專利名稱：基于中間水道雜質濃度確定的方法及水網(wǎng)絡的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于過程系統(tǒng)集成技術，特別涉及一種基于中間水道雜質濃度確定的方法及中間水道網(wǎng)絡結構。
為達到上述目的本發(fā)明采用基于中間水道雜質濃度確定的方法是1)首先計算每個單元全部采用新鮮水時所需要的水量，即該單元的最大用水量 FW,iMax=MaxsMi,sCOUT,i,sMax]]>即各組分污染物負荷Mi，s與其極限出口濃度 比值的最大值，s是組分號，i是單元號；2)計算整個網(wǎng)絡的節(jié)水潛力ΔFW，即整個網(wǎng)絡的最大用水量與目標用水量的差值；3)對各用水單元按其極限出口濃度由小到大進行排序；4)按排好的順序對最大用水量 進行累加，每累加一次計算累加值與節(jié)水潛力ΔFW的差值，當該差值的絕對值達到最小時，參與累加的所有單元各組分出口濃度的最大值決定了中間水道各組分的初始濃度；5)用得到的初始濃度構造網(wǎng)絡，根據(jù)中間水道內水的盈虧狀況，調整中間水道的濃度其中中間水道的累積水量為FM，cumFM，cum＝FIN，M-FOUT，MFIN，M和FOUT，M分別為進，出中間水道的水流率。
水網(wǎng)絡的構建方法為1)確定中間水道的濃度；2)計算每個用水單元的節(jié)水因子ηia.如果 至少一個組分s成立，或者 對所有組分s成立，其中，CM，s是中間水道第s種組分的濃度， 是第i個單元中第s種組分的極限進口濃度則ηi＝0b.對于其它情況ηi=FW,iMax-FW,iTFM,iT]]> 分別是設置中間水道后第i個單元從新鮮水道和中間水道的理論引水量，由下列公式計算①. 對所有組分s成立FM,iT=MaxsMi,sCOUT,i,sMax-CM,s]]>FW,iT=0]]>②. 對于至少一個組分s成立令di=MaxsCM,sCIN,i,sMax]]>Fi=MaxsMi,sCOUT,i,sMax-CM,sdi]]>則FM,iT=1diFi]]>FW,iT=di-1diFi]]>3)按節(jié)水因子由大到小為各單元分配進水，優(yōu)先從中間水道引水，如果不足則由新鮮水道補充，從而建立整個用水網(wǎng)絡。
本發(fā)明的另一特點是各單元進水的流率分配即從新鮮水道與中間水道的實際引水量FW，i，F(xiàn)M，i計算方法為
a.ηi≤ 0FW,i=FW,iMax]]>FM，i＝0b.ηi＞0通過計算各單元從新鮮水道與中間水道的理論引水量，然后把 與中間水道內的累積水量FM，cum進行比較，如果 ，則實際引水量等于理論引水量；如果 ，則按下列公式計算FM，i與FW，iFM，i＝FM，cumFW,i=MaxsMi,s-FM,cum(COUT,i,sMax-CM,s)COUT,i,sMax.]]>由于本發(fā)明采用了基于中間水道雜質濃度確定的方法，確定了中間水道的雜質，通過在網(wǎng)絡中設置中間水道避免了用水單元之間直接相連，簡化了水網(wǎng)絡的設計與控制，得到了具有較大彈性的網(wǎng)絡結構，而且取得較好的節(jié)水效果。
中間水道濃度的確定1)首先計算每個單元全部采用新鮮水時所需要的水量，即該單元的最大用水量 (i是單元號)FW,iMax=MaxsMi,sCOUT,i,sMax]]>即各組分污染物負荷Mi，s與其極限出口濃度 比值的最大值，s是組分號；其中污染物負荷是指一個單元中單位時間內需要移除的污染物的質量；極限進，出口濃度通常由一系列的可能因素共同決定最小傳質推動力，最大溶解度，避免固體沉積的設備流率，設備泡沫堵塞，腐蝕等。
