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过程工业用水网络设计方法研究

王东明  
【摘要】:过程工业不但消耗大量的新鲜水,而且排放大量的废水,是天然水体中污染物的重要来源。近年来,水资源逐年匮乏,环境污染也日趋严重,已经严重制约了社会经济的发展,这也对过程工业提出了废水减排的要求。过程集成技术为废水减排的研究提供了技术支撑和系统化的方法,而循环经济的理念为废水减排研究设定了目标。本文在总结过程集成方法的相关研究成果的基础上,全面分析了废水减排的研究现状和发展趋势,以期对过程工业的节水降污提供一定的理论指导。论文的主要研究内容有: 1.针对过程工业多杂质用水网络设计这个难点问题,本文提出一种基本满足实际要求的多杂质用水网络设计的计算方法。该方法以水夹点分析规则为预处理手段,并借鉴基于单杂质系统最优性必要条件设计算法中的有益思想,提出了水供给优先权算法,从而将过程工业多杂质用水网络设计转化为一系列的设计步骤来完成。由于在设计的初始阶段采用水夹点分析规则对水利用系统进行了初步分析,加深了对系统中过程单元水回用性质的理解,从而保证了设计方向的大体正确。另外,在采用水供给优先权算法来完成多个废水源到多个后续过程的水分配时,虽然没能保证理论上的最优性,但是该算法的操作过程却十分简单。最后,采用文献上的实例对该方法的有效性进行了验证。 2.对于大型的化工和石油化工联合体来说,由于过程单元数量众多,设计难于控制和操作,所以本文针对这种情况提出了一种具有两个中间水道的多杂质用水网络设计方法。该方法通过在用水网络中附加中间水道的办法完成优质排水的收集,并将其按一定规则分配到对水质要求不高的过程单元中去。由于采用了水夹点分析规则来确定第一中间水道的位置,并给出了一种较合理的完成中间水道到其后续过程水分配的方法,所以本文方法和同类型设计方法相比,所获得用水网络的新鲜水消费量会有更大的减少。另外,采用该方法设计的用水网络结构简单,具有较好的稳定性。 3.在进行了具有不同针对性的过程工业用水网络的设计方法研究之后,为了更大程度地从企业水系统的角度实现循环经济的理念,还需要对用水网络设计的不同方案进行环境效益的考核。由于用水网络只是工业企业水系统的一个组成部分,用水网络的改变将影响到整个水系统生命周期的环境效益。所以,本文在对生命周期评价方法进行介绍,以及对过程工业典型水系统的主要环境影响因素进行分析的基础之上,提出了适用于评估过程工业用水网络设计环境效益的生命周期评价 大连理工大学博士学位论文 框架。 4.企业具有一套高效的用水网络系统无疑将大大提高企业用水合理性,但这并不是 问题的全部,通常一个企业的用水还取决于用水管理、适当的管端处理回用、工 艺节水等方面。要想全面考察企业的用水状况的合理与否,最简便的办法是建立 考核指标体系以对不同企业的用水状况进行横向比较。所以本文依据层次分析原 理建立了企业合理用水评价指标体系,给出了标准企业赋权方法,并在炼油行业 中得到了实际应用,取得了比较好的效果。 关键词:用水网络;水夹点;中间水道;质量交换网络;水系统集成: 废水减排


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