基于截断器半连续操作的间歇过程性质集成

生产过程对水质的要求不仅体现于杂质浓度，还包括毒性、pH、化学需氧量等流股性质，因此仅以杂质浓度作为水源使用及废水排放依据进行用水过程设计无法满足生产要求，有必要在用水网络综合过程中考虑多种性质的同时集成。针对间歇过程性质集成问题，在考虑环境约束的基础上，以最小年度总费用为目标，建立了包含半连续操作性质截断器的用水网络超结构。其中，截断器在不同时间间隔内可以按不同操作速率运行；在截断器前后分别设置缓冲储罐以满足水源水阱的间歇操作要求，允许前置缓冲储罐中的水源不经过截断器直接回用至水阱。算例计算结果表明，本文方法可以有效降低年度总费用，同时减少截断器数量，验证了本文方法的有效性和优越性。     

基于截断器半连续操作的间歇过程性质集成

生产过程对水质的要求不仅体现于杂质浓度,还包括毒性、pH、化学需氧量等流股性质,因此仅以杂质浓度作为水源使用及废水排放依据进行用水过程设计无法满足生产要求,有必要在用水网络综合过程中考虑多种性质的同时集成。针对间歇过程性质集成问题,在考虑环境约束的基础上,以最小年度总费用为目标,建立了包含半连续操作性质截断器的用水网络超结构。其中,截断器在不同时间间隔内可以按不同操作速率运行;在截断器前后分别设置缓冲储罐以满足水源水阱的间歇操作要求,允许前置缓冲储罐中的水源不经过截断器直接回用至水阱。算例计算结果表明,本文方法可以有效降低年度总费用,同时减少截断器数量,验证了本文方法的有效性和优越性。     

考虑温度约束的单杂质水网络优化

实际用水过程有温度的要求,在用水网络集成中考虑温度的约束,使水耗和能耗同时降低,具有重要的意义。此外,过程系统中还存在只有温度限制的与用水无关的过程流股,将水网络中的水流股与其同时考虑热集成,可以使能量得到更合理的分配利用。在全过程系统能量集成的背景下,建立了对应的水网络优化方法。首先使用现有的废水直接回用水网络LP模型求解初始水网络并提取流股数据,然后在4条非等温混合规则的判断下,依次比较水网络流股与背景夹点、全过程夹点的关系,以排除不合理的非等温混合,最后以年总费用最低为目标进行全过程系统的热集成。使用本文提出的方法对某案例进行优化,得到的年总费用减少了6.27%,证明了该方法的可行性。     

考虑非等温混合的能量集成多杂质水网络优化设计

提出了一种分步综合多杂质体系水网络和换热网络的新方法。对于水网络,考虑进入操作单元的新鲜水与回用水之间的非等温混合,确保流股间的直接热回收;对于换热网络,可以只考虑水网络中的新鲜水和回用水流股之间的换热匹配。采用无进化次数的改进粒子群算法对本文建立的多杂质体系水网络非线性模型和换热网络混合整数非线性模型进行求解。实例表明,与不考虑非等温混合时比较,考虑非等温混合时的最优网络结构更简单,且年度总费用要节省2.4%。因此,本文提出的方法在实际生产中有较好的可行性和有效性。     

采用浓度差同步优化的质量交换网络设计

质量交换网络(MEN)综合作为过程集成的一个分支，越来越受到过程系统工程领域的广泛关注。因为质量交换网络综合时，贫、富流股之间对应的浓度差(ε)反映传质推动力，影响操作费用和投资费用的大小，所以对其进行优化意义重大。而现有的质量交换网络综合设计一般将贫、富流股之间对应的最小允许浓度差假设为固定值，不能保证得到最优的质量交换网络。针对这一问题，介绍了一种同步优化方法，既能处理单杂质体系，又能处理多杂质体系，建立质量交换网络的超结构模型, 以年度总费用(TAC)最小为目标,将每一对贫、富流股对应的浓度差作为变量，权衡操作费用和投资费用，并利用改进的遗传算法求解，同步得到年度总费用的最小值以及对应的一组最优浓度差，从而得到最优的质量交换网络。     

