科技厅项目汇报.ppt

1、1,吉林省科技发展计划项目,汇报人: 栾国颜,工业用水和废水系统集成优化研究,2,研究内容和创新点,课题的背景及意义,预期目标和技术应用前景,实施方案,国内、外研究现状和趋势,研究条件及前期工作,3,1、课题的背景及意义,地球上所有的水中，只有2.5%为淡水,全世界每年排放工业废水426亿吨,可供人类使用的1/3水资源受到污染,12亿人由于缺乏净水而陷入困境,4,1、课题的背景及意义,人均水资源占有率为世界平均水平的 1/4,全国700余条大、中河流近1/2被污染,50%的城市地下水被污染,发改委提出“量水而行”,5,1、课题的背景及意义,工业用水增长快 8.5% 20%,水利用率水平低，每万

2、元增加值需水量为日本18倍美国25倍,节水减排刻不容缓,工业污水排放量大占全国总排放量的49%,6,1、课题的背景及意义,7,2、国内、外研究现状和趋势,2.1 水网络系统的发展,8,2、国内、外研究现状和趋势,2.1 水网络系统的发展,9,2、国内、外研究现状和趋势,2.1 水网络系统的发展,10,2、国内、外研究现状和趋势,2.1 水网络系统的发展,11,2、国内、外研究现状和趋势,2.1 水网络系统的发展,12,2、国内、外研究现状和趋势,2.2 水网络系统集成技术,94 年Wang和Smith 水夹点技术,1,90年代-21世纪 数学规划法,2,2000年，冯霄教授和Seider教授

3、中间水道的新的水回用模式,3,水夹点技术 优点：对单组分系统而言，可以求得全局最优解； 缺点：对较复杂的系统应用难度较大。,数学规划法是基于对用水系统所建立的超结构模型。超结构是指能涵盖用水系统所有可能网络结构的模型。用水单元的超结构简化模型,数学规划法 优点：方法严谨，实用性强。 缺点：建模及计算过程复杂，有时得不到最优解,中间水道：指水的杂质含量介于新鲜水和排放废水之间,中水道技术 优点：设计、运行、控制简便；显著增加网络柔性。 缺点：新鲜水用量略高于常规水网络。,13,2、国内、外研究现状和趋势,2.3 水网络系统集成技术发展,考虑到这 3种水网络优化技术的优缺点，近年来的研究、应用中有

4、将这些方法结合起来使用，发挥它们各自的优点的趋势。,14,3、,3.1 研究团队,研究条件及前期工作,科研团队成员6人 其中博士3人，硕士3人，每年还有数十名研究生参与科研工作，技术力量雄厚。,项目：主持和完成吉林省科技厅项目2项、教育厅项目2项；,获奖：吉林省科技进步一等奖（第2完成人）、二等奖（第4完成人）各1次,课题负责人，1964年生，博士，教授，主要从事化工过程传质和优化节能方面研究。,论文：以第一作者发表论文20余篇，国际会议论文2篇，SCI收录1篇，Ei收录5篇。,15,3、,3.2 前期工作,研究条件及前期工作,2005年本课题组已完成工业用水网络的设计研究，并完成学校级科研课

5、题水夹 点技术应用研究，为本项目开展奠定基础。并为在吉化电石厂节水提供研究方案。,16,4、研究内容和创新点,4.1 研究内容,目前 实际工厂操作都是先通过有回用的用水网络设计减少新鲜水使用量和废水排放量，再通过分布式废水处理网络使废水中污染物浓度达到排放标准。主要研究方法仍然是水夹点技术或数学规划法，但局限性已经很明显。 本研究将夹点技术法与数学规划法相结合，利用夹点分析的结果对数学模型进行简化，降维，完成构造具有最佳水分配方式用水网络的数学模型和求解。同时对于复杂的非凸模型寻求新的求解方法。,17,4、研究内容和创新点,4.2 技术关键和创新点,夹点技术法与数学规划法相结合，利用夹点分析的

6、结果对数学模型进行简化 、降维，完成构造具有最佳水分配方式用水网络的数学模型和求解， 难于确定最优解水网络，采用水夹点技术与中间水道技术设计求解,1,采用自适应模拟遗传算法求解水非凸性网络设计问题,2,18,5、实施方案,夹点技术建立过程使用新鲜水、排放废水和回用的各种可能匹配方案的用水 网络模型，排除一些不合理的结构，简化水网络超结构模型、使求解变得容易,1,利用数学规划法获取模型的最优解，对于无法获得最优解用水网络 采用中间水道技术处理。,2,研究同步设计废水处理网络，探索自适应模拟遗传算法求解,3,19,6、预期目标和技术应用前景,我国石化企业： 吨油加工平均消耗水量是国外先进水平的 吨油加工平均污水排放量是国外先进水平的 因素：除了管理水平、工艺路线、设备外等，水网络集成优化设计，造成大量排放污水，并补充等量新鲜水是主要因素,5倍,12倍,为工业企业用水和废水最小化提供一套通用的解决方案和设计方法，实现节水减排目标 提供以下材料： 1.研究报告 2.实例研究方案 3.发表科研论文2篇,水夹点技术在国外已经成功地应用于一些炼油化工企业中，节水率达2030%， 英国Monsonto公司1995年