[发明专利]一种工业用水网络系统优化方法无效
申请号: | 200910230705.1 | 申请日: | 2009-11-26 |
公开(公告)号: | CN101717127A | 公开(公告)日: | 2010-06-02 |
发明(设计)人: | 王炜亮 | 申请(专利权)人: | 山东师范大学 |
主分类号: | C02F1/00 | 分类号: | C02F1/00 |
代理公司: | 济南圣达专利商标事务所有限公司 37221 | 代理人: | 王书刚 |
地址: | 250014 山*** | 国省代码: | 山东;37 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 工业用水 网络 系统 优化 方法 | ||
技术领域
本发明涉及一种工业用水的循环再利用技术,属于水资源利用技术领域
背景技术
面对目前世界范围内的水资源匮乏问题,提高水的重复利用率是一项最有效、最简单的途径,因此,污水回用技术、工业用水网络优化的研究和推广具有重要意义。水夹点技术(WaterPinch Technology,WPT)就是一种典型的工业系统内水的循环再利用技术,该技术自提出以来,已在工业用水系统节水等改造中得到了成功的应用。水夹点技术是过程集成工程设计领域在环境保护方面的突破。从概念上讲,水夹点技术将过程集成技术应用于废水水量最小化和废水处理系统设计,是质量交换集成技术在用水操作上的典型应用。但是水夹点技术与实际生产之间尚存在一定的差距,且国内外有关水夹点技术的具体应用的报道也十分少见,无法为我国工业节水和用水网络优化提供可靠的理论依据和实践经验,因此水夹点技术在实际工程应用方面还有必要作进一步的研究与探讨。
水夹点技术提供了一种方法:首先判别水回用流量的目标,然后找出关键的水回用机会,以便在设计用水网络时尽可能的接近最小流量目标。水夹点技术的核心思想是使水的回用量和出水中污染物的浓度达到最大,并找出设计问题中的瓶颈,预测出设计中的最小用水水量。水夹点技术将用水操作简化为一个从富含污染物的过程流股到水流股之间的质量传递过程。这里污染物包括悬浮固体颗粒、化学需氧量,以及其它约束水回用的水质因子。如同换热网络设计一样,水回用过程集成确定一个水夹点,但二者的不同之处在于水夹点是基于某关键污染物的浓度,而非温度;所含污染物浓度在夹点浓度之上的流股不需新鲜水,而利用现有水流。
水夹点技术将用水操作简化为一个从富含污染物的过程流股到水流的传质过程,如图1所示,Ci,inw和Ci,outw代表水流股中污染物的进出口浓度,Ci,outlim和Ci,inlim代表过程流股中污染物的进出口浓度。用水操作污染物传质模型见图2,图中y轴代表污染物浓度(ppm),x轴代表污染物传质负荷(kg/h),传质发生于富污染物过程流股和水流之间,垂直浓度差代表用水操作的推动力。显然,污染物浓度的传质过程发生在流股的污染物浓度大于水流股中污染物浓度的情况。
对于第i个用水操作,其基本约束为:
(1)进口污染物浓度Ci,inlim;
(2)出口污染物浓度Ci,outlim;
(3)污染物传质负荷Δmi,tot。
若用水网络的优化过程在满足上述约束条件的前提下,通过增加操作间的水回用,实现新鲜水用量最小化的过程。则废水流股在入流限制和出流限制为Ci,inlim和Ci,outlim条件下,为达到污染物传质负荷□mi,tot所需的水流量。操作i的极限流量filim的模型函数如下式所示。
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