基于超結(jié)構(gòu)法的用水網(wǎng)絡(luò)多性質(zhì)集成研究.pdf

1、水對(duì)于地球生命有著不可替代的重要性，水資源短缺將嚴(yán)重威脅人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。水危機(jī)的形成不僅僅是因?yàn)樗旧淼馁Y源性短缺，人類生產(chǎn)活動(dòng)造成的水體污染也是加劇水危機(jī)的重要因素之一。目前我國(guó)防治水污染的相關(guān)法律法規(guī)正不斷完善，對(duì)廢水的排放要求尤其是對(duì)工業(yè)廢水的排放要求越發(fā)嚴(yán)苛。因此，無(wú)論是從日益匱乏的資源危機(jī)層面，還是從嚴(yán)格的廢水管理法律法規(guī)層面，都促使過(guò)程工業(yè)必須重視節(jié)水減排問(wèn)題。而傳統(tǒng)的用水網(wǎng)絡(luò)綜合僅將雜質(zhì)濃度作為約束流股回用的限制因素

2、，忽略了流股性質(zhì)及功能對(duì)流股回用的影響，不足以反映實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)要求。因此，開(kāi)展用水網(wǎng)絡(luò)的性質(zhì)集成研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文在全面分析已有的用水網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)集成方法的基礎(chǔ)上，分別針對(duì)用水網(wǎng)絡(luò)中未考慮廢水再生后利用和用水網(wǎng)絡(luò)中截?cái)嗥鲾?shù)量多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問(wèn)題，提出了新的集成方法。主要內(nèi)容如下:
　　(1)在考慮環(huán)境約束的直接回用用水網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)集成的基礎(chǔ)上，建立了在廢水性質(zhì)處理過(guò)程中流股依次回用至阱單元的超結(jié)構(gòu)。該方法以年度總費(fèi)用最小為目標(biāo)，

3、建立了同時(shí)考慮環(huán)境約束和過(guò)程流股性質(zhì)約束的混合整數(shù)非線性規(guī)劃(MINLP)模型。運(yùn)用GAMS對(duì)文獻(xiàn)中的兩個(gè)算例進(jìn)行求解，結(jié)果表明本文方法在降低年度總費(fèi)用的同時(shí)還減少了新鮮水使用量及廢水排放量，驗(yàn)證了本文方法的有效性及優(yōu)越性。
　　(2)為避免在求解過(guò)程中因流股混合而產(chǎn)生的大量非線性項(xiàng)，現(xiàn)有的研究方法嚴(yán)格限制流股不能在性質(zhì)處理過(guò)程中進(jìn)行混合，以降低整個(gè)過(guò)程的求解難度。但該方法將會(huì)導(dǎo)致用水網(wǎng)絡(luò)中性質(zhì)截?cái)嗥鲾?shù)量多、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問(wèn)題?；?/p>

4、于此，本文提出了截?cái)嗥骱喜⒁?guī)則及截?cái)嗥魉阉?合并步驟，進(jìn)一步優(yōu)化初始網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低了初始網(wǎng)絡(luò)中的截?cái)嗥鲾?shù)量及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度，并通過(guò)算例驗(yàn)證了該方法的有效性。
　　(3)建立了包含性質(zhì)處理流程中流股之間混合可能的用水網(wǎng)絡(luò)超結(jié)構(gòu)，在所建立的MINLP模型中同時(shí)考慮阱單元約束與環(huán)境性質(zhì)約束，以年度總費(fèi)用（新鮮水費(fèi)用和截?cái)嗥魈幚碣M(fèi)用）最小為目標(biāo)函數(shù)。該方法在建模之初就將截?cái)嗥鲾?shù)目納入考慮，嚴(yán)格限制同一截?cái)嗥髟诰W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中最多只能出現(xiàn)一次，