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水平衡优化新算法及通用平台建设

包胜  
【摘要】:水平衡优化新算法是在水资源供需矛盾日益严重和倡导废水资源化的背景下被提出来并逐步发展起来的一种水网络优化设计方法。该新算法共有4个步骤:1)调研用水系统,建立系统水质能级。水质能级表示水质越好,能级越高;反之,能级越低。2)应用人工神经网络数学方法,定义集成矩阵和水处理单价矩阵的乘法,在通用平台中规划求解集成矩阵获得最小水处理费。3)分解集成矩阵优解,并借助通用平台,优化管网设计,降低输水费,再造水平衡。4)系统经济分析,包括水费、处理费、排污费与输水费。规模经济效应存在于水处理和输水过程中,故水处理费与输水费数学模型均得到修正(新数学模型为非线性模型)。 新算法应用于某钢焦化厂—炼铁厂中。首先,充分调研两厂的用水现状,在保证工艺设备可靠的基础上,共设定8个水质能级(由高到低依次是A工业新水、B净环水、C达标排放水、D循环冷却水排污水、E浊环水1、F浊环水2、G生活废水和H焦化废水等),并绘制系统水质能级图,以实施分质供水。其次,汇总用水信息,建立并规划求解集成矩阵获得最小水处理费。最后,分解集成矩阵优解,在通用平台中优化管网设计,构建闭路水循环系统,实现废水“零”排放,废水就地处理就地回用,降低输水成本。应用研究表明,新构建用水体系,形成闭路水循环系统,年总补充水量为105.29万吨/年,年总水处理费为3619.11万元/年,年总输水费用为3635.88万元/年,无废水排放,无需缴纳排污费;与现行方案相比,年总经济费用节省8859.71万元,年节水率达96.65%,每年可减排3047.64万吨/年废水(每年减排CODcr 1703.82吨,氨氮425.96吨,油类141.99吨)。新构建用水体系环境经济损益分析:环境工程经济效益系数(C1)为2.33;环境净效益(C2)为5223.83万元/年;环境效费比(C3)为1.33(1)。以上分析论证了新建用水体系具有较好的经济效益、社会效益和环境效益,因此,在理论上新体系改造与建设是行之有效的,并能产生一定的经济效益。


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