王绍光[1]2006年在《过程工业用水最小化问题的研究》文中提出随着水资源的日趋紧张及废水对环境的污染问题日益严峻，尽可能地减少新鲜水用量和废水排放已成为人们的关注焦点。过程工业是用水大户和废水排放大户。用系统集成的方法对其进行用水最小化研究已成为当前的研究热点。针对过程工业中连续过程和间歇过程的特点，本文分别对其用水网络进行了研究。 在对连续过程的研究中，对连续过程用水操作进行了描述，提出纯水过剩／不足额的概念，对其意义进行了分析，将其引入到水级联分析法中，提出完整的用水级联分析法确定用水目标的具体步骤。用水级联分析法来确定最小用水目标，结合纯度一流率图，运用水源确定规则和水量分配公式和原则确定过程的水源和流率分配，使用水网络得以最优化。对包含传质过程和非传质过程的单夹点问题、多夹点问题和再生回用问题进行了研究。 在对间歇过程的研究中，对间歇过程用水操作进行了描述。沿用了纯水过剩／不足额的概念，针对间歇过程与时间关联的特殊性，提出纯水过剩／不足额的数学表达式。在存在储罐的情况下，统计整个时间范围内的水源水阱状况，进行级联分析确定总的目标水量和总体夹点。结合时间一纯度两维图，按照水源确定规则和水量分配公式和原则来识别水源和进行水量分配，设计最优用水网络。对于储罐数量、储存容积等的确定本文也进行了研究。不存在储罐情况下总体目标确定和网络设计则主要通过时间-纯度两维图并根据具体情况结合水级联法同步进行求解。针对间歇过程的类型，分别对半连续和完全间歇过程进行了研究。 水级联法在连续过程和间歇过程中的应用证明，水级联分析法不仅可用于传质过程，也适用于非传质过程，简单有效，是一种非常有前途的方法。
陈玉林[2]2008年在《化工过程用水网络设计与优化》文中提出伴随着经济的高速发展,我国的水资源逐年匮乏而环境问题日趋严重。化工过程工业是水资源消耗的大户同时也是产生废水的主要来源,化工过程工业中用水网络的合理与否直接决定着企业用水成本和对环境污染程度的高低。因此,化工过程用水网络设计与优化具有十分重要的意义和价值。自上世纪八十年代以来,工业用水网络优化设计问题日益得到重视。本文综述了近年来国内外对用水网络的研究现状和理论进展,分析了质量交换网络综合应用于用水网络设计的方法,发现了目前研究工作中存在的不足,并主要作了以下几方面的工作:首先,研究分析了目前最常用的叁类用水网络优化设计的基本方法:源阱图法、水夹点法和数学规划法。介绍了将源阱曲线组合成为水夹点图的方法和步骤,建立了一个通用的用水网络超结构模型。对同一个实例分别绘出了源阱图和水夹点图,并进行求解,二者所得结果完全一致。研究发现,叁种方法各有优势和不足,若能用源阱图和水夹点图指导数学规划,将有助于数学规划法得到更好的计算结果。其次,论文分析了多源阱关系的用水网络超结构模型,将源阱关系作为数学模型的约束条件,引入源-阱匹配可调节因子z_(i,j),构建了基于源阱关系约束的数学规划模型,通过分步线性规划的方法对该模型进行了求解。能够在满足新鲜水用量最小的目标下,利用数学规划法定性的选择计算出具有最佳工程性能的用水网络,保证所设计的用水网络最优,解决了一般数学规划法得到的用水网络最优解不唯一,经济性、可操作性等工程性能不好的问题。再次,采用基于源阱关系约束的数学规划模型,充分发挥MATLAB软件数值计算和工程运算功能强大等优点,开发出了界面友好的水网络集成优化系统,该系统集成了源阱图和夹点图,以数学规划法为核心对用水网络进行优化设计,实现了夹点技术和数学规划法的结合,通过对实例求解,得到了优于文献报道的结果。最后,通过在石油化工和食品工业中的应用,对所开发系统的工业实用性进行检验。结果表明,本文所开发的水网络集成优化系统达到了提高工业用水网络设计效率的目的,且操作简单加快了用水网络设计优化技术在实际节水工程中的应用。
