水系统集成优化 节水减排的系统综合方法PDF电子书下载

1绪论 1

1.1水资源利用的挑战与对策 1

1.1.1水资源的危机 1

1.1.2水资源的消耗 4

1.1.3水污染的加剧 5

1.1.4面临的挑战和对策 6

1.2节水减排的技术途径 7

1.3水系统集成的方法与技术 9

参考文献 11

2基本概念 13

2.1用水单元模型 13

2.1.1用水单元物理模型 13

2.1.2水量和杂质的质量衡算 13

2.2水源与水阱 14

2.3极限水数据 14

2.4极限水曲线与极限水复合曲线 15

2.4.1极限水曲线 15

2.4.2极限水复合曲线 16

2.5供水线与水夹点 17

2.6用水单元的分解 17

2.7废水直接回用、再生回用与再生循环 18

2.7.1废水直接回用 18

2.7.2废水再生回用 18

2.7.3废水再生循环 19

2.8图示法与数学规划法 19

参考文献 19

3单杂质废水直接回用水系统的水夹点技术 20

3.1废水直接回用系统最小新鲜水目标的确定 20

3.1.1图示法 20

3.1.2问题表法 20

3.2夹点的意义 22

3.3废水直接回用水网络的设计 22

3.3.1用水网络的描述 22

3.3.2最大传质推动力法 24

3.3.3最小匹配数法 26

3.4改进的极限水曲线 30

3.4.1具有水损失的用水过程 30

3.4.2具有水生成的用水过程 31

3.4.3具有多股水源进料的用水过程 32

3.5同时确定直接回用水系统目标值和网络设计 33

3.5.1单水源固定流率问题 33

3.5.2单水源固定杂质负荷问题 37

3.5.3多水源固定流率问题 39

3.6多源水网络目标值的确定 41

参考文献 47

4单杂质废水再生循环水系统的水夹点法 48

4.1废水再生循环系统最小新鲜水和再生水目标的确定 48

4.1.1三种典型的用水系统 48

4.1.2再生循环系统的最小新鲜水目标值 49

4.1.3再生循环系统的最优再生后浓度 50

4.1.4再生循环系统的最小再生水流率目标值 53

4.1.5再生循环系统的最优再生浓度 54

4.1.6再生后浓度对再生浓度的影响 57

4.1.7最小再生水流率和最优再生浓度的计算公式 59

4.1.8采用问题表法确定再生循环系统的目标值 62

4.2废水再生循环水网络的设计 63

4.3废水零排放理论及应用 66

4.3.1不考虑水损失的零排放水系统 66

4.3.2考虑水损失的零排放水系统 67

4.3.3某氧化铝厂水系统零排放分析 73

4.4改进问题表法确定多水源再生循环水网络目标值 76

4.5总水网络合成 79

4.5.1同时确定再生循环水网络目标值和网络设计 79

4.5.2确定最小处理流率目标值 82

4.5.3总水网络合成步骤 84

4.5.4案例分析 85

参考文献 90

5单杂质废水再生回用水系统的水夹点法 92

5.1完全再生回用与部分再生回用 92

5.2用水系统1的优化 92

5.3用水系统2的优化 95

5.4用水系统3的优化 96

5.5通用计算公式 98

5.6问题表法 99

5.7废水再生回用水网络的设计 100

参考文献 104

6多杂质废水直接回用的最优常规水网络 105

6.1概述 105

6.2废水直接回用常规水网络的超结构 105

6.3单杂质水系统的设计方法 106

6.3.1有关定义 106

6.3.2最优性必要条件 106

6.3.3算法设计 107

6.4单杂质系统与多杂质系统的比较 108

6.5多杂质水系统的数学规划法 109

6.5.1非线性数学模型 109

6.5.2数学模型的求解 110

6.6考虑最简网络结构的水系统集成 113

6.6.1优化新鲜水用量 113

6.6.2优化连接数 114

6.6.3数学模型的求解 116

6.6.4实例 116

6.7考虑系统结构柔性的水系统集成 117

6.7.1水网络柔性的评价指标 118

6.7.2水网络系统的柔性化合成方法 118

6.7.3实例研究 119

6.8考虑不确定性的水系统集成 122

6.8.1水网络的扰动工况及其超结构 122

6.8.2考虑不确定性的用水网络的优化设计步骤 123

6.8.3模型的求解 126

6.8.4实例分析 126

参考文献 133

7多杂质废水再生循环的最优常规水网络 134

7.1概述 134

7.2废水再生循环常规水网络的超结构 134

7.2.1用水单元的假定 134

7.2.2再生循环网络的超结构 134

7.3废水再生循环常规水网络的数学模型 135

7.3.1优化新鲜水用量 135

7.3.2优化再生水流率 137

7.3.3优化杂质再生负荷 138

7.4实例研究 139

参考文献 144

8多杂质废水再生回用的最优常规水网络 145

