北极星水处理网4月6日讯：污水处理工程设计能力提升系列课 线上课程火热报名中！5.12！火热报名中~第三届工业园区环境污染第三方治理专题研讨会污水处理工程设计能力提升系列课 线上课程火热报名中！5.12！火热报名中~第三届工业园区环境污染第三方治理专题研讨会

2019年，全国工业用水量为1 217.6 亿m³，占到全国用水总量的20.2%，万元工业增加值用水量为38.4 m³，超过了发达国家的2倍，与当前国际先进工业用水水平仍有较大的差距。工业节水是通过工业水的循环使用、串级使用、处理再用，来提高工业用水的效率，进一步降低工业用水量。

目前常规的用水网络的研究，主要集中在新鲜水用量优化方法上，包括水夹点法和数学规划法。

在1980年国外学者就首次将数学规划方法用于工业用水系统的用水优化配置，以实现工业水的串级使用。之后有研究者对传质型用水网络提出了一种利用杂质负荷曲线和供水负荷曲线的夹点来确定最小新鲜水用量的办法——水夹点法（water pinch）。

2002年，冯霄等将水夹点技术用于国内工业用水系统的分析中。针对水夹点方法在处理超结构水网络以及多杂质水系统优化问题中的不足，国内学者开展了多角度多层次的研究，不断地对水系统集成理论及方法进行完善。

刘永健等针对单组分杂质用水和废水处理网络同步集成优化问题，以最小总操作费用为目标，建立了非线性规划模型进行求解。

刘永忠等针对水系统集成优化中的新鲜水用量、用水系统的柔性和用水网络结构复杂程度三方面的目标，提出利用博弈理论对水网络优化方案分析的方法。

丁力等为了解决优化后的水网结构复杂的问题，建立了冷却塔循环水量最小、流股数最少的多目标水系统优化模型，能够得到结构相对简单的用水网络。

韩政针对循环冷却系统中回水重用问题，构建了最大回用冷却水为目标的水网优化模型。李爱红针对水网络中的多杂质问题，提出了具有再生单元的多杂质间歇过程用水水网络集成方法。

工业用水系统优化研究方面，前人主要围绕水质指标进行节水优化研究，弱化了各个用水单元的需水量以及排水量因素，得到的复杂水网络模型难于指导实践。

笔者针对前人研究中出现的不足，以整个工业水系统为研究对象，根据不同的用水功能将工业用水系统划分为若干个特定的子系统，通过构建基于各用水子系统的供需水关系的水系统优化模型，以用水成本最小为目标进行优化配置，运用沃格尔（Vogel）最佳路径分析方法求解最优水量分配方案，最后对节水优化带来的综合效益进行了分析。

 结 论

通过研究发现，对现有的工业用水系统进行用水、耗水水量分析，并进行节水改造是减少工业用水量的直接措施。

利用Vogel进行最佳路径分析，可对用水改造后的水网进行二次改造，让水尽量串级使用，达到能再用的水尽量拿来用的目的。

借助梯级用水的方法对案例企业分析得到，在3300 MW的总装机容量的热电厂中，实施梯级用水节水改造以及用水网络优化后每年可产生1252万元的利润，其中29%的利润贡献来自用水网络优化、71%来自节水改造。

本研究基于梯级用水，是对前人工业水系统集成优化理论的简化，针对工业系统中用新鲜水去稀释单元用水以及单元间配水成本消耗问题，以及基于杂质负荷优化得到的用水网络难于实现等问题，构建了简化的水网络用水运输模型，按照各单元间的配水成本进行水量的分配，在简化水系统优化过程的同时可以得到与当下用水系统更加贴合的水网结构。

本研究对于用水单元系统间的水串级使用难度使用配水成本进行刻画，存在很强的主观性，所以只适用于水系统的结构初步调整中，对于水量的实时调整需要结合实时的监测水质对单元间配水的难度进行刻画，如水质映射的配水成本函数。

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