性质集成研究进展

性质集成以一种基于性质的方法来分配和操纵流股及过程单元,跟踪、调整、分配和匹配整个系统的多种性质,是一种新的系统设计方法,是过程集成的新的分支。本文分别从单性质集成、多性质集成的图示法和数学规划法以及过程与分子同时设计方法等方面阐述了研究进展,其中着重介绍了性质夹点和三元性质集成的图示法,并对进一步的研究进行展望。     

考虑再生操作的间歇过程用水网络优化

当前,水资源短缺与污染问题日益严重,废水再生后回用对节约水源和保护环境具有重要的意义。针对间歇过程,为了合理利用不同品质的过程水源,实现用水系统的最大水回用,本文建立了一个包含水源-水阱、水源-中间储罐-水阱、水源-连续再生体系-水阱与水源-废水处理系统的用水网络超结构,基于连续时间模型建立数学模型,并采用多目标分步法依次优化新鲜水用量、再生单元的再生速率以及中间储罐数目,最终得到新鲜水消耗量以及废水排放量最小的最优用水网络结构。同时,为贴近实际生产中的多操作周期过程,本文针对用水系统从启动周期到稳定周期的全过程,进行了用水网络的设计、分析与优化。最后通过算例计算,验证了本文所提方法的合理有效性。     

考虑生产排序的间歇过程换热网络综合与优化

间歇过程换热网络综合是化工系统工程研究的重要部分,设计时需要考虑时间、设备、生产排序等多方面因素,具有一定的复杂性。本文围绕多批次间歇过程的直接换热问题,考虑生产排序的影响,采用覆盖操作和非覆盖操作,通过调整批间隔增加流股直接换热的可能性,减少设备闲置,得到3种不同的生产方案;针对每一个生产方案,采用启发式方法综合得到初始换热网络,并对该网络进行结构调优,提出渐进调优规则,在公用工程费用和设备费用间作权衡,减少换热器个数和流股分流,得到年度总费用最低且换热设备个数较少的换热网络,使其更符合实际应用;将3种生产方案对比,可以发现生产排序对换热网络的影响。最后将所提方法应用于实际算例,验证所提方法的可行性。     

印染废水深度处理与回用技术研究进展

综述了印染废水深度处理及回用技术的研究现状,指出了深度处理技术存在的主要问题,提出了从清洁生产与分质回用角度考虑,采用组合集成工艺技术体系是印染废水深度处理回用技术今后研究的主要方向。     

某钨钼铜多金属矿选矿废水处理及回用试验研究

主要研究了某中型钨钼铜多金属矿选矿废水的处理方法 ,并对处理后的净化水进行分系统回用试验。结果表明:经处理的选矿废水,各股水基本满足选矿厂工艺用水水质要求;对净化水进行连续10次全流程闭路分系统回用试验,浮选结果与清水相似,回用技术可行,达到清洁生产目的。     

水夹点分析与数学规划法相结合的用水网络优化设计

提出了水夹点分析和数学规划法相结合的用水网络最优设计法。水夹点分析基于对过程用水的理解,获得新鲜水用量目标并给出用水网络设计的基本规则。在此基础上建立过程使用新鲜水、排放废水和回用的各种可能匹配方案的用水网络超结构及其MINLP模型。既避免了用水夹点综合设计用水网络得不到真正意义上的最优解,又在一定程度上防止超结构规模过大,MINLP维数太高,求解困难。采用通用代数建模系统GAMS得到用水网络最优设计方案。文献中的应用实例表明,本文所提方法可充分发挥水夹点分析确定新鲜水用量或回用结构的简洁实用性和超结构MINLP寻求最佳方案的优点。     

A property-based optimization of direct recycle networks and wastewater treatment processes

