水系統(tǒng)集成優(yōu)化：節(jié)水減排的系統(tǒng)綜合方法（二版）

1緒論001
11水資源利用的挑戰(zhàn)與對(duì)策001
111水資源的危機(jī)001
112水資源的消耗004
113水污染的加劇005
114面臨的挑戰(zhàn)和對(duì)策006
12節(jié)水減排的技術(shù)途徑007
13水系統(tǒng)集成的方法與技術(shù)009
參考文獻(xiàn)011
2基本概念013
21用水單元模型013
211用水單元物理模型013
212水量和雜質(zhì)的質(zhì)量衡算013
22水源與水阱014
23極限水?dāng)?shù)據(jù)014
24極限水曲線與極限水復(fù)合曲線015
241極限水曲線015
242極限水復(fù)合曲線016
25供水線與水夾點(diǎn)017
26用水單元的分解017
27廢水直接回用、再生回用與再生循環(huán)018
271廢水直接回用018
272廢水再生回用018
273廢水再生循環(huán)019
28圖示法與數(shù)學(xué)規(guī)劃法019
參考文獻(xiàn)019
3單雜質(zhì)廢水直接回用水系統(tǒng)的水夾點(diǎn)技術(shù)020
31廢水直接回用系統(tǒng)最小新鮮水目標(biāo)的確定020
311圖示法020
312問(wèn)題表法020
32夾點(diǎn)的意義022
33廢水直接回用水網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)022
331用水網(wǎng)絡(luò)的描述022
332最大傳質(zhì)推動(dòng)力法024
333最小匹配數(shù)法026
34改進(jìn)的極限水曲線030
341具有水損失的用水過(guò)程030
342具有水生成的用水過(guò)程031
343具有多股水源進(jìn)料的用水過(guò)程032
35同時(shí)確定直接回用水系統(tǒng)目標(biāo)值和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)033
351單水源固定流率問(wèn)題033
352單水源固定雜質(zhì)負(fù)荷問(wèn)題037
353多水源固定流率問(wèn)題039
36多源水網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)值的確定041
參考文獻(xiàn)047
4單雜質(zhì)廢水再生循環(huán)水系統(tǒng)的水夾點(diǎn)法048
41廢水再生循環(huán)系統(tǒng)最小新鮮水和再生水目標(biāo)的確定048
411三種典型的用水系統(tǒng)048
412再生循環(huán)系統(tǒng)的最小新鮮水目標(biāo)值049
413再生循環(huán)系統(tǒng)的最優(yōu)再生后濃度050
414再生循環(huán)系統(tǒng)的最小再生水流率目標(biāo)值053
415再生循環(huán)系統(tǒng)的最優(yōu)再生濃度054
416再生后濃度對(duì)再生濃度的影響057
417最小再生水流率和最優(yōu)再生濃度的計(jì)算公式059
418采用問(wèn)題表法確定再生循環(huán)系統(tǒng)的目標(biāo)值062
42廢水再生循環(huán)水網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)063
43廢水零排放理論及應(yīng)用066
431不考慮水損失的零排放水系統(tǒng)066
432考慮水損失的零排放水系統(tǒng)067
433某氧化鋁廠水系統(tǒng)零排放分析073
44改進(jìn)問(wèn)題表法確定多水源再生循環(huán)水網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)值076
45總水網(wǎng)絡(luò)合成079
451同時(shí)確定再生循環(huán)水網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)值和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)079
452確定最小處理流率目標(biāo)值082
453總水網(wǎng)絡(luò)合成步驟084
454案例分析085
參考文獻(xiàn)090
5單雜質(zhì)廢水再生回用水系統(tǒng)的水夾點(diǎn)法092
51完全再生回用與部分再生回用092
52用水系統(tǒng)1的優(yōu)化092
53用水系統(tǒng)2的優(yōu)化095
54用水系統(tǒng)3的優(yōu)化096
55通用計(jì)算公式098
56問(wèn)題表法099
57廢水再生回用水網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)100
參考文獻(xiàn)104
6多雜質(zhì)廢水直接回用的最優(yōu)常規(guī)水網(wǎng)絡(luò)105
61概述105
62廢水直接回用常規(guī)水網(wǎng)絡(luò)的超結(jié)構(gòu)105
63單雜質(zhì)水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法106
631有關(guān)定義106
632最優(yōu)性必要條件106
633算法設(shè)計(jì)107
64單雜質(zhì)系統(tǒng)與多雜質(zhì)系統(tǒng)的比較108
65多雜質(zhì)水系統(tǒng)的數(shù)學(xué)規(guī)劃法109
651非線性數(shù)學(xué)模型109
652數(shù)學(xué)模型的求解110
