水系统集成优化：节水减排的系统综合方法 第二版 [冯霄 等编] 2012年版

水系统集成优化：节水减排的系统综合方法 第二版
作者：冯霄 等编
出版时间： 2012年版
内容简介
　　本书系统介绍了水系统集成的理论、方法及应用。介绍了单杂质水系统基于图示法的水夹点技术和常规水网络的废水直接回用系统的数学规划方法，并给出了考虑网络结构、网络柔性及不确定性等因素时的集成策略。阐述了具有常规水网络的废水再生循环和再生回用系统的优化方法。详细阐述了具有中间水道的水网络结构的水系统集成优化新方法，并给出了废水直接回用系统、废水再生循环系统和废水再生回用系统的数学规划方法以及调优策略。通过水夹点图分析了如何合理设置节水工艺以取得进一步节水减排效果的方法。结合作者的理论研究与工业实践，给出了八个水系统集成优化的工业应用实例。作者还将水系统集成技术应用于市政用水网络的集成优化中。阐述了考虑作为能量载体的蒸汽和循环冷却水的节约方法；阐述了水系统与能量系统同步优化的多目标规划数学方法和实例分析方法。最后简要介绍了一些典型的废水再生或处理技术。 本书不仅可作为工程技术人员节水减排的参考书，也可作为化工、环境和土木及其相关专业学生的教材。读者对象： 本书不仅可作为工程技术人员节水减排的参考书，也可作为化工、环境和土木及其相关专业学生的教材。
目录
1绪论001
11水资源利用的挑战与对策001
111水资源的危机001
112水资源的消耗004
113水污染的加剧005
114面临的挑战和对策006
12节水减排的技术途径007
13水系统集成的方法与技术009
参考文献011
2基本概念013
21用水单元模型013
211用水单元物理模型013
212水量和杂质的质量衡算013
22水源与水阱014
23极限水数据014
24极限水曲线与极限水复合曲线015
241极限水曲线015
242极限水复合曲线016
25供水线与水夹点017
26用水单元的分解017
27废水直接回用、再生回用与再生循环018
271废水直接回用018
272废水再生回用018
273废水再生循环019
28图示法与数学规划法019
参考文献019
3单杂质废水直接回用水系统的水夹点技术020
31废水直接回用系统最小新鲜水目标的确定020
311图示法020
312问题表法020
32夹点的意义022
33废水直接回用水网络的设计022
331用水网络的描述022
332最大传质推动力法024
333最小匹配数法026
34改进的极限水曲线030
341具有水损失的用水过程030
342具有水生成的用水过程031
343具有多股水源进料的用水过程032
35同时确定直接回用水系统目标值和网络设计033
351单水源固定流率问题033
352单水源固定杂质负荷问题037
353多水源固定流率问题039
36多源水网络目标值的确定041
参考文献047
4单杂质废水再生循环水系统的水夹点法048
41废水再生循环系统最小新鲜水和再生水目标的确定048
411三种典型的用水系统048
412再生循环系统的最小新鲜水目标值049
413再生循环系统的最优再生后浓度050
414再生循环系统的最小再生水流率目标值053
415再生循环系统的最优再生浓度054
416再生后浓度对再生浓度的影响057
417最小再生水流率和最优再生浓度的计算公式059
418采用问题表法确定再生循环系统的目标值062
42废水再生循环水网络的设计063
43废水零排放理论及应用066
431不考虑水损失的零排放水系统066
432考虑水损失的零排放水系统067
433某氧化铝厂水系统零排放分析073
44改进问题表法确定多水源再生循环水网络目标值076
45总水网络合成079
451同时确定再生循环水网络目标值和网络设计079
452确定最小处理流率目标值082
453总水网络合成步骤084
454案例分析085
参考文献090
5单杂质废水再生回用水系统的水夹点法092
51完全再生回用与部分再生回用092
52用水系统1的优化092
53用水系统2的优化095
54用水系统3的优化096
55通用计算公式098
56问题表法099
57废水再生回用水网络的设计100
参考文献104
6多杂质废水直接回用的最优常规水网络105
61概述105
62废水直接回用常规水网络的超结构105
63单杂质水系统的设计方法106
631有关定义106
632最优性必要条件106
633算法设计107
64单杂质系统与多杂质系统的比较108
65多杂质水系统的数学规划法109
651非线性数学模型109
652数学模型的求解110
66考虑最简网络结构的水系统集成113
