考虑再利用的多杂质用水网络集成研究

论文摘要

水是工农业生产和社会生活中最重要的自然资源之一。近年来,日益严格的排放标准和逐渐增长的废水处理费用使得节水减排的研究受到了广泛的关注,而水网络集成是节水减排的关键技术之一。本论文第一章简要回顾了文献中水网络集成的研究成果。第二章研究了以质量负荷为基础的单杂质系统中新鲜水理论最小量和水夹点的确定以及用水网络的设计。采用本工作提出的方法,可以同时确定新鲜水理论最小量和水夹点。以质量负荷的分配为基础,提出了用水网络的一般设计方法,并进一步研究了用水网络总流量最小化问题。另外,通过用水网络的调整可以减少水流数目,从而降低网络的复杂性和投资费用。第三章采用多水源法确定包含再生回用/循环的单杂质用水系统的多个目标值。与文献方法相比,本工作方法处理过程更加简单。随后,通过对不同再生后浓度下新鲜水夹点的变化情况进行分析,可以得到目标值的一些变化规律。另外,我们还研究了固定流量系统的零排放问题。在第四章中,借鉴单杂质用水网络的设计思想,对多杂质用水网络的优化设计进行了研究。引入新的概念:多杂质用水系统中需求水流(进口水流)和源水流(出口水流)的浓度势。需求水流的浓度势反映了该水流回用源水流的可能性大小;源水流的浓度势反映了该水流被需求水流回用的可能性大小。用水网络设计过程的执行顺序由进口水流的浓度势确定:进口浓度势最低的过程最先执行;进口浓度势最高的过程最后执行,其它过程的执行顺序需依据当前可利用源水流的实际数据获得。计算实例表明,这种方法大大减少了多杂质用水系统设计过程中的计算量,所得结果可与文献方法相媲美。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 研究背景和意义
• 1-1-1 世界的水资源问题
• 1-1-2 我国的水资源问题
• §1-2 水系统集成
• 1-2-1 水夹点分析法
• 1-2-2 数学规划方法
• 1-2-3 其它方法
• 1-2-4 水夹点分析与数学优化方法的比较
• §1-3 本论文的研究内容
• 第二章 以杂质质量负荷为基础的单杂质用水网络的研究
• §2-1 前言
• §2-2 新鲜水理论最小量和夹点的确定
• 2-2-1 新鲜水理论最小量和夹点的确定过程
• 2-2-2 应用实例
• §2-3 用水网络的一般设计
• 2-3-1 用水网络的一般设计过程
• 2-3-2 实例计算
• §2-4 总流量最小化的用水网络设计
• 2-4-1 对等价网络的夹点分析
• 2-4-2 影响过程总流量的因素
• 2-4-3 总流量最小化的用水网络的设计过程
• 2-4-4 实例计算
• §2-5 应用实例
• §2-6 小结
• 第三章 考虑再生回用/循环的单杂质用水网络的研究
• §3-1 目标值的确定
• 3-1-1 问题的提出
• 3-1-2 多水源法
• 3-1-3 目标值的确定过程
• 3-1-4 应用实例
• §3-2 再生回用/循环系统分析
• 3-2-1 系统分析
• 3-2-2 应用实例
• 3-2-3 系统的变化规律
• §3-3 零排放问题
• 3-3-1 零排放条件
• 3-3-2 实例计算
• §3-4 小结
• 第四章 多杂质用水网络的优化设计
• §4-1 优化设计方法的建立
• 4-1-1 基本概念与矩阵的建立
• 4-1-2 需求水流和源水流浓度势的确定
• 4-1-3 过程处理顺序的考虑因素
• 4-1-4 多杂质用水网络的设计过程
• §4-2 应用实例
• 4-2-1 例4-1
• 4-2-2 例4-2
• 4-2-3 其它例子
• §4-3 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果