孟小琼[3]2003年在《具有能量集成的用水网络优化设计方法研究》文中研究表明水和能量在过程工业的发展中占有极其重要的地位。水是可持续发展的关键因素，并将成为21世纪全球资源和环境的首要问题。目前能量集成技术相对比较成熟，已经在实际过程工业中得到了较为广泛的应用。质量集成技术起步较晚，但在理论研究上也取得了一定的进展。而水网络是一种特殊的质量交换网络，由于水资源的逐年匮乏和环境污染的日趋严重，水网络的研究引起了普遍关注。但在水网络设计中同时考虑能量集成却很少见报道，并且现有的研究方法仅限于单杂质系统，能量集成仅局限于水网络内，同时并没有实现真正意义上的用水与用能同时最小化。在这种背景下，本论文对多杂质系统具有能量集成的用水网络的优化设计进行了大胆的尝试。在全面分析水网络集成和能量集成的研究现状和发展趋势基础上，对其过程集成方法进行了详细、深入的研究，以期对过程工业的节水、节能提供一定的理论指导。本论文的主要研究内容有：对于过程工业中用水和用能同时最小化的多目标优化问题，本文采用目标分层法的思想进行优化，即分步优化法。首先把用水量最小化看作重要的目标，用夹点分析法或数学规划法求解优化的水网络结构；然后在这一目标的最优解下进行全过程系统的能量集成，最后求得具有能量集成的优化的用水网络结构。该方法不仅可以应用于单杂质系统，也可以应用于多杂质系统；且能量集成不局限于水网络内，可以在整个过程系统中进行，使能量的综合利用更加合理。采用文献上的实例进行验证，所得到的用水与用能结果与文献一致。以上用水与用能分步优化的设计方法，不能保证实现真正意义上的用水与用能同时最小化。数学规划因具有同步优化和同时处理多目标权衡的优点成为同步设计的有效方法。作为水网络设计中用水与用能同时最小化研究的难点和热点，本文在以上分步优化方法的基础上，利用数学规划，将水网络集成和能量集成采用序贯模块法，以用水与用能的总费用为目标函数，将多目标优化问题转化为单目标优化问题，利用随机算法—模拟退火和遗传算法的混合算法在较大的一个范围内搜索，实现用水与用能的同步优化设计。该方法同样可以用于多杂质系统，且能
王东明[4]2004年在《过程工业用水网络设计方法研究》文中研究说明过程工业不但消耗大量的新鲜水,而且排放大量的废水,是天然水体中污染物的重要来源。近年来,水资源逐年匮乏,环境污染也日趋严重,已经严重制约了社会经济的发展,这也对过程工业提出了废水减排的要求。过程集成技术为废水减排的研究提供了技术支撑和系统化的方法,而循环经济的理念为废水减排研究设定了目标。本文在总结过程集成方法的相关研究成果的基础上,全面分析了废水减排的研究现状和发展趋势,以期对过程工业的节水降污提供一定的理论指导。论文的主要研究内容有: 1.针对过程工业多杂质用水网络设计这个难点问题,本文提出一种基本满足实际要求的多杂质用水网络设计的计算方法。该方法以水夹点分析规则为预处理手段,并借鉴基于单杂质系统最优性必要条件设计算法中的有益思想,提出了水供给优先权算法,从而将过程工业多杂质用水网络设计转化为一系列的设计步骤来完成。由于在设计的初始阶段采用水夹点分析规则对水利用系统进行了初步分析,加深了对系统中过程单元水回用性质的理解,从而保证了设计方向的大体正确。另外,在采用水供给优先权算法来完成多个废水源到多个后续过程的水分配时,虽然没能保证理论上的最优性,但是该算法的操作过程却十分简单。最后,采用文献上的实例对该方法的有效性进行了验证。 2.对于大型的化工和石油化工联合体来说,由于过程单元数量众多,设计难于控制和操作,所以本文针对这种情况提出了一种具有两个中间水道的多杂质用水网络设计方法。该方法通过在用水网络中附加中间水道的办法完成优质排水的收集,并将其按一定规则分配到对水质要求不高的过程单元中去。由于采用了水夹点分析规则来确定第一中间水道的位置,并给出了一种较合理的完成中间水道到其后续过程水分配的方法,所以本文方法和同类型设计方法相比,所获得用水网络的新鲜水消费量会有更大的减少。另外,采用该方法设计的用水网络结构简单,具有较好的稳定性。 3.