66考慮最簡(jiǎn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的水系統(tǒng)集成113
661優(yōu)化新鮮水用量113
662優(yōu)化連接數(shù)114
663數(shù)學(xué)模型的求解116
664實(shí)例116
67考慮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)柔性的水系統(tǒng)集成117
671水網(wǎng)絡(luò)柔性的評(píng)價(jià)指標(biāo)118
672水網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的柔性化合成方法118
673實(shí)例研究119
68考慮不確定性的水系統(tǒng)集成122
681水網(wǎng)絡(luò)的擾動(dòng)工況及其超結(jié)構(gòu)122
682考慮不確定性的用水網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化設(shè)計(jì)步驟123
683模型的求解126
684實(shí)例分析126
參考文獻(xiàn)133
7多雜質(zhì)廢水再生循環(huán)的最優(yōu)常規(guī)水網(wǎng)絡(luò)134
71概述134
72廢水再生循環(huán)常規(guī)水網(wǎng)絡(luò)的超結(jié)構(gòu)134
721用水單元的假定134
722再生循環(huán)網(wǎng)絡(luò)的超結(jié)構(gòu)134
73廢水再生循環(huán)常規(guī)水網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型135
731優(yōu)化新鮮水用量135
732優(yōu)化再生水流率137
733優(yōu)化雜質(zhì)再生負(fù)荷138
74實(shí)例研究139
參考文獻(xiàn)144
8多雜質(zhì)廢水再生回用的最優(yōu)常規(guī)水網(wǎng)絡(luò)145
81概述145
82用水單元分解對(duì)水系統(tǒng)的影響146
821用水單元按質(zhì)量負(fù)荷分解146
822用水單元按濃度區(qū)間分解147
823分解對(duì)再生回用水系統(tǒng)的影響147
83廢水再生回用常規(guī)水網(wǎng)絡(luò)的超結(jié)構(gòu)149
84廢水再生回用常規(guī)水網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型150
841新鮮水流率的優(yōu)化150
842再生水流率的優(yōu)化152
843再生雜質(zhì)負(fù)荷的優(yōu)化152
844模型的應(yīng)用153
85實(shí)例分析153
參考文獻(xiàn)162
9具有中間水道的水網(wǎng)絡(luò)集成163
91具有中間水道水網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的提出及特點(diǎn)163
911常規(guī)水網(wǎng)絡(luò)存在的問(wèn)題163
912具有中間水道水網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)163
913具有中間水道水網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)164
92廢水直接回用水網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)規(guī)劃法164
921水網(wǎng)絡(luò)的超結(jié)構(gòu)164
922數(shù)學(xué)優(yōu)化模型的建立165
923實(shí)例167
93多雜質(zhì)單中間水道用水網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)方法173
931中間水道濃度的確定173
932各用水單元節(jié)水因子的計(jì)算178
933各單元進(jìn)水流率分配179
934實(shí)例180
94基于經(jīng)驗(yàn)規(guī)則的網(wǎng)絡(luò)調(diào)優(yōu)設(shè)計(jì)方法181
941問(wèn)題的提出181
942調(diào)優(yōu)設(shè)計(jì)的步驟與方法182
943實(shí)例188
95廢水再生循環(huán)水網(wǎng)絡(luò)195
951水網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)195
952水網(wǎng)絡(luò)的超結(jié)構(gòu)196
953數(shù)學(xué)優(yōu)化模型的建立197
954實(shí)例199
96具有中間水道的再生循環(huán)水網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)方法201
961再生濃度的確定201
962簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)方法203
963實(shí)例204
97廢水再生回用水網(wǎng)絡(luò)205
971一般優(yōu)化模型206
972考慮單元分解的中間水道再生回用水網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化211
973單元并聯(lián)分解的數(shù)學(xué)模型211
974單元串聯(lián)分解的數(shù)學(xué)模型215
98混合結(jié)構(gòu)水網(wǎng)絡(luò)218
981具有混合結(jié)構(gòu)的水回用網(wǎng)絡(luò)與超結(jié)構(gòu)219