8.1概述 145

8.2用水单元分解对水系统的影响 146

8.2.1用水单元按质量负荷分解 146

8.2.2用水单元按浓度区间分解 147

8.2.3分解对再生回用水系统的影响 147

8.3废水再生回用常规水网络的超结构 149

8.4废水再生回用常规水网络优化的数学模型 150

8.4.1新鲜水流率的优化 150

8.4.2再生水流率的优化 152

8.4.3再生杂质负荷的优化 152

8.4.4模型的应用 153

8.5实例分析 153

参考文献 162

9具有中间水道的水网络集成 163

9.1具有中间水道水网络结构的提出及特点 163

9.1.1常规水网络存在的问题 163

9.1.2具有中间水道水网络的结构 163

9.1.3具有中间水道水网络的特点 164

9.2废水直接回用水网络的数学规划法 164

9.2.1水网络的超结构 164

9.2.2数学优化模型的建立 165

9.2.3实例 167

9.3多杂质单中间水道用水网络的简化设计方法 173

9.3.1中间水道浓度的确定 173

9.3.2各用水单元节水因子的计算 178

9.3.3各单元进水流率分配 179

9.3.4实例 180

9.4基于经验规则的网络调优设计方法 181

9.4.1问题的提出 181

9.4.2调优设计的步骤与方法 182

9.4.3实例 188

9.5废水再生循环水网络 195

9.5.1水网络结构 195

9.5.2水网络的超结构 196

9.5.3数学优化模型的建立 197

9.5.4实例 199

9.6具有中间水道的再生循环水网络的简化设计方法 201

9.6.1再生浓度的确定 201

9.6.2简化设计方法 203

9.6.3实例 204

9.7废水再生回用水网络 205

9.7.1一般优化模型 206

9.7.2考虑单元分解的中间水道再生回用水网络优化 211

9.7.3单元并联分解的数学模型 211

9.7.4单元串联分解的数学模型 215

9.8混合结构水网络 218

9.8.1具有混合结构的水回用网络与超结构 219

9.8.2数学优化模型的建立 220

9.8.3实例 222

参考文献 228

10通过改变工艺节水减排 229

10.1概述 229

10.2极限浓度改变的方向分析 229

10.2.1增大跨越夹点单元的进出口浓度 230

10.2.2减小跨越夹点单元的进出口浓度 230

10.2.3改变夹点左侧单元的进出口浓度 232

10.2.4改变夹点右侧单元的进出口浓度 232

10.3杂质负荷改变的方向分析 233

10.3.1减小夹点左侧用水单元的杂质负荷 233

10.3.2减小夹点右侧用水单元的杂质负荷 233

10.4节水工艺的采用 235

10.4.1 空冷代替水冷 235

10.4.2汽化冷却与水冷却 235

10.4.3干法熄焦与湿法熄焦 236

参考文献 236

11水系统集成优化的工业应用实例 237

11.1水中杂质种类与极限浓度的确定 237

11.2某氯碱厂水系统集成优化 238

11.2.1现行水系统概况 238

11.2.2现行水系统用水状况分析 238

11.2.3水系统集成优化方案 240

11.2.4节水成效 243

11.3某催化剂厂水系统集成优化 243

11.3.1现行水系统概况 243

11.3.2初始水网络的生成 245

11.3.3废水回用方案的可行性实验 245

11.3.4实验结果分析 246

11.4某炼油厂水系统集成优化 248

11.4.1现行水系统概况 248

11.4.2现行水系统用水状况分析 249

11.4.3水系统集成优化方案 249

11.5某合成氨厂水系统集成优化 253

11.5.1现行水系统概况 253

11.5.2现行水系统用水状况分析 254

11.5.3水系统集成优化方案 255

11.6某氧化铝厂水系统集成优化 261

11.6.1现行水系统概况 261

11.6.2水系统集成优化方案 262

11.7某造纸厂水系统集成优化 267

11.7.1现行水系统概况 267

11.7.2关键杂质浓度的测定 268

11.7.3水系统集成优化方案 268

11.8某啤酒厂水系统集成优化 273

11.8.1现行水系统概况 273

11.8.2现行水系统用水状况分析 273

11.8.3水系统集成优化方案 274

11.8.4对水系统进行直接水回用的分析 277

11.8.5考虑直接水回用的节水成效 279

参考文献 279

12间歇用水网络的集成与优化 280

12.1概述 280

12.2间歇用水网络的特点及其集成方法 280

12.2.1间歇用水网络的特点 280

12.2.2间歇用水系统的缓冲储罐 281

12.2.3间歇用水系统的再生循环与再生回用 282