在进行了具有不同针对性的过程工业用水网络的设计方法研究之后,为了更大程度地从企业水系统的角度实现循环经济的理念,还需要对用水网络设计的不同方案进行环境效益的考核。由于用水网络只是工业企业水系统的一个组成部分,用水网络的改变将影响到整个水系统生命周期的环境效益。所以,本文在对生命周期评价方法进行介绍,以及对过程工业典型水系统的主要环境影响因素进行分析的基础之上,提出了适用于评估过程工业用水网络设计环境效益的生命周期评价大连理工大学博士学位论文 框架。4.企业具有一套高效的用水网络系统无疑将大大提高企业用水合理性,但这并不是 问题的全部,通常一个企业的用水还取决于用水管理、适当的管端处理回用、工 艺节水等方面。要想全面考察企业的用水状况的合理与否,最简便的办法是建立 考核指标体系以对不同企业的用水状况进行横向比较。所以本文依据层次分析原 理建立了企业合理用水评价指标体系,给出了标准企业赋权方法,并在炼油行业 中得到了实际应用,取得了比较好的效果。关键词:用水网络;水夹点;中间水道;质量交换网络;水系统集成: 废水减排
高会亮, 王东明, 高会艳, 戴继伟[5]2006年在《生命周期评价在过程工业用水网络设计中的应用》文中指出介绍了考虑环境因素的过程工业用水网络设计研究进展,分析了典型的过程工业水系统的特点,肯定了在整个水系统生命周期内考察用水网络设计方案环境效益的重要性,给出了生命周期评价方法在用水网络设计中应用的技术框架。
阮真真[6]2012年在《单杂质用水网络结构对能量集成影响规律研究》文中指出近些年来,由于水资源和能源日趋匮乏以及污染物排放标准越来越严格,作为耗能和耗水大户的过程工业有义不容辞的责任和义务不断地推进“节能减排”工作。正是在此背景下,本论文从温度、污染物浓度以及温度和浓度同时考虑叁个方面对用水网络集成和能量集成问题进行了研究,以期对企业界进行的“节能减排”工作提供理论指导和技术支持。针对过程工业的换热网络综合问题,采用序贯法建立2个数学规划模型：首先,建立以公用工程消耗最小为目标的线性规划数学模型(LP)；然后,建立以换热单元数最小为目标的混合整型线性规划数学模型(MILP)。利用通用代数建模系统(GAMS)实现所建模型的编程,为研究用水网络结构对能量集成的目标影响规律做准备。针对用水网络综合问题,对同时含有固定流率操作和固定污染物负荷操作两种用水操作类型的设计任务,采用序贯法求解建立3个数学规划模型：首先,建立以新鲜水消耗最小为目标的线性规划模型(LP)；然后,将新鲜水消耗最小作为为新增约束,建立以流股连接数最小为目标的混合整型线性规划模型(MILP);最后,以新鲜水消耗最小和流股连接数最小作为新增约束,建立以水通量最小为目标的MILP模型。利用GAMS求解,得到同时满足新鲜水消耗和流股连接数最小的所有用水网络结构,为研究水网络结构对能量目标的影响规律做准备。针对同时考虑能量集成的单杂质用水网络综合问题,研究不同用水网络结构对能量集成目标的影响。采用顺序设计法,首先进行用水网络设计,然后进行换热网络设计。其中前者是分别以新鲜水消耗最小和以流股连接数最小为目标,建立线性(LP)和混整数线性(MILP)规划模型,并且利用GAMS中Cplex求器解的Solution pool技术,获得同时满足新鲜水消耗最小和流股连接数最小的所有可能的水网络结构方案；在此基础上,分别进行能量集成设计,获得具有最小公用工程消耗和换热单元数的网络。最后,归纳总结出保证相同的新鲜水消耗目标和最小的流股连接数的条件下,不同的用水网络结构对能量集成目标无影响和换热单元数影响也不大(一般为1)的规律。