982數(shù)學(xué)優(yōu)化模型的建立220
983實(shí)例222
參考文獻(xiàn)228
10通過(guò)改變工藝節(jié)水減排229
101概述229
102極限濃度改變的方向分析229
1021增大跨越夾點(diǎn)單元的進(jìn)出口濃度230
1022減小跨越夾點(diǎn)單元的進(jìn)出口濃度230
1023改變夾點(diǎn)左側(cè)單元的進(jìn)出口濃度232
1024改變夾點(diǎn)右側(cè)單元的進(jìn)出口濃度232
103雜質(zhì)負(fù)荷改變的方向分析233
1031減小夾點(diǎn)左側(cè)用水單元的雜質(zhì)負(fù)荷233
1032減小夾點(diǎn)右側(cè)用水單元的雜質(zhì)負(fù)荷233
104節(jié)水工藝的采用235
1041空冷代替水冷235
1042汽化冷卻與水冷卻235
1043干法熄焦與濕法熄焦236
參考文獻(xiàn)236
11水系統(tǒng)集成優(yōu)化的工業(yè)應(yīng)用實(shí)例237
111水中雜質(zhì)種類(lèi)與極限濃度的確定237
112某氯堿廠水系統(tǒng)集成優(yōu)化238
1121現(xiàn)行水系統(tǒng)概況238
1122現(xiàn)行水系統(tǒng)用水狀況分析238
1123水系統(tǒng)集成優(yōu)化方案240
1124節(jié)水成效243
113某催化劑廠水系統(tǒng)集成優(yōu)化243
1131現(xiàn)行水系統(tǒng)概況243
1132初始水網(wǎng)絡(luò)的生成245
1133廢水回用方案的可行性實(shí)驗(yàn)245
1134實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析246
114某煉油廠水系統(tǒng)集成優(yōu)化248
1141現(xiàn)行水系統(tǒng)概況248
1142現(xiàn)行水系統(tǒng)用水狀況分析249
1143水系統(tǒng)集成優(yōu)化方案249
115某合成氨廠水系統(tǒng)集成優(yōu)化253
1151現(xiàn)行水系統(tǒng)概況253
1152現(xiàn)行水系統(tǒng)用水狀況分析254
1153水系統(tǒng)集成優(yōu)化方案255
116某氧化鋁廠水系統(tǒng)集成優(yōu)化261
1161現(xiàn)行水系統(tǒng)概況261
1162水系統(tǒng)集成優(yōu)化方案262
117某造紙廠水系統(tǒng)集成優(yōu)化267
1171現(xiàn)行水系統(tǒng)概況267
1172關(guān)鍵雜質(zhì)濃度的測(cè)定268
1173水系統(tǒng)集成優(yōu)化方案268
118某啤酒廠水系統(tǒng)集成優(yōu)化273
1181現(xiàn)行水系統(tǒng)概況273
1182現(xiàn)行水系統(tǒng)用水狀況分析273
1183水系統(tǒng)集成優(yōu)化方案274
1184對(duì)水系統(tǒng)進(jìn)行直接水回用的分析277
1185考慮直接水回用的節(jié)水成效279
參考文獻(xiàn)279
12間歇用水網(wǎng)絡(luò)的集成與優(yōu)化280
121概述280
122間歇用水網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)及其集成方法280
1221間歇用水網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)280
1222間歇用水系統(tǒng)的緩沖儲(chǔ)罐281
1223間歇用水系統(tǒng)的再生循環(huán)與再生回用282
1224間歇用水系統(tǒng)的調(diào)度優(yōu)化282
123間歇用水系統(tǒng)操作周期的優(yōu)化283
1231概述283
1232問(wèn)題的描述283
1233用水系統(tǒng)的超結(jié)構(gòu)模型284
1234數(shù)學(xué)規(guī)劃模型284
1235計(jì)算實(shí)例285
124廢水直接回用的間歇用水網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化288
1241具有中央儲(chǔ)罐的間歇用水網(wǎng)絡(luò)288
1242數(shù)學(xué)規(guī)劃模型288
1243單雜質(zhì)用水網(wǎng)絡(luò)的實(shí)例290
1244多雜質(zhì)用水網(wǎng)絡(luò)的實(shí)例293
125間歇用水系統(tǒng)與集中再生單元的協(xié)調(diào)優(yōu)化295
1251問(wèn)題的提出295
1252超結(jié)構(gòu)模型296
1253間歇用水網(wǎng)絡(luò)中時(shí)間節(jié)點(diǎn)的劃分296
1254新鮮水量、再生水流率和儲(chǔ)罐容積的最小化297
1255計(jì)算實(shí)例302
126多雜質(zhì)間歇用水系統(tǒng)的并聯(lián)連續(xù)再生循環(huán)305
1261問(wèn)題的提出305
1262超結(jié)構(gòu)模型305
1263數(shù)學(xué)規(guī)劃模型306
1264計(jì)算實(shí)例309
127間歇用水系統(tǒng)的近優(yōu)化運(yùn)行與操作窗口312
1271操作窗口312
1272間歇用水的操作窗口及其獲取方法313
1273計(jì)算實(shí)例314
參考文獻(xiàn)316
13市政用水網(wǎng)絡(luò)的集成與優(yōu)化317
131市政用水節(jié)水概述317