661优化新鲜水用量113
662优化连接数114
663数学模型的求解116
664实例116
67考虑系统结构柔性的水系统集成117
671水网络柔性的评价指标118
672水网络系统的柔性化合成方法118
673实例研究119
68考虑不确定性的水系统集成122
681水网络的扰动工况及其超结构122
682考虑不确定性的用水网络的优化设计步骤123
683模型的求解126
684实例分析126
参考文献133
7多杂质废水再生循环的最优常规水网络134
71概述134
72废水再生循环常规水网络的超结构134
721用水单元的假定134
722再生循环网络的超结构134
73废水再生循环常规水网络的数学模型135
731优化新鲜水用量135
732优化再生水流率137
733优化杂质再生负荷138
74实例研究139
参考文献144
8多杂质废水再生回用的最优常规水网络145
81概述145
82用水单元分解对水系统的影响146
821用水单元按质量负荷分解146
822用水单元按浓度区间分解147
823分解对再生回用水系统的影响147
83废水再生回用常规水网络的超结构149
84废水再生回用常规水网络优化的数学模型150
841新鲜水流率的优化150
842再生水流率的优化152
843再生杂质负荷的优化152
844模型的应用153
85实例分析153
参考文献162
9具有中间水道的水网络集成163
91具有中间水道水网络结构的提出及特点163
911常规水网络存在的问题163
912具有中间水道水网络的结构163
913具有中间水道水网络的特点164
92废水直接回用水网络的数学规划法164
921水网络的超结构164
922数学优化模型的建立165
923实例167
93多杂质单中间水道用水网络的简化设计方法173
931中间水道浓度的确定173
932各用水单元节水因子的计算178
933各单元进水流率分配179
934实例180
94基于经验规则的网络调优设计方法181
941问题的提出181
942调优设计的步骤与方法182
943实例188
95废水再生循环水网络195
951水网络结构195
952水网络的超结构196
953数学优化模型的建立197
954实例199
96具有中间水道的再生循环水网络的简化设计方法201
961再生浓度的确定201
962简化设计方法203
963实例204
97废水再生回用水网络205
971一般优化模型206
972考虑单元分解的中间水道再生回用水网络优化211
973单元并联分解的数学模型211
974单元串联分解的数学模型215
98混合结构水网络218
981具有混合结构的水回用网络与超结构219
982数学优化模型的建立220
983实例222
参考文献228
10通过改变工艺节水减排229
101概述229
102极限浓度改变的方向分析229
1021增大跨越夹点单元的进出口浓度230
1022减小跨越夹点单元的进出口浓度230
1023改变夹点左侧单元的进出口浓度232
1024改变夹点右侧单元的进出口浓度232
103杂质负荷改变的方向分析233
1031减小夹点左侧用水单元的杂质负荷233
1032减小夹点右侧用水单元的杂质负荷233
104节水工艺的采用235
1041空冷代替水冷235
1042汽化冷却与水冷却235
1043干法熄焦与湿法熄焦236
参考文献236
11水系统集成优化的工业应用实例237
111水中杂质种类与极限浓度的确定237
112某氯碱厂水系统集成优化238
1121现行水系统概况238
1122现行水系统用水状况分析238
1123水系统集成优化方案240
1124节水成效243
113某催化剂厂水系统集成优化243
1131现行水系统概况243
1132初始水网络的生成245
1133废水回用方案的可行性实验245
1134实验结果分析246
114某炼油厂水系统集成优化248
1141现行水系统概况248
1142现行水系统用水状况分析249
1143水系统集成优化方案249
115某合成氨厂水系统集成优化253
1151现行水系统概况253
1152现行水系统用水状况分析254
1153水系统集成优化方案255
116某氧化铝厂水系统集成优化261
1161现行水系统概况261
1162水系统集成优化方案262
117某造纸厂水系统集成优化267
1171现行水系统概况267
1172关键杂质浓度的测定268
1173水系统集成优化方案268
118某啤酒厂水系统集成优化273
1181现行水系统概况273
1182现行水系统用水状况分析273