宋丽丽[7]2006年在《水分配网络优化设计方法研究》文中提出水在过程工业的发展中占有极为重要的地位,是可持续发展的关键因素。由于水资源的逐年匮乏和环境污染的日趋严重,水分配网络的研究已引起普遍关注。本文在全面分析水分配网络研究现状和发展趋势基础上,对其过程优化设计方法进行了详细、深入的研究,以期对过程工业的节水降污提供一定的理论指导。本论文的主要研究内容有: 1.在废水处理网络中,杂质去除率是重要参数之一,而目前已发表的文献都把它作为常数考虑,但这在实际生产中是很难实现的。本文提出以杂质去除率为变量的废水处理网络设计方法,以生化处理为模型,采用Lawrence-McCarty模式在推流式反应器中的应用模型计算杂质去除率,并优化废水处理网络结构。最后,引用文献实例并与之结果进行了比较。 2.废水处理费用是由废水的数量和质量共同决定,水夹点分析可以有效地减少废水的数量,但同时可能对废水质产生负面的影响,导致废水处理费用的增加。本文将两种夹点分析法结合,采用水一氧夹点分析法,不仅可以确定处理过程的夹点,同时也能反应最小耗氧量等特性。在此基础上,本文采用水一氧夹点分析法与数学规划相结合的方法设计废水处理网络,有效地弥补了单独使用的夹点分析法和单独采用数学规划法的不足。 3.同步设计可以全面考虑子系统间的相互作用,同时对多个子系统和多个目标进行优化。对于单杂质系统,本文提出了考虑回用、再生回用和再生循环的逐步夹点分析法,并提出了相应的优先规则和设计步骤,能够有效的权衡用水网络和废水处理网络的相互作用,使水分配网络整体分布达到最优。 4.本文提出了夹点分析与数学规划相结合的方法求解多杂质、多单元水分配网络。首先建立一个包括水回用、废水再生回用和再生循环所有可能方案的超结构及其数学模型;然后用夹点分析法除去不存在的匹配,减少变量数;最后采用自适应模拟退火遗传算法对其进行求解。
都健[8]2004年在《考虑能量集成与柔性的用水网络设计方法研究》文中认为水和能量在过程工业的发展中占有极其重要的地位。水是可持续发展的关键因素，并将成为21世纪全球资源和环境的首要问题。目前能量集成技术相对比较成熟，已经在实际过程工业中得到了较为广泛的应用。质量集成技术起步较晚，但在理论研究上也取得了一定的进展。而水网络是一种特殊的质量交换网络，由于水资源的逐年匮乏和环境污染的日趋严重，水网络的研究引起了普遍关注。但在水网络设计中同时考虑能量集成却很少见报道，并且现有的研究方法仅限于单杂质系统，能量集成仅局限于水网络内，同时并没有实现真正意义上的用水与用能同时最小化；并且在水网络的设计中没有考虑柔性分析，不一定能够保证水网络结构的稳定性。在这种背景下，本论文对多杂质系统考虑能量集成和柔性的用水网络的优化设计进行了尝试。在全面分析水网络集成和能量集成以及过程工业柔性分析的研究现状和发展趋势基础上，对其过程集成方法进行了深入的研究，以期对过程工业的节水、节能提供一定的理论指导。本论文的主要研究内容有： (1)对于过程工业中用水和用能同时最小化的多目标优化问题，本文采用目标分层法的思想进行优化，即分步优化法。首先把用水量最小化看作重要的目标，用夹点分析法或数学规划法求解优化的水网络结构；然后在这一目标的最优解下进行全过程系统的能量集成，最后求得考虑能量集成的优化的用水网络结构。该方法不仅可以应用于单杂质系统，也可以应用于多杂质系统；且能量集成不局限于水网络内，可以在整个过程系统中进行，使能量的综合利用更加合理。采用文献上的实例进行了验证。 (2)以上用水与用能分步优化的设计方法，通常不能保证实现真正意义上的用水与用能同时最小化。数学规划因具有同步优化和同时处理多目标权衡的优点成为同步设计的有效方法。由于工业生产中水网络和能量网络之间存在着交互性，且考虑能量集成的水网络设计数学规模较大，因此水网络设计中用水与用能同时最小化成为研究的难点和热点。本文在以上分步优化方法的基础上，利用数学规划，以系统用水与用能的总费用为目标函数，将多目标优化问题转化为单目标优化问题，利用进化算法一模拟退火和遗传算法的混合算法在较大的一个范围内搜索，实现用水与用能的同步优化设计。该方法同样可以用于多杂质系统，也是该方法的特点之一，且能量集成可以在全过程系统内进行，与分步设计法的优化结果比摘要(3)(4)较说明同步优化设计法是更为准确和有效的。