2)計算整個網(wǎng)絡的節(jié)水潛力ΔFW，即整個網(wǎng)絡的最大用水量(各單元最大用水量之和)與目標用水量(全系統(tǒng)廢水回用率達到最大時的用水量)的差值；3)對各用水單元按其極限出口濃度由小到大進行排序；4)按排好的順序對最大用水量 進行累加，每累加一次計算累加值與節(jié)水潛力ΔFW的差值，當該差值的絕對值達到最小時，參與累加的所有單元各組分出口濃度的最大值決定了中間水道各組分的初始濃度；用得到的初始濃度構造網(wǎng)絡，根據(jù)中間水道內水的盈虧狀況即中間水道累積水量的大小，調整中間水道的濃度其中中間水道的累積水量FM，cumFM，cum＝FIN，M-FOUT，MFIN，M和FOUT，M分別為進，出中間水道的水流率。水網(wǎng)絡構造方法1)確定中間水道的濃度；2)計算每個用水單元的節(jié)水因子ηia.如果 對于至少一個組分s成立，或者 對所有組分s成立，其中CM，s是中間水道第s種組分的濃度， 是第i個單元中第s種組分的極限進口濃度則ηi＝0b.對于其它情況ηi=FW,iMax-FW,iTFM,iT]]> 分別是設置中間水道后第i個單元從新鮮水道和中間水道的理論引水量，由下列公式計算①. 對所有組分s成立FM,iT=MaxsMi,sCOUT,i,sMax-CM,s]]>FW,iT=0]]>②. 對于至少一個組分s成立令di=MaxsCM,sCIN,i,sMax]]>Fi=MaxsMi,sCOUT,i,sMax-CM,sdi]]>則FM,iT=1diFi]]>FW,iT=di-1diFi]]>3)按節(jié)水因子由大到小為各單元分配進水，優(yōu)先從中間水道引水，如果不足則由新鮮水道補充，從而建立整個用水網(wǎng)絡。
各單元進水的流率分配即從新鮮水道與中間水道的實際引水量FW，i，F(xiàn)M，i計算方法如下a.ηi≤0FW,i=FW,iMax]]>FM，i＝0b.ηi＞0
通過計算各單元從新鮮水道與中間水道的理論引水量，然后把 與中間水道內的累積水量FM，cum進行比較，如果 ，則實際引水量等于理論引水量；如果 ，則按下列公式計算FM，i與FW，iFM，i＝FM，cumFW,i=MaxsMi,s-FM,cum(COUT,i,sMax-CM,s)COUT,i,sMax]]>節(jié)水因子是指某一用水單元從中間水道引入單位水量可以節(jié)約的新鮮水量。節(jié)水因子是對某一用水單元而言的，節(jié)水因子越大的單元引入等量中間水道的水達到的節(jié)水效果越好，所以中間水道的水應該優(yōu)先由節(jié)水因子較大的單元使用，特別是在其水量不足的情況下。
參見附圖
，本發(fā)明包括新鮮水道1，中間水道2，廢水道3，其濃度分別為CW、CM、CE，累積水量分別為FW、ΔFM、FE。在圖中用標有數(shù)字的方框代表各用水單元，該用水單元各組分的極限進口濃度大于或等于方框左邊水道的相應濃度，低于方框右邊水道的相應濃度，用箭頭代表各用水單元的進、出口流股。
1)如果在網(wǎng)絡設計完成后，中間水道2內水有剩余，則可以在向中間水道2供水的單元中減少一個極限出口濃度較高且新鮮水折合用量接近中間水道2剩余水量(按吸取污染物的能力折合)的單元，用余下水源各組分濃度的最大值作為更新后中間水道各組分的濃度。用更新后的值再次建立網(wǎng)絡并與原來的網(wǎng)絡作比較，新鮮水用量少者的中間水道濃度即為最終濃度。
2)如果在網(wǎng)絡設計完成后，中間水道2內水有短缺，需要用新鮮水補充，則可以從原不向中間水道2供水的單元中，選擇極限出口濃度最接近中間水道2濃度的一個單元，讓其向中間水道2供水，以增加中間水道2的水量。用增加該單元后所有供水源各組分濃度的最大值最為更新后中間水道2各組分的濃度。用更新后的值再次建立網(wǎng)絡并與原來的網(wǎng)絡作比較，新鮮水用量少者的中間水道2濃度即為最終濃度。
3)如果中間水道中的水恰好用完，此時初值即為終值。
水網(wǎng)絡中設有新鮮水道1，中間水道2和廢水道3，所謂的中間水道2是指水中雜質濃度介于新鮮水和排放廢水之間的水道，它源于一些用水單元的具有較低雜質濃度的廢水排放，又用于另一些可用較高雜質濃度的水的用水單元?；谥兴赖乃W(wǎng)絡結構，就是通過在水系統(tǒng)中設置一個或多個中間水道2，所有用水單元都同新鮮水道1、中間水道2、廢水道3中的一些水道相連，從其中一些取水，向其中之一排水?？梢姡谥兴赖乃W(wǎng)絡系統(tǒng)，可以簡化設計方案，容易進行操作和水質控制。
對于每一用水單元，若其“節(jié)水因子”大于0，則可從中間水道引水，不足部分用新鮮水補充；若其“節(jié)水因子”小于或等于0，則只能從新鮮水道引水。若某一單元各組分出口濃度都小于或等于中間水道相應組分的濃度，則該單元的出水可作為中間水道的進水，其余單元的出水進入廢水道。各單元的進，出口濃度需要用新鮮水調節(jié)以使其不超過極限進，出口濃度。