1183水系统集成优化方案274
1184对水系统进行直接水回用的分析277
1185考虑直接水回用的节水成效279
参考文献279
12间歇用水网络的集成与优化280
121概述280
122间歇用水网络的特点及其集成方法280
1221间歇用水网络的特点280
1222间歇用水系统的缓冲储罐281
1223间歇用水系统的再生循环与再生回用282
1224间歇用水系统的调度优化282
123间歇用水系统操作周期的优化283
1231概述283
1232问题的描述283
1233用水系统的超结构模型284
1234数学规划模型284
1235计算实例285
124废水直接回用的间歇用水网络优化288
1241具有中央储罐的间歇用水网络288
1242数学规划模型288
1243单杂质用水网络的实例290
1244多杂质用水网络的实例293
125间歇用水系统与集中再生单元的协调优化295
1251问题的提出295
1252超结构模型296
1253间歇用水网络中时间节点的划分296
1254新鲜水量、再生水流率和储罐容积的最小化297
1255计算实例302
126多杂质间歇用水系统的并联连续再生循环305
1261问题的提出305
1262超结构模型305
1263数学规划模型306
1264计算实例309
127间歇用水系统的近优化运行与操作窗口312
1271操作窗口312
1272间歇用水的操作窗口及其获取方法313
1273计算实例314
参考文献316
13市政用水网络的集成与优化317
131市政用水节水概述317
132市政用水网络的特点318
133市政用水网络的集成优化模型319
1331城市区域水回用网络的特点与用水单元的超结构319
1332半连续的间歇用水单元水回用网络优化模型320
134市政用水网络优化的实例321
1341用水时段的划分321
1342用水单元极限数据的获得322
1343模型的求解结果与分析325
参考文献325
14作为能量载体的用水系统优化327
141通过能量系统优化减少蒸汽和冷却水用量327
142冷却器网络的优化327
1421循环水系统及并联设计的冷却器网络327
1422串联设计的冷却器网络的最优化的夹点法329
1423循环冷却水最小目标值的确定331
1424采用水夹点法设计最大回用冷却器网络336
1425无夹点时冷却水网络的设计339
1426采用数学规划法设计循环冷却水网络342
1427具有中间水道的循环水网络结构347
143冷凝水的回收349
144改直流水为循环水350
145循环水的节水措施351
1451减少循环水在循环过程中的损失351
1452合理控制循环水温升351
1453循环水循环倍率的合理确定352
1454循环水的混合补水方式352
参考文献353
15考虑能量性能的水系统集成354
151问题的提出354
152换热网络的超结构及约束条件354
153水系统与能量系统同步优化的多目标规划数学模型356
1531总新鲜水用量为主目标356
1532公用工程用量为主目标357
1533以系统经济性为总目标358
1534水系统与能量系统同步优化计算实例359
154具有较好能量特性的水网络的特点359
1541水网络能量性能差异的物理原因分析360
1542具有较好能量性能的水网络的特性362
155具有较好能量性能的初始水网络的生成362
156水网络能量性能的调优365
1561非等温混合对网络能量性能的影响365
1562以不增加公用工程量为目标的混合规则366
1563具体调优方法368
157具有较好能量特性的水网络设计实例368
1571利用改进后的水网络模型和换热网络模型相结合方法369
1572利用改进后的具有较优能量特性的水网络模型方法372
参考文献373
16废水的再生处理技术374
161废水的特性与再生处理374
1611废水的特性374
1612废水的再生处理方法与分级376
1613废水处理流程的确定376
162废水的再生处理方法378
1621物理法378
1622化学法381
1623 物理化学法384
1624生物法386
参考文献389
附录390
A水系统集成优化对水平衡测试和水质调查的要求390
A1水平衡测试和水质调查的重要性390
A2水平衡测试表390
A21水的分类与定义390
A22水平衡测试表391
A23水平衡测试表的填写说明391
A3水质调查与估计394
A31企业中需测试水质的水流股394
A32水质的预估394
A33极限水数据估计的简化方法394
A34水质调查表394
B《用水网络设计与优化》软件介绍395