[發明專利]一種基于廢水零排放的工業水系統節水優化方法

在審

• 申請號: 202110426706.4
• 申請日: 2021-04-20
• 公開（公告）號: CN112990768A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 侯保燈;宋金峰;劉軍;朱麗姍;肖偉華;王建華;趙勇;陳曉清
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李蕊

本發明公開了一種基于廢水零排放的工業水系統節水優化方法，以整個工業水系統為研究對象，根據不同的用水功能將工業水系統劃分為若干個特定的用水子系統，通過構建基于各個用水子系統的供需水關系的水系統優化模型，以用水成本最小為目標進行優化配置，運用沃格爾法確定最優水量分配方案，實現了工業用水在經濟、社會及生態效益上的最大化；針對工業系統中用新鮮水驅稀釋單元用水及單元間配水成本消耗的問題，以及基于雜質負荷優化得到的用水網絡難以實現等問題，構建了簡化的水網絡用水運輸模型，按照各單元間的配水成本進行水量的分配，從而簡化水系統優化過程的同時可以得到與當下用水系統更加貼合的水網結構。

技術領域

本發明屬于節水優化技術領域，具體涉及一種基于廢水零排放的工業水系統節水優化方法。

背景技術

2019年，全國工業用水量為1217.6億m³，占到全國用水總量的20.2％，萬元工業增加值用水量為38.4m³，超過了發達國家的兩倍，與當前國際先進工業水平仍有較大的差距，廢水零排放是通過工業水的循環使用、串級使用、處理再用，來實現工業污水的不外排，其根本目的是要提高工業用水的效率，進一步降低工業用水量，同時也是為了響應國家日益束緊的環保政策。

目前常規的用水網絡的研究，主要集中在新鮮水用量優化方法上，包括水夾點法和數學規劃法，在1980年國外學者就首次將數學規劃方法用于工業用水系統的用水優化配置，以實現工業水的串級使用，之后Wang YP和Smith R對傳質型用水網絡提出了一種利用雜質負荷曲線和供水負荷曲線的夾點來確定最小新鮮水用量的辦法——水夾點法(waterpink)。2002年，馮霄等首次將水夾點技術用于國內工業用水系統的分析中。針對水夾點方法在處理超結構水網絡以及多雜質水系統優化問題中的不足，國內學者開展了多角度多層次的研究，不斷地對水系統集成理論及方法進行完善。劉永健等針對單組分雜質用水和廢水處理網絡同步集成優化問題，以最小總操作費用為目標，建立了非線性規劃模型進行求解。劉永忠等針對水系統集成優化中的新鮮水用量、用水系統的柔性和用水網絡結構復雜程度三方面的目標，提出利用博弈理論對水網絡優化方案分析的方法。丁力等為了解決優化后的水網結構復雜的問題，建立了冷卻塔循環水量最小、流股數最少的多目標水系統優化模型，能夠得到結構相對簡單的用水網絡。韓政針對循環冷卻系統中回水重用問題，構建了最大回用冷卻水為目標的水網優化模型。李愛紅針對水網絡中的多雜質問題，提出了具有再生單元的多雜質間歇過程用水水網絡集成方法。

工業用水系統優化研究方面，前人主要圍繞水質指標進行節水優化研究，弱化了各個用水單元的需水量以及排水量因素，單純的從化工專業的角度去對水系統進行優化，得到的復雜水網絡模型難于指導實踐。

發明內容

針對現有技術中的上述不足，本發明提供的基于廢水零排放的工業水系統節水優化方法解決了現有的工業用水優化過程中，沒有考慮各個用水單元的排水量及需水量因素，得到的復雜模型難以指導于實踐的問題。

為了達到上述發明目的，本發明采用的技術方案為：一種基于廢水零排放的工業水系統節水優化方法，包括以下步驟：

S1、構建基于廢水零排放理念的工業用水系統優化模型；

S2、確定工業用水系統優化模型的約束條件；

S3、基于約束條件，采用沃格爾法對工業用水系統優化模型進行優化求解，獲得優化結果；

S4、根據優化結果對工業水系統中的用水路徑進行調節，實現工業水系統節水優化。

進一步地，所述步驟S1中，構建的工業用水優化系統模型的目標函數為：