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《水夹点分析与数学规划法相结合的废水处理网络优化设计new》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第50卷第1期大连理工大学学报Vol.50,No.12010年1月JournalofDalianUniversityofTechnologyJan.2010文章编号:10008608(2010)01003804水夹点分析与数学规划法相结合的废水处理网络优化设计李英1,2,周集体*1,姚平经3(1.大连理工大学环境与生命学院,辽宁大连116024;2.大连交通大学环境与化学工程学院,辽宁大连116028;3.大连理工大学化工学院,辽宁大连116012)摘要:提出了水夹点分析和数学规划法相结合的废水处理网络最优设计法.基于对过程用水的理解,通过水夹点分析得出废水处理网络设计
2、的基本规则.在此基础上建立了废水混合、合并、处理和排放各种可能匹配方案的废水处理网络超结构及其NLP模型.既避免了用水夹点综合设计废水处理网络存在回路,又在一定程度上防止了超结构规模过大、NLP维数太高、求解困难.采用通用代数建模系统(GAMS)得到废水处理网络最优设计方案.文献中的应用实例表明,所提方法可充分发挥水夹点分析处理结构的简洁实用性和超结构NLP寻求最佳方案的优点.关键词:废水处理网络;水夹点分析;数学规划法中图分类号:TQ021.8文献标志码:A[5]0引言对过程了解比较充分.Galan等通过超结构模型建立废水处理网络的数学模型,并提供了一个过程工业中的废水大多采用集中
3、式处理,即多次求解线性规划/非线性规划的设计型算法.随来自不同过程的废水全部收集在同一废水池中,后,对废水处理网络设计的改进主要集中在以下然后依次经过物理、化学以及生物处理后排放.[6、7]三方面:一种是设计方法的改进,如李保红等[1]Eckenfelder等认识到分布式废水处理可能比基于1个原则和3个规则进行废水处理网络的设[2]集中式处理有更大的优势.McLaughlin等证实[8]计和调优;一种是优化方法的改进,如刘永健等大多数废物处理操作的基建费与流经废水的流量基于粒子群优化算法的分散式废水处理网络的综成正比且处理的操作费用随给定质量负荷污染物合;一种是设计方法和优化方法的同时改
4、进,如浓度的降低而增加.如果两个废水流股含有的污[9]Rogelio等采用超结构分解和数值优化相结合染物浓度不同,采用分布式废水处理比集中式废的方法设计分布式废水处理网络.本文在水夹点水处理在基建费和操作费上都要节省,但如果两[10]分析与数学规划法相结合设计用水网络的基个废水流股含有的污染物浓度相同,则采用集中础上,将这一方法应用于废水处理网络优化设计.式处理更合理.所以废水处理系统设计的首要问题是产生一个通用的方法决定何时将流股分开何1问题描述时正确合并,且在实际应用中各种过程所产生的合成分布式废水处理网络的问题表述如下:废水一般含有多种不同类型污染物且浓度并不相给定一系列已知流量
5、的过程液体流股,包含已知浓同,因此分布式废水处理应用有更广阔的空间.[3][4]度的特定污染物;给定一系列处理单元用来移去每在此研究领域,Wang等、Kuo等用夹点种污染物.这一问题的目的是在总费用最小条件下法设计分布式废水处理网络,这一方法在处理小确定这些单元存在哪些连接,它们相应的流量以及规模单杂质问题时比较有效;对大规模多杂质问题处理过程过于烦琐,但它的一个突出优点是其它们使每种污染物达到排放规定的组成.收稿日期:20071223;修回日期:20091120.作者简介:李英(1975),女,博士,副教授;周集体*(1956),男,教授,博士生导师,Email:zji
6、ti@dlut.edu.cn.第1期李英等:水夹点分析与数学规划法相结合的废水处理网络优化设计392水夹点分析成废水组合曲线,如图1(b)所示.这里mi,j=fi(ci,j-ce,j)(1)废水处理过程的夹点分析就是在浓度质量负荷图上表示处理过程的行为.首先,废水流股从mt,j=mi,j=fi(ci,j-ce,j)(2)ii其浓度ci,j减到环境允许排放浓度ce,j,同时移去处理过程的行为用移出率R表示,则处理过杂质质量负荷mi,j.针对每种杂质将所有废水流程的进出口浓度关系如下:股在同一浓度质量负荷图上表示出来,如图cin-coutmt,jR==(3)cinm
7、t,j+m01(a)所示.在不同的浓度区间对质量负荷加和形图1废水处理网络的水夹点分析图Fig.1Thediagramofwaterpinchanalysisforwastewatertreatmentsystem在浓度质量负荷图上,当处理线围绕图1(c)则混合整数非线性规划转变成非线性规划,超结的(-m0,0)点旋转,移出率并不改变.所以以构建模如下.(-m0,0)为顶点,与废水组合曲线相切的处理线使得处理费用(目标函数)最
