[01229867]非稳态用水网络和废水处理网络的集成设计研究

水夹点技术作为一种有效的优化方法在用水网络优化、水源节约及废水减量等方面得到了很好的应用,收到良好的经济效益和环境效益。根据水夹点技术的基本原理、及网络优化设计方法,本研究利用工业换热网络 （Heat exchanger network,HEN） 的余热作为气隙式膜蒸馏（Air Gap Membrane Distillation,AGMD） 的热源,来代替膜蒸馏所要补给大部分的热量,来达到节省能源消耗的目的,进而节省生产成本。针对AGMD和HEN 的集成系统,以产生固定纯水量的最小成本为目标,在多级组件的AGMD系统中找到最佳的系统结构以及操作条件,再结合换热网络,用数学规划的方法来进行最优化设计。 本项目采用以理论分析和模型计算为主,试验为辅的研究方法,围绕数学模型的建立和求解,获得了以下成果： 1、建立了适合于系统设计的气隙式膜蒸馏的膜组件单元模型 2、建立了多级分离过程的膜蒸馏系统超结构模型。 3、提出膜蒸馏系统和工业热交换网络进行集成的策略和方法 本项目提出了膜蒸馏系统与热交换网络集成设计的方法。通过考察多种类型的热交换网络,总结了三种类型的集成系统。以年费用最小为目标对这三种集成系统进行优化设计,并且比较了它们的集成效果。结果表明利用热交换网络的余热作为膜蒸馏过程的能量来源,可以大量减少产水的成本。本研究成果可为膜蒸馏技术应用于大规模工业纯水生产提供支持,同时发展膜分离过程系统设计的理论和方法。 本项目根据用水网络设计的基本原理、及网络优化设计方法,研究了膜蒸馏系统与热交换网络集成设计问题。在膜蒸馏单元模型的建立,膜蒸馏系统的设计,膜蒸馏和换热网络集成系统的设计方面取得了一些研究成果,发表多篇论文。同时参加了国际会议,并在会上做报告,介绍研究成果。与预期计划和目标相比,本项目在用水网络设计方面没有开展太多研究,原因是项目实施过程中根据实际情况对研究内容进行了一些调整,但是本项目在换热网络的设计过程中借鉴了用水网络设计的概念和方法。对于非稳态过程的研究,目前已取得一些进展,今后将在本项目的基础上开展深入研究。