为了求解用水网络优化设计所形成的非凸NLP问题或混合整数NLP问题，本文开发了自适应模拟退火遗传算法，为了提高运算速率，减小运算规模，在多杂质水网络设计这一问题上，对该算法的评价函数进行了改进，即在保证准确的基础上尽量减少变量的维数。它克服了确定性算法由于数值奇异找不到可行解而收敛困难或容易陷入局部最优的局限性，自适应调整步长和温降的策略提高了算法的运算速度和稳定性，并且遗传算法的加入弥补了其内层由于具有历史遗忘性难以实现全局优化的不足。经过对非凸NLP问题的测试，表明该算法在收敛速度、以更大概率获得全局最优解方面具有良好的性能。该算法与用于能量集成的遗传模拟退火算法的结合应用，使过程工业用水与用能实现同步优化设计成为可能。在水网络设计中考虑能量集成的基础上，对现有水网络进行了柔性分析;或者在水网络的设计中考虑柔性设计，以保证在水网络操作参数发生变化时，水网络结构具有一定的稳定性，使水网络的设计更接近实际过程工业的需要。
杨霞[9]2008年在《间歇过程用水网络综合的研究》文中提出随着水资源的日趋紧张及废水对环境的污染问题日益严峻,尽可能地减少新鲜水用量和废水排放已成为人们关注的焦点。过程工业是用水大户和废水排放大户。运用过程技术对过程工业的用水网络进行优化研究,使其新鲜水用量和废水排放量达到最小已成为当前的研究热点。过程工业分为连续型操作和间歇型操作两类,迄今为止人们对连续用水的研究比较充分,但对间歇用水的研究由于涉及到间歇过程的时间性、动态性、批次性等过程特性,问题变得非常复杂、规模庞大,国内外的研究都很不充分,而间歇过程在工业生产中占有越来越重要的地位,因此本文主要对间歇过程的用水网络进行了研究。按照用水网络中所含污染物(杂质)的多少,将间歇用水过程分为单杂质和多杂质两种类型。本文的主要工作即围绕这两部分展开。对相对简单的单杂质问题进行研究,主要采用基于夹点分析技术的图表方法进行用水网络的优化设计,夹点分析的特点是将网络综合问题分解为两个步骤:用水目标的确定和用水网络的合成。在单杂质用水目标的确定过程中,明确和完善了纯水过剩/不足额的概念和计算,提出了利用水级联表格(WCT)进行水级联分析确定用水目标的方法,并通过编程和EXCEL电子表格两种方法实现WCT表格的快速计算;依据间歇用水过程的时间特性将其细分为完全间歇、半间歇和混合间歇用水过程,明确了中间储罐、用水周期等概念,提出了局部夹点和全局夹点的定义,提出并证明了全局用水目标不大于局部总用水目标的推论;在确定最小用水目标后,开发了时间—纯度两维用水图(TP-Diagram)进行用水网络设计的方法,TP-Diagram以时间为横轴,以纯度为纵轴;以方框表示各个用水过程,其中左右边框表示用水过程的起止时间,上下边框表示进出口纯度,中间的文字表示用水过程的序号,图中全面详尽地描述了各个用水过程的操作数据及相互关系,从而易于发现水集成的机会,有利于水网络的快速设计。在利用TP-Diagram进行单杂质的间歇用水网络设计过程中,本文还提出了单杂质间歇用水网络的设计规则。该规则分为无储罐和有储罐两类,包括水源的确定规则、计算方法和储罐的添加及合并规则。本文分析了在用水单元的杂质总传质量不变化的情况下,分别按照是否满足各个用水单元的限制流量,对用水网络的影响,并指出了全局夹点对网络设计具有重要的指导意义。实例研究表明,本文提出的单杂质间歇用水网络设计方法可用于求解包含传质和非传质过程的半连续、完全间歇和多周期间歇过程用水网络,适用范围广,简便有效,既避免了数学法的迭代求解又避免了图形法的复杂繁琐,求解过程简单。同时由实例计算结果还可看出,设置储罐后可以打破时间约束,使局部夹点与全局夹点一致,可以极大的降低最小新鲜水目标和废水目标,节水效果显着;完全间歇用水过程的设计与半间歇的不同,前者更多地依赖全局WCA的分析。工业生产用水中往往含有多个污染物,因此多杂质用水网络综合问题(MWNS)的研究更有实际意义。但由于问题的复杂性,直观简便的图表法不能胜任,本文利用数学规划的方法进行研究,并采用增加中间储罐的方式消除间歇过程的时间特性。