在工業(yè)企業(yè)中采用具有中間水道結構的水網(wǎng)絡，其關鍵在于確定中間水道數(shù)目和各級中間水道的雜質濃度。因為工業(yè)企業(yè)中各用水單元對水量和水質有不同的要求。只有正確確定水道的雜質濃度，才能在盡可能少的水道下取得盡可能大的節(jié)水效果。
權利要求
1.基于中間水道雜質濃度確定的方法，其特征在于1)首先計算每個單元全部采用新鮮水時所需要的水量，即該單元的最大用水量 FW,iMax=MaxsMi,sCOUT,i,sMax]]>即各組分污染物負荷Mi，s與其極限出口濃度 比值的最大值，s是組分號，i是單元號；2)計算整個網(wǎng)絡的節(jié)水潛力ΔFW，即整個網(wǎng)絡的最大用水量與目標用水量的差值；3)對各用水單元按其極限出口濃度由小到大進行排序；4)按排好的順序對最大用水量 進行累加，每累加一次計算累加值與節(jié)水潛力ΔFW的差值，當該差值的絕對值達到最小時，參與累加的所有單元各組分出口濃度的最大值決定了中間水道各組分的初始濃度；5)用得到的初始濃度構造網(wǎng)絡，根據(jù)中間水道內水的盈虧狀況，調整中間水道的濃度其中中間水道的累積水量為FM，cumFM，cum＝FIN，M-FOUT，MFIN，M和FOUT，M分別為進，出中間水道的水流率。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于中間水道雜質濃度確定的方法構建的水網(wǎng)絡，其特征在于1)確定中間水道的濃度；2)計算每個用水單元的節(jié)水因子ηia.如果 至少一個組分s成立，或者 對所有組分s成立，其中，CM，s是中間水道第s種組分的濃度， 是第i個單元中第s種組分的極限進口濃度則ηi＝0b.對于其它情況ηi=FW,iMax-FW,iTFM,iT]]> 分別是設置中間水道后第i個單元從新鮮水道和中間水道的理論引水量，由下列公式計算①. 對所有組分s成立FM,iT=MaxsMi,sCOUT,i,sMax-CM,s]]>FW,iT=0]]>②. 對于至少一個組分s成立令di=MaxsCM,sCIN,i,sMax]]>Fi=MaxsMi,sCOUT,i,sMax-CM,sdi]]>則FM,iT=1diFi]]>FW,iT=di-1diFi]]>3)按節(jié)水因子由大到小為各單元分配進水，優(yōu)先從中間水道引水，如果不足則由新鮮水道補充，從而建立整個用水網(wǎng)絡。
3.根據(jù)權利要求2所述的水網(wǎng)絡，其特征在于所說的各單元進水的流率分配即從新鮮水道與中間水道的實際引水量FIV，i，F(xiàn)M，i計算方法為a.ηi≤0FW,i=FW,iMax]]>FM，i＝0b.ηi＞0通過計算各單元從新鮮水道與中間水道的理論引水量，然后把 與中間水道內的累積水量FM，cum進行比較，如果 ，則實際引水量等于理論引水量；如果 ，則按下列公式計算FM，i與FW，iFM，i＝FM，cumFW,i=MaxsMi,s-FM,cum(COUT,i,sMax-CM,s)COUT,i,sMax.]]>
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于中間水道雜質濃度確定的方法及水網(wǎng)絡,首先計算每個單元全部采用新鮮水時所需要的水量;計算整個網(wǎng)絡的節(jié)水潛力;對各用水單元按其極限出口濃度由小到大進行排序;按排好的順序對最大用水量進行累加,計算累加值與節(jié)水潛力的差值,當該差值的絕對值達到最小時,參與累加的所有單元各組分出口濃度的最大值決定了中間水道各組分的初始濃度;用得到的初始濃度構造網(wǎng)絡,根據(jù)中間水道內水的盈虧狀況,調整中間水道的濃度。本發(fā)明通過在網(wǎng)絡中設置中間水道避免了用水單元之間直接相連,簡化了水網(wǎng)絡的設計與控制,得到了具有較大彈性的網(wǎng)絡結構。
文檔編號E03B7/02GK1381652SQ0211459
公開日2002年11月27日 申請日期2002年5月29日 優(yōu)先權日2002年5月29日
發(fā)明者馮霄, 王斌, 劉永忠 申請人:西安交通大學