間歇過程用水網(wǎng)絡(luò)綜合研究.pdf

1、由于水資源的逐年匱乏和環(huán)境污染的日趨嚴重，減少新鮮水用量和降低廢水排放量刻不容緩。水網(wǎng)絡(luò)綜合通過水的回用、再生回用及再生再循環(huán)等方式，達到節(jié)水減排的目的，因此水網(wǎng)絡(luò)的研究引起人們的普遍關(guān)注，間歇化工操作廣泛應(yīng)用于食品，藥物化學(xué)，有機合成及精細化工行業(yè)，因此間歇過程用水網(wǎng)絡(luò)綜合成為近十年來一個新的研究熱點。 與連續(xù)過程相比，間歇過程的操作條件及用水狀況受到時間的限制，水的回用機會減少，利用率低，而中間儲罐能夠有效降低時間限制。在間

2、歇用水過程中，先開始操作的用水單元結(jié)束后，廢水排入中間儲罐，后面的操作單元開始用水時，儲罐中的水可作為水源進行水的回用，從而消除了單元之間由于開始和結(jié)束操作存在時間差造成水不能回用的限制，大大提高了水的重復(fù)利用率。本文在全面分析已有的間歇用水網(wǎng)絡(luò)研究的基礎(chǔ)上，主要對間歇過程的最小新鮮水量和中間儲罐的數(shù)目、體積進行了研究，采用數(shù)學(xué)規(guī)劃法，得到單一周期和循環(huán)周期的最小新鮮水用量和最優(yōu)的用水網(wǎng)絡(luò)。主要內(nèi)容如下： (1)以最小新鮮水用量

3、為目標對間歇過程用水網(wǎng)絡(luò)進行綜合。將各用水單元按操作結(jié)束時間的先后排序，排在前面的操作，出口流股作為后面操作的水源，相同濃度的水排往同一個中間儲罐，濃度最大的流股作廢水處理，禁止?jié)舛雀叩牧鞴苫赜媒o出口濃度低的用水單元，考慮傳質(zhì)平衡，入口濃度限制等約束條件，建立非線性規(guī)劃數(shù)學(xué)模型，利用GAMS軟件對數(shù)學(xué)模型進行求解，計算得到最小新鮮水用量，然后利用各水源在儲罐中存儲的時間差，合并中間儲罐，得到最終的用水網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。通過對文獻中三個不同類型的

4、實例的求解驗證本方法的可行性。 (2)在保證新鮮水用量最小的同時進行了考慮中間儲罐數(shù)目最小的間歇過程用水網(wǎng)絡(luò)研究，將儲罐數(shù)目作為優(yōu)化變量，允許不同濃度的水源在中間儲罐中混合，考慮水源混合和分配的所有可行方案，從而克服了上面方法在優(yōu)化多單元復(fù)雜間歇過程用水網(wǎng)絡(luò)時出現(xiàn)中間儲罐數(shù)目和連接流股增多等不足。這樣儲罐中水的濃度和體積會隨著時間的變化而變化，并影響整個間歇過程的用水情況。以最小用水量為目標函數(shù)，建立水源混和的數(shù)學(xué)模型，對間歇過