This article presents a mathematical programming approach to optimize direct recycle-reuse networks together with wastewater treatment processes in order to satisfy a given set of environmental regulations. A disjunctive programming formulation is developed to optimize the recycle/reuse of process streams to units and the performance of wastewater treatment units. In addition to composition-based constraints, the formulation also incorporates in-plant property constraints as well as properties impacting the environment toxicity, ThOD, pH, color, and odor. The MINLP model is used to minimize the total annual cost of the system, which includes the cost for the fresh sources, the piping cost for the process integration and the waste stream treatment cost. An example problem is used to show the application of the proposed model. The results show that the simultaneous optimization of a recycle network and waste treatment process yields significant savings with respect to a commonly-used sequential optimization strategy. © 2009 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 2009     

双膜法勾兑深处理焦化废水工艺设计

焦化废水COD和悬浮物含量高,硬度大,难降解,直接排放费用高,环境影响大,使用常规生化法回用困难,内蒙古某项目根据项目水质特征,选用预处理-超滤-反渗透双膜勾兑工艺,对焦化废水进行深度处理,勾兑出水平均COD小于60 mg/L,平均氨氮小于10 mg/L,对悬浮物,色度的去除率达到100%,系统出水符合工业循环冷却水水质标准,浓水去熄焦工艺,实现了节能减排和水资源的综合利用。     

A property‐based approach to the synthesis of material conservation networks with economic and environmental objectives

This article presents a multiobjective optimization model for the recycle and reuse networks based on properties while accounting for the environmental implications of the discharged wastes using life‐cycle assessment. The economic objective function considers fresh sources and treatment costs, whereas the environmental objective function is measured through the eco‐indicator 99. The model considers constraints in the process sinks as well as in the environment based on stream properties such as pH, chemical oxygen demand, toxicity, density, and color, in addition to the composition of the waste streams. A global optimization procedure is developed by indirectly tackling properties through property operators and by segregating the process streams before treatment. Three examples are included, and the results show that it is possible to consider simultaneously the trade‐offs between the total annual costs and the overall environmental impact using the proposed methodology. © 2010 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 2011     

中水回用技术在大型煤化工装置的应用

为解决大型煤化工项目的用水缺口,采用生化处理＋机械过滤＋超滤技术,对1期装置的煤气化废水、甲醇废水和生活污水进行深化处理后作为2期装置的生产用水。介绍了中水回用的工艺流程、超滤分离处理技术特点和处理效果;结果表明,经深化处理后的中水各项指标均达排放标准,将其作为生产用水每年可节约水资源300万m3,实现了污水再生的回收...     

Synthesis of water networks considering the sustainability of the surrounding watershed

This paper presents a new mathematical programming model for the optimal synthesis of recycle and reuse networks considering simultaneously the integration of the water network system and the surrounding watershed to satisfy process and environmental constraints. The model considers the optimal location of the new industrial facility to integrate its wastewater discharge to the environment with the surrounding watershed through a disjunctive formulation. The pollutants discharged for the new plant are tracked simultaneously with the other discharges to the watershed (i.e., residential, sanitary, industrial and extractions), and the natural phenomena that affect the composition of the watershed (i.e., evaporation, filtration, etc.), in addition to the chemical reactions that are carried out in the rivers. The objective function consists in minimizing the total annual cost that is constituted by the installation of the new plant cost (including the transportation for raw materials, products and services, as well as the land cost), the wastewater treatment costs (including the piping cost) and the fresh sources cost. Two example problems were used to show the applicability of the proposed methodology.     

利用钢铁酸洗废液处理印染废水的研究

为了解决中小印染厂废水处理问题，本着“以废治废“的原则，通过实验分析和应用工艺的开发研究，提出了利用钢铁酸洗废液处理印染废水的新方法，使以硫化染料为主的印染废水只需一级絮凝处理即可实现达标排放，ＣＯＤｃｒ去除率为８５．４％；ＢＯＤ＿５去除率为７８．９％，脱色率为９８．５％，吨水处理费用０．３５元。本方法管理简便易行，适合中小印染厂推广应用。     

一种焦化废水深度处理工艺

目前焦化废水处理主要以达标排放为目的,要实现废水回收利用,还需要进行深度处理.介绍了一种焦化废水深度处理工艺,处理后的产品水作为循环水补充水,可充分利用水资源,实现焦化废水零排放.