及其优化设计方法。通过在用水网络中设置中间储罐和再生单元以实现对不同水质废水并联分质处理,建立了减少用水系统的新鲜水用量和再生水量以及废水排放量的数学规划模型,采用GAMS软件对一个实例进行求解。计算和分析表明：提出的水网络结构与优化设计方法可有效地解决按水质对废水进行并联处理的间歇用水系统,使系统的新鲜水用量和再生水流率同时达到最小。     

多杂质体系间歇过程用水网络优化

对多杂质体系完全间歇过程用水网络优化进行了研究,建立了用水网络超结构和非线性规划数学模型,利用中间储罐跨越时间约束,设置用水过程流量上下限以加速收敛。首先确定关键杂质,并将关键杂质浓度最大的水源直接排往废水,获得简化的用水网络超结构;其次,运用GAMS求解,得到最小新鲜水量、废水量、中间储罐数目及优化的用水网络结构。实例研究证明本文提出的方法可行,并能以较少周期获得优化的网络结构,同时可以减少中间储罐数目。     

含再生再利用的用水网络的优化设计

对单组分含再生再利用的用水系统,提出了一种基于序贯操作模型的整体优化设计方法。该方法分别针对单组分含再生再利用的用水网络设计可能存在的三种情况,以新鲜水和再生水用量最小为目标,给出了相应的设计策略,数学的表达是一个非线性规划。首先依据规则将操作对贫流的要求进行分段排序,并通过引入操作的质量交换分配系数αi,将各操作依据规则虚拟地分配为再生前过程和再生后过程,然后按操作序列逐级进行操作和操作水源之间的的优化匹配,建立含再生再利用的用水网络的序贯操作模型,最后将此综合问题归结为非线性规划问题来求解,从而完成用水过程的设计。给出了一个实例,计算结果表明本文方法是有效和简便易行的。     

A heuristic design method for batch water-using networks of multiple contaminants with regeneration unit

This work develops a heuristic method for the design of batch water-using networks of multiple contaminants with regeneration unit based on the concepts of concentration potential. A water-using network involving regeneration unit can be formed by adding the regenerated stream(s) into the network involving reuse only. In the design procedure of the network operated in a single batch mode, time is taken as the primary factor and concentration potentials as the secondary one. For the networks operated in a repeated mode, the design procedure is similar to that for continuous processes, besides designing the storage tanks with the rules proposed. Continuous regeneration unit is selected in this work. With the proposed method, the network structure corresponding to the minimum freshwater consumption can be obtained. It is shown that the method proposed in this article is simple, effective and has clear engineering meaning.     

逐步线性规划法求解废水最小化问题

对用水过程的优化设计即废水最小化问题进行了研究 ,提出了操作水源和操作序列的概念 .分别对单组分再利用、多组分再利用及单组分再生再利用问题 ,提出了逐步线性规划的解算方法 .新方法首先依据规则将操作对贫流的要求进行分段排序 ,然后按操作序列逐级进行富流和贫流水源的优化匹配 ,最终完成用水过程的设计 .给出了 4个实例 ,计算结果表明本文方法是有效和简便易行的     

基于截断器半连续操作的间歇过程性质集成

生产过程对水质的要求不仅体现于杂质浓度，还包括毒性、pH、化学需氧量等流股性质，因此仅以杂质浓度作为水源使用及废水排放依据进行用水过程设计无法满足生产要求，有必要在用水网络综合过程中考虑多种性质的同时集成。针对间歇过程性质集成问题，在考虑环境约束的基础上，以最小年度总费用为目标，建立了包含半连续操作性质截断器的用水网络超结构。其中，截断器在不同时间间隔内可以按不同操作速率运行；在截断器前后分别设置缓冲储罐以满足水源水阱的间歇操作要求，允许前置缓冲储罐中的水源不经过截断器直接回用至水阱。算例计算结果表明，本文方法可以有效降低年度总费用，同时减少截断器数量，验证了本文方法的有效性和优越性。     

具有中间水道的多杂质用水网络简化设计方法

与常规水网络相比,具有中间水道的水网络更有利于运行和控制。浓度势是作者最近提出的解决多杂质用水网络设计的新概念。在浓度势概念基础上提出了一种具有中间水道的多杂质用水网络设计新方法。该方法采用浓度势方法设计出初始水网络,并在此基础上初步确定各中间水道的结构及水量,然后根据浓度势从小到大的顺序依次由中间水道满足各用水过程,而各级中间水道的最终水量以能满足各级水阱需求来确定。该方法只需简单计算即可完成具有两级中间水道的水网络设计。对文献实例求解结果表明,所得结果与由数学规划法得出的结果接近。     

间歇用水系统中废水回用与集中再生处理的调度优化设计方法

针对间歇用水系统建立了废水回用与废水集中再生处理协调运行和调度优化的数学规划设计模型。在多周期运行条件下,以保证循环周期中水系统最优运行为目标,提出了消除不同操作周期下储罐中水量和浓度波动的多周期反算求解策略,并确定了多周期操作下优化的用水网络。通过单杂质间歇用水系统实例阐明了所提出方法的有效性,为具有废水集中再生处理的间歇用水系统从启动到稳定的多周期操作和设计提供依据。     

采用迭代方法设计具有再生再利用/循环的单杂质用水系统

具有再生再利用/循环利用的水网络与只有再利用的水网络不同之处在于前者增加了再生水流。如能确定再生水流的浓度和流量并将之加到只考虑再利用的水网络中,即可构成具有再生再利用/循环利用的水网络。在上述思想基础上提出一种迭代法设计具有再生再利用/循环利用的水网络。该方法既可以解决给定移除率（removal ratio,RR）问题,又可以解决固定再生浓度问题。对RR问题,根据水网络及再生过程的特点估算出初始再生水流浓度,再生水流的量待定。将所得再生水流加到只考虑再利用的网络中构成具有再生过程的水网络。设计上述水网络,可以得出新的再生水流的量及浓度。当相邻两次再生浓度之差小于给定值时迭代结束。对RR问题,通常只需几次迭代即可得出最终设计;对于固定再生浓度问题,只需一次迭代即可得出最终设计。设计中考虑了影响水网络设计总费用的新鲜水用量、再生水用量和杂质再生负荷3个主要参数。对文献中几个实例的研究表明,本文方法得到的设计与文献中的设计相当,而设计步骤比文献中的简单。