一種具有分布式性質(zhì)調(diào)級器水網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種具有分布式性質(zhì)調(diào)級器水網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方法，屬于技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國是一個水資源緊缺的國家，隨著工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)排放廢水對環(huán)境的污染日 趨嚴(yán)重，造成我國水資源日趨緊張，如何最大化減少新鮮水用量和降低廢水排放量已成為 人們關(guān)注的焦點(diǎn)。
[0003] 在傳統(tǒng)的水網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中，往往以流股中雜質(zhì)濃度作為控制物料回用的限制因素。 然而，廢水回用問題并不是僅僅由化學(xué)組分的濃度控制(例如，油含量，硫化物，氨氮，懸浮 物，氯離子，硫酸根離子，總鐵，揮發(fā)酚)，還取決于其他物理化學(xué)性質(zhì)(溫度，PH值、濁度NTU， 電導(dǎo)率，總硬度（以CaCO 3計)，總堿度（以CaCO3計)，化學(xué)耗氧量C0D，等)，此外，環(huán)境法規(guī)包 括一些性質(zhì)的限制(例如PH值、顏色、毒性、化學(xué)耗氧量C0D、臭氧消耗能力等)。
[0004] CN02114597基于中間水道雜質(zhì)濃度確定的方法及水網(wǎng)絡(luò)：公開了一種基于中間 水道雜質(zhì)濃度確定的方法及水網(wǎng)絡(luò)，通過在網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置中間水道避免了用水單元之間直接 相連，簡化了水網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計與控制，得到了具有較大彈性的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。其中采取濃度的約束 的方法不適用于實(shí)際的具有性質(zhì)約束的生產(chǎn)過程，而且沒有引入再生過程（即濃度調(diào)整過 程)。CN200410026101. 2具有兩級水道的循環(huán)冷卻水網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及設(shè)計方法：采用兩級循環(huán) 水道，確定溫度較高的循環(huán)水道的最優(yōu)溫度，能夠減少循環(huán)水用量，簡化循環(huán)冷卻水網(wǎng)絡(luò)的 設(shè)計與控制，得到具有較大彈性的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。該發(fā)明針對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，也僅僅在于增強(qiáng) 網(wǎng)絡(luò)的彈性，并不適用于通用的水網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種具有分布式性質(zhì)調(diào)級器水網(wǎng)絡(luò)設(shè)計 方法。
[0006] -種具有分布式性質(zhì)調(diào)級器水網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方法，包括：
[0007] 步驟1)、確定目標(biāo)系統(tǒng)的水源水阱；
[0008] 步驟2)、根據(jù)各用水設(shè)備(水阱）對水質(zhì)的要求，選擇關(guān)鍵的物理化學(xué)性質(zhì)；
[0009] 步驟3)、提取具有分布式性質(zhì)調(diào)級器的水網(wǎng)絡(luò)設(shè)計數(shù)據(jù)，提取的數(shù)據(jù)包括：
[0010] 根據(jù)用水設(shè)備(水阱）的用水要求，用水過程中每個水阱SK約束數(shù)據(jù)，包括進(jìn)口 流率的上界（)和下界（）限制，污染物C的濃度上界（xSiif+8 )和下界 ()約束，其他物理化學(xué)性質(zhì)p的上界（)和下界（)約束；
[0011] 確定用水過程中每個水源SR的出口流率（F.WM )污染物C的濃度（XSK:)和其 他物理化學(xué)性質(zhì)（pSC丨!）；
[0012] 每個新鮮水源具有一定的組分濃度（)和其他物理化學(xué)性質(zhì)；
[0013] 環(huán)保法規(guī)對污水排放的組分濃度和其他物理化學(xué)性質(zhì)的排放要求；
[0014] 步驟4)、建立具有分布式性質(zhì)調(diào)級器的水網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型；其中所述水網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模 型包括目標(biāo)函數(shù)、約束條件和操作變量；
[0015] 所述的水網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型目標(biāo)函數(shù)為最小化新鮮水流率；
[0016] 步驟5)、求解具有分布式性質(zhì)調(diào)節(jié)器的水網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型；結(jié)合企業(yè)實(shí)際情況，并 考慮其他物理化學(xué)性質(zhì)約束，對初始的水網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)整，以獲得最終的水網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；
[0017] 步驟6)、考慮其他實(shí)際約束，對初始的水網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)整，以獲得最終的水網(wǎng)絡(luò)結(jié) 構(gòu)。
[0018] 所述提取具有分布式性質(zhì)調(diào)節(jié)器的水網(wǎng)絡(luò)設(shè)計數(shù)，具體包括：每個水阱進(jìn)口流率 的上下界限制、污染物濃度上下界限制和其他物理化學(xué)性質(zhì)的上下界限制數(shù)據(jù)；每個水源 出口流率、污染物濃度和其他物理化學(xué)性質(zhì)數(shù)據(jù)；新鮮水源組分濃度和其他物理化學(xué)性質(zhì)； 環(huán)保法規(guī)對污水排放的組分濃度和其他物理化學(xué)性質(zhì)的排放要求。
[0019] 所述建立具有分布式性質(zhì)調(diào)節(jié)器的水網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型，具體包括水網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型的 目標(biāo)函數(shù)、約束條件和操作變量；
[0020] 所述的水網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型目標(biāo)函數(shù)為最小化新鮮水流率；
[0021] 所述的水網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型約束條件包含每個新鮮水源出口流率平衡、每個過程水源 的出口流率平衡、每個過程水阱進(jìn)口流率平衡、每個水處理單元進(jìn)口流率平衡、排放至環(huán)境 中的污水總流率平衡以及每個過程水阱、水源、新鮮水和污水排放約束數(shù)據(jù)；
[0022] 所述操作變量包括表示新鮮水源與環(huán)境、過程水阱及水處理單元之間流率和連接 關(guān)系（0-1變量);過程水源與環(huán)境、過程水阱及水處理單元之間流率和連接關(guān)系（0-1變量)； 水處理單元與過程水阱、其他水處理單元及環(huán)境之間流率和連接關(guān)系（0-1變量)。
[0023] 所述求解具有分布式性質(zhì)調(diào)節(jié)器的水網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型，具體包括利用混合整數(shù)非線 性規(guī)劃算法，獲得初始的水網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)值和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
[0024] 所述水網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型中包括濃度和其他物理化學(xué)性質(zhì)的約束限制。
[0025] 所獲得水網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中水源和水阱通過分布式性質(zhì)調(diào)級器相連接。
[0026] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，能夠滿足過程水阱的用水需求同時符合污水排放要求的用水網(wǎng) 絡(luò)，減小用水網(wǎng)絡(luò)的新鮮水用量，達(dá)到節(jié)水減排的目的。
【附圖說明】
[0027] 當(dāng)結(jié)合附圖考慮時，通過參照下面的詳細(xì)描述，能夠更完整更好地理解本發(fā)明以 及容易得知其中許多伴隨的優(yōu)點(diǎn)，但此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解， 構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā) 明的不當(dāng)限定，其中：
[0028] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種具有分布式性質(zhì)調(diào)級器的水網(wǎng)絡(luò)超結(jié)構(gòu)圖；
[0029] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種具有分布式性質(zhì)調(diào)級器的水網(wǎng)絡(luò)方法流程圖；
[0030] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種新鮮水源流率平衡圖；
[0031] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種過程水源流率平衡圖；
[0032] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種過程水阱流率平衡圖；
[0033] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種水處理單元進(jìn)出口流率平衡圖；
[0034] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種環(huán)境達(dá)標(biāo)排放流率平衡圖。
[0035] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 顯