首先基于超结构概念及构建原则提出了多杂质间歇用水网络超结构的构建方法,依据该方法建立了间歇MWNS的超结构网络模型,其次建立该超结构的数学规划模型,最后提出了该数学模型的分步求解策略,主要工作包括:(1)明确了多杂质间歇用水中关键组分的定义,并通过数学推理,证明间歇多杂质用水网络不存在内循环,即没有再生情况下的循环回用毫无意义;(2)所建立的数学模型是一种内外两层嵌套的非线性规划模型,其中内层是用来寻找当前操作序列下的满足各个水阱的最小新鲜水用量;外层是考虑所有可能的操作序列并通过比较内层结果寻找整个过程的最小新鲜水用量;(3)针对多杂质间歇用水的特性,提出了降低模型规模的水源优选规则,简化了所构建的模型;(4)基于序贯方法提出了模型的数值求解方法,引入不考虑时间约束时的最优用水序列和目标网络的概念,并引入“逆序数”的概念提前获得用水网络达到稳定状态的周期数,给出了计算结束的判断标准及中间储罐的清空和合并规则;(5)实例研究表明,本文提出的方法是间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,解决了间歇过程多杂质用水网络结构不稳定的问题,使新鲜水的用量大大减少。本文还研究了含再生的多杂质用水网络的优化设计,研究了含再生单元的超结构网络的复杂性;将再生单元设置在间歇用水周期完成之后,建立含再生单元的叁层嵌套数学规划模型,分别以最小新鲜水、最小废水再生流量和最小再生杂质负荷浓度为目标,利用本文开发的分步求解策略获得了最优的再生间歇用水网络,从而进一步节约了用水。通过案例求解,证明了本文所提的方法可以进行含再生的间歇用水网络的优化设计,该方法有效,可以获得稳定的网络结构。
潘春晖[10]2010年在《具有再生再利用/循环的水网络设计研究》文中认为随着水资源的日益匮乏和环境污染的日益严重,过程工业的节水减排研究更突显出它的重要性并备受关注。用水系统集成是节水减排的重要技术之一,该技术将所有与水有关的过程作为一个有机整体来考虑,通过废水再利用、废水再生利用和废水再生循环利用来实现新鲜水消耗最小化及废水排放最小化。与再利用相比较、废水的再生再利用和再生循环利用能更大程度地降低新鲜水消耗和废水排放,而且,若再生浓度足够低,可以实现用水系统的零排放。因此,再生再利用/循环水网络设计对于过程工业具有重要的现实意义。本论文在总结相关研究成果的基础上,提出了过程水流综合浓度势的概念和基于此概念的水流浓度排序法,同时,本文研究了具有再生过程的水网络设计,提出一种通用性强的迭代设计方法。本论文的主要内容有以下几点:首先,研究了多杂质水网络设计中的水流浓度排序法、源水流分配量的计算方法及再利用设计新方法。在Liu等(Liu Z-Y, et al. AIChE J. 2009, 55: 374–382)提出的浓度势概念的基础上,提出了过程水流综合浓度势(OCPD)的概念,水流的综合浓度势反映了各水流在整个用水系统中浓度的相对大小,因此,可由水流的OCPD值顺序得到水流的的浓度顺序,解决了需求水流和源水流之间的浓度比较问题。提出了平衡杂质负荷方法和移除过程杂质负荷方法,用于解决源水流分配量的计算问题。运用提出的基于过程水流综合浓度势(OCPD)概念的水流浓度排序法和源水流分配量的计算方法来设计只考虑再利用的水网络。在设计步骤中,综合浓度势最低的过程首先执行,在对某一执行过程进行用水匹配时,虚拟分配量最大的当前源水流优先回用。其次,提出一种用于考虑再生再利用/循环的单杂质水网络设计的迭代法。再生过程模型分为杂质移除率及固定再生后浓度两种形式。该方法既可以用于给定再生过程杂质移除率(RR再生模型)问题,又可以设计固定再生浓度问题。对于RR再生模型问题,首先根据水网络及再生过程的特点估算出再生浓度,再生水流的量待定,将再生水流看作系统内的新增水源,运用Liu等人(Liu Zhiyong, et al.. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2009, 17(3) 445-453)提出的只考虑再利用的单杂质多水源水网络的设计方法设计考虑再生再利用/循环的单杂质水网络,只需几次迭代即可得到最终设计;对于固定再生浓度问题,则只需一次迭代就能得到最终的设计结果。该设计方法同时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叁个主要目标值。再次,提出一种基于浓度势概念的迭代法用于解决多杂质水网络的再生再利用/循环的设计问题。该方法是将第叁章中处理考虑再生再利用/循环的单杂质水网络设计问题的迭代法推广到多杂质水网络的设计,不同之处是本章需采用多杂质多水源水网络的再利用设计方法。本章将Liu等人(Liu Z-Y, et al. AIChE J. 2009, 55: 374–382)提出的多杂质用水系统基于浓度势势概念的再利用设计方法进行适当改进并用于设计,是新方法解决多杂质系统设计问题的关键。同时,本章提出了确定再生水流的初始浓度及迭代过程中再生水流浓度更新的方法。最后,提出一种解决只考虑再生再利用水网络设计问题的新方法。该方法将Liu等人(AIChE J, 2009; 55: 374-382)提出的浓度势方法及第四章提出的解决再生再利用/循环水网络设计问题的迭代法推广到只考虑再生再利用水网络的设计。对于只考虑再生再利用的水网络,为了确定用于再生的源水流,将整个水网络分为PNCRs(the process non-connected with the regenerated water)和PCRs(the process connected with the regenerated water)两部分,并假设PNCRs仅包含FEPs(Freshwater essential process),而再生水量未知。再生浓度确定后,可运用Liu等人(AIChE J, 2009; 55: 374-382)提出的浓度势方法来设计只考虑再生再利用的水网络。对于已知再生浓度的水网络,通过一次迭代可得到最终设计;对于已知再生过程杂质移除率的水网络,可通过几次迭代得到最终设计。提出的方法能减小反映再生循环水网络特点的以下几个物理量:新鲜水用量、再生水用量和再生水流的再生前浓度。提出的新的再利用设计方法和迭代法对各自相关文献中几个实例进行研究,结果表明,运用新方法得到的设计与文献中的设计相当,且计算十分简捷,而设计步骤比文献中的简单。另外,提出的迭代法既能用于考虑再生再利用/循环水网络的设计,又能较好地用于只考虑再生再利用水网络的设计;既能用于RR再生模型问题的设计,又能用于固定再生浓度问题的设计;既能用于单杂质系统,又能用于多杂质系统。说明提出的迭代法具有较好的通用性和可行性。
参考文献：
[1]. 过程工业用水最小化问题的研究[D]. 王绍光. 青岛科技大学. 2006
[2]. 化工过程用水网络设计与优化[D]. 陈玉林. 武汉理工大学. 2008
[3]. 具有能量集成的用水网络优化设计方法研究[D]. 孟小琼. 大连理工大学. 2003
[4]. 过程工业用水网络设计方法研究[D]. 王东明. 大连理工大学. 2004
[5]. 生命周期评价在过程工业用水网络设计中的应用[J]. 高会亮, 王东明, 高会艳, 戴继伟. 环境保护科学. 2006
[6]. 单杂质用水网络结构对能量集成影响规律研究[D]. 阮真真. 大连理工大学. 2012
[7]. 水分配网络优化设计方法研究[D]. 宋丽丽. 大连理工大学. 2006
[8]. 考虑能量集成与柔性的用水网络设计方法研究[D]. 都健. 大连理工大学. 2004
[9]. 间歇过程用水网络综合的研究[D]. 杨霞. 青岛科技大学. 2008
[10]. 具有再生再利用/循环的水网络设计研究[D]. 潘春晖. 河北工业大学. 2010
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