132市政用水網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)318
133市政用水網(wǎng)絡(luò)的集成優(yōu)化模型319
1331城市區(qū)域水回用網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)與用水單元的超結(jié)構(gòu)319
1332半連續(xù)的間歇用水單元水回用網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型320
134市政用水網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的實(shí)例321
1341用水時(shí)段的劃分321
1342用水單元極限數(shù)據(jù)的獲得322
1343模型的求解結(jié)果與分析325
參考文獻(xiàn)325
14作為能量載體的用水系統(tǒng)優(yōu)化327
141通過(guò)能量系統(tǒng)優(yōu)化減少蒸汽和冷卻水用量327
142冷卻器網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化327
1421循環(huán)水系統(tǒng)及并聯(lián)設(shè)計(jì)的冷卻器網(wǎng)絡(luò)327
1422串聯(lián)設(shè)計(jì)的冷卻器網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)化的夾點(diǎn)法329
1423循環(huán)冷卻水最小目標(biāo)值的確定331
1424采用水夾點(diǎn)法設(shè)計(jì)最大回用冷卻器網(wǎng)絡(luò)336
1425無(wú)夾點(diǎn)時(shí)冷卻水網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)339
1426采用數(shù)學(xué)規(guī)劃法設(shè)計(jì)循環(huán)冷卻水網(wǎng)絡(luò)342
1427具有中間水道的循環(huán)水網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)347
143冷凝水的回收349
144改直流水為循環(huán)水350
145循環(huán)水的節(jié)水措施351
1451減少循環(huán)水在循環(huán)過(guò)程中的損失351
1452合理控制循環(huán)水溫升351
1453循環(huán)水循環(huán)倍率的合理確定352
1454循環(huán)水的混合補(bǔ)水方式352
參考文獻(xiàn)353
15考慮能量性能的水系統(tǒng)集成354
151問(wèn)題的提出354
152換熱網(wǎng)絡(luò)的超結(jié)構(gòu)及約束條件354
153水系統(tǒng)與能量系統(tǒng)同步優(yōu)化的多目標(biāo)規(guī)劃數(shù)學(xué)模型356
1531總新鮮水用量為主目標(biāo)356
1532公用工程用量為主目標(biāo)357
1533以系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性為總目標(biāo)358
1534水系統(tǒng)與能量系統(tǒng)同步優(yōu)化計(jì)算實(shí)例359
154具有較好能量特性的水網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)359
1541水網(wǎng)絡(luò)能量性能差異的物理原因分析360
1542具有較好能量性能的水網(wǎng)絡(luò)的特性362
155具有較好能量性能的初始水網(wǎng)絡(luò)的生成362
156水網(wǎng)絡(luò)能量性能的調(diào)優(yōu)365
1561非等溫混合對(duì)網(wǎng)絡(luò)能量性能的影響365
1562以不增加公用工程量為目標(biāo)的混合規(guī)則366
1563具體調(diào)優(yōu)方法368
157具有較好能量特性的水網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)實(shí)例368
1571利用改進(jìn)后的水網(wǎng)絡(luò)模型和換熱網(wǎng)絡(luò)模型相結(jié)合方法369
1572利用改進(jìn)后的具有較優(yōu)能量特性的水網(wǎng)絡(luò)模型方法372
參考文獻(xiàn)373
16廢水的再生處理技術(shù)374
161廢水的特性與再生處理374
1611廢水的特性374
1612廢水的再生處理方法與分級(jí)376
1613廢水處理流程的確定376
162廢水的再生處理方法378
1621物理法378
1622化學(xué)法381
1623 物理化學(xué)法384
1624生物法386
參考文獻(xiàn)389
附錄390
A水系統(tǒng)集成優(yōu)化對(duì)水平衡測(cè)試和水質(zhì)調(diào)查的要求390
A1水平衡測(cè)試和水質(zhì)調(diào)查的重要性390
A2水平衡測(cè)試表390
A21水的分類(lèi)與定義390
A22水平衡測(cè)試表391
A23水平衡測(cè)試表的填寫(xiě)說(shuō)明391
A3水質(zhì)調(diào)查與估計(jì)394
A31企業(yè)中需測(cè)試水質(zhì)的水流股394
A32水質(zhì)的預(yù)估394
A33極限水?dāng)?shù)據(jù)估計(jì)的簡(jiǎn)化方法394
A34水質(zhì)調(diào)查表394
B《用水網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與優(yōu)化》軟件介紹395