(一)水量平衡测试理论
水量平衡测试技术是指导企业生产装置用水单元节水的重要方法。该理论是通过企业用水现状调查,对各用水单元进行水量平衡测试,找出取水量、补充水量、复用水量、排水量、耗水量及渗漏水量之间的关系,绘制水量平衡图;开发查漏技术,建立快速有效的查漏方法,查找漏点并进行修复和改造;通过用水的合理化分析,制定有效的节水方案、措施及行业用水定额体系。但是,该理论仅限于单元节水研究,缺乏对系统的整体性优化研究。
(二)数学优化理论
从20世纪80年代起,国外对水的优化分配就已开始研究,但仅针对简单的单杂质系统。到目前数学优化理论有了较大发展。该方法是在工程师定义的约束条件下以产生新鲜水流量的最小值为目标函数的非线性规划。其主要内容是:建立结构模型,找出约束条件,形成数学模型,即非线性方程组,最后通过数学优化软件设计最优用水系统。该方法是处理多杂质和特殊模型的用水系统问题的有效工具,其中研究较多的有超结构模型等,其缺陷在于结构过于复杂。
(三)水夹点理论
1994年,英国:Manchster大学科学技术研究所的Y P Wang和Robin Smith等人在研究化工过程中废水最小化问题时,提出了水夹点技术。实际上水夹点技术是在Linnhoff和Umeda提出的用于系统热能回收的热夹点技术上,将过程集成技术应用于水系统而发展起来的。这种方法是通过构造浓度组合曲线找出夹点,计算新鲜水消耗的最小流量和废水产生的最小流量。依据系统所需的工艺水质和水量状况,通过将部分过程用水进行一水多用、循环复用、串联使用、或加水稀释后再用等,重新对水的流向和流量进行合理规划,从而实现整个系统新鲜水消耗的流量最小和废水产生流量最小。
与水量平衡测试理论相比,水夹点技术是着手于整个用水系统的优化研究,使整个用水系统的新鲜水用量和废水排放量达到最小化。但在实际操作中应考查水的pH值、进出水温、过程用水之间的距离及用水安全性等。其最大的缺陷是难以获得相关极限数据,工程应用难度较大,但可借鉴其节水思路。
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