12.2.4间歇用水系统的调度优化 282

12.3间歇用水系统操作周期的优化 283

12.3.1概述 283

12.3.2问题的描述 283

12.3.3用水系统的超结构模型 284

12.3.4数学规划模型 284

12.3.5计算实例 285

12.4废水直接回用的间歇用水网络优化 288

12.4.1具有中央储罐的间歇用水网络 288

12.4.2数学规划模型 288

12.4.3单杂质用水网络的实例 290

12.4.4多杂质用水网络的实例 293

12.5间歇用水系统与集中再生单元的协调优化 295

12.5.1问题的提出 295

12.5.2超结构模型 296

12.5.3间歇用水网络中时间节点的划分 296

12.5.4新鲜水量、再生水流率和储罐容积的最小化 297

12.5.5计算实例 302

12.6多杂质间歇用水系统的并联连续再生循环 305

12.6.1问题的提出 305

12.6.2超结构模型 305

12.6.3数学规划模型 306

12.6.4计算实例 309

12.7间歇用水系统的近优化运行与操作窗口 312

12.7.1操作窗口 312

12.7.2间歇用水的操作窗口及其获取方法 313

12.7.3计算实例 314

参考文献 316

13市政用水网络的集成与优化 317

13.1市政用水节水概述 317

13.2市政用水网络的特点 318

13.3市政用水网络的集成优化模型 319

13.3.1城市区域水回用网络的特点与用水单元的超结构 319

13.3.2半连续的间歇用水单元水回用网络优化模型 320

13.4市政用水网络优化的实例 321

13.4.1用水时段的划分 321

13.4.2用水单元极限数据的获得 322

13.4.3模型的求解结果与分析 325

参考文献 325

14作为能量载体的用水系统优化 327

14.1通过能量系统优化减少蒸汽和冷却水用量 327

14.2冷却器网络的优化 327

14.2.1循环水系统及并联设计的冷却器网络 327

14.2.2串联设计的冷却器网络的最优化的夹点法 329

14.2.3循环冷却水最小目标值的确定 331

14.2.4采用水夹点法设计最大回用冷却器网络 336

14.2.5无夹点时冷却水网络的设计 339

14.2.6采用数学规划法设计循环冷却水网络 342

14.2.7具有中间水道的循环水网络结构 347

14.3冷凝水的回收 349

14.4改直流水为循环水 350

14.5循环水的节水措施 351

14.5.1减少循环水在循环过程中的损失 351

14.5.2合理控制循环水温升 351

14.5.3循环水循环倍率的合理确定 352

14.5.4循环水的混合补水方式 352

参考文献 353

15考虑能量性能的水系统集成 354

15.1问题的提出 354

15.2换热网络的超结构及约束条件 354

15.3水系统与能量系统同步优化的多目标规划数学模型 356

15.3.1总新鲜水用量为主目标 356

15.3.2公用工程用量为主目标 357

15.3.3以系统经济性为总目标 358

15.3.4水系统与能量系统同步优化计算实例 359

15.4具有较好能量特性的水网络的特点 359

15.4.1水网络能量性能差异的物理原因分析 360

15.4.2具有较好能量性能的水网络的特性 362

15.5具有较好能量性能的初始水网络的生成 362

15.6水网络能量性能的调优 365

15.6.1非等温混合对网络能量性能的影响 365

15.6.2以不增加公用工程量为目标的混合规则 366

15.6.3具体调优方法 368

15.7具有较好能量特性的水网络设计实例 368

15.7.1利用改进后的水网络模型和换热网络模型相结合方法 369

15.7.2利用改进后的具有较优能量特性的水网络模型方法 372

参考文献 373

16废水的再生处理技术 374

16.1废水的特性与再生处理 374

16.1.1废水的特性 374

16.1.2废水的再生处理方法与分级 376

16.1.3废水处理流程的确定 376

16.2废水的再生处理方法 378

16.2.1物理法 378

16.2.2化学法 381

16.2.3物理化学法 384

16.2.4生物法 386

参考文献 389

附录 390

A水系统集成优化对水平衡测试和水质调查的要求 390

A.1水平衡测试和水质调查的重要性 390

A.2水平衡测试表 390

A.2.1水的分类与定义 390

A.2.2水平衡测试表 391

A.2.3水平衡测试表的填写说明 391

A.3水质调查与估计 394

A.3.1企业中需测试水质的水流股 394

A.3.2水质的预估 394

A.3.3极限水数据估计的简化方法 394

A.3.4水质调查表 394

B《用水网络设计与优化》软件介绍 395