《超滤水处理系统优化设计的研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《超滤水处理系统优化设计的研究（74页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、谨以此论文献给关心、帮助和支持我的人 商凤英 l | | | I _ | | | | | | | l | I Y 2 15 9 7 6 3 超滤水处理系统优化设计的研究 学位论文完成日期：血j 2 。 指导教师签字 答辩委员会成员签字 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得( 鎏! 塑超直基地噩噩挂 趔巨塑曲r 查拦亘至2 或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我同工 作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的晓明并表示谢意。
2、 学位论文作者签名：商风莛签字日期：砷肛年# 月占同 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，并同意以 下事项： l 、学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许 论文被查阅和借阅。 2 、学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以 采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权清华大学 “中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社”用于出版和编入C N K I 中国知识资源总 库，授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数 据库。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名
3、： 商凤莛 签字同期：触年Z 月 1 3 导师签字：序取李 签字日期：纰年占月，同 ! ! ! ! ! ! ! ! f ! ! ! ! ! ! ! 超滤水处理系统优化设计的研究 捅姜 水资源短缺和水污染己成为制约社会发展的世界性问题，多方面进1 亍治理 足解决水资源短缺问题的重要方法。随着人1 ：3 的增加和工业经济的发艉，X t f 刑 高质量水的需求越来越多，超滤膜技术替代传统预处理方法具有明显的应用优 势；另外，超滤在其他水处理方面的应熠电愈束愈广。f 划此，超滤技术在水处理 领域有着重要的应用价值。但L I 曲，超滤的技术经济指标和埋沧值= f J 比，还有 一定的差距，其工艺设计和系
4、统操作等仍确很大的待改进空问。随着新工艺的 不断出现，需要有新的模型对系统进行描述。膜污染是超滤技术应用时面临的 个关键问题，早期的研究缺乏对膜组件清洗更换问题的全面考虑。鉴于咀上 原因，本论文从系统工程角度出发，对超滤过程进行分析，采用数学规划方法 对超滤水处理系统的优化| 殳汁进行研究，得出了系统工艺流程的最优设计结 果。主要内容和结论如F ： 1 超滤水处理过程膜组件选型的研究。基r 超滤的基本原理和超滤水处理 系统的特征，依据微孔理沦建立丁超滤系统的单兀操作模錾! ，并给m 相关的经济 模型。考察了缎段超滤系统l ：岂流程，将超滤膜分为高通量膜和低通量膜两 种类型，在满足过程热力学和处
5、理要求等约束条件下，以年赞用最小为目标， 将问题表达为个非线性规茸l ( N L P ) ，运用G A M S 软件进行求解。结黪表明， 当进料液质量浓度商、产水水质要求低时，。卣选用高通量膜：当进车1 液质旨浓 度低、产水水质要求高时，直选川低通量膜。 2 超滤水处理系统中膜污染是应用中遇到的一个难题，对膜组件进行清洗 是防治超滤膜污染的芙键措施。本文对一绒一段超滤水处王| ! 系统r ”膜绀什的化 学清洗问题进行T 研究。改进J 膜污染模型，r i I 根掘膜组什的分离性能给 清沈依据，规划期为阳年，个川为个时段以规划期内总的操仆赞用堆小 为日标，将膜= + I f f l 化学清洗州机表
6、达为一个混合褴数非线。r I ：规划( M I N I 。P ) 问 题，通过求解优化获得了舰划期内膜组件的最佳清洗时机。实例结果表明，提 “j 的超滤膜组什的化学清洗策略和求解方法是可行的，与寅际7 L 产中】| ；! 组件的 清洗操作相。致。 3 考虑膜组件的更换问题，进一步列超滤水处理系统的优化没讣进行了研 究。以两年为姗划删，个月为一个时段，1 司时考虑曲年规划 】内超滤膜组l “ t 的清沈和更换情况，给出了清沈更换依据，以觑划期内年总费用晟小为目标， 将超滤系统的优化没计表达为个混台整数非线性埘划( M I N L P ) 问题。提出了 超滤水处理系统优化设计的步骤：给出超滤过程单
7、元数学模型，以此模拟超 滤过程：用单元数学模型建立不l 司的系统模型： 给出膜组件的污染模型， 确定膜组件的清沈更换依掘，给f _ 舰划期内超滤膜组件的最佳清洗更换时机； 给出设备经济模型，将系统赞片 和设计变量关联；以前叫步为基础，用数 学规划的方法对超滤水处理系统进行设计。算例结果表明，吨水费用均低于实 际应用中的费用，| 兑明本文提出的优化殴计方法是可行的。 关键词：超滤：水处理：膜污染：清洗和更换方法；优化设计 ! ! ! ! 唑! ! ! ! ! ! ! l ! ! i S t u d yo nf h eo p t i m i z a t i o nd e s i g no fu l
8、 t r a f i l t r a t i o nw a t e r t r e a t m e n t s y s t e m A b s t r a c t T h es h o n a g ea n dp o l l u t i o no fw a t e rh a sb e c o m eas e r i o u sw o r l d w i d ep r o b l e m w h i c bc o n s t r a i n st h ed e v e l o p m e n to f s o c i e t ya n di ti sa ni m p o r t a n tm e
9、 t h o dt os o l v ei t b yv a r i o u sg o v e r n a n c eT b ed e m a n df o rh i g h q u a l i t yw a t e ri si n c r e a s i n gw i t ht h e d e v e l o p m e n to fs o c i e t yI th a so b v i o u sa d v a n t a g e sf o ru l t r a f i l t r a t i o nt e c l m o l o g yt o r e p l a c ec o n v
10、e n t i o n a lp r e t r e a t m e n ta n dt h e r e b yi th a sg r e a ta p p l i c a t i o nv a l n ei nt i l e f i e l do fw a t e rt r e a t m e n tH o w e v e r a tp r e s e n tt h et e c h n i c a le c o n o m i c a li n d i c e so f n l t r a l i l t r a t i o nd o nlr e a c ht h et h e o r e
11、 t i c a lv a l u ea n dt h ed e s i g na n d o p e r a t i o no f u l t r a f i l t r a t i o nt e c h n o l o g ya r es t i l ln e e dt ob ei m p r o v e dW i t ht h ec o n t i n u a le m e r g e n c e o f n e wt e c l m o l o g yt h eN e wm o d e ls h o u l db ep u tf o r w a r dt od e s c r i b
12、et h es y s t e mT h e e a r l i e rs t u d i e sd i d ntc o n s i d e rt h ep r o b l e mo f n e m b r , m em o d u l ec l e a n i n ga n d r e p i a c e m e n li na l l a r o u n de i t h e rB a s e do nt h ea b o v e t h i sp a p e ra n a l y s e st h ep r o c e s s o fu t r a f i l t r a t i o n
13、f r o mt h ev i e wo fs y s t e me n g i n e e r i n g t a k i n gt h em a t h e m a t i c a l p r o g r a m m i n ga s at o o It b ea t t t h o rm a k e sr e s e a r c ho it h eo p t i m i z a t i o n d e s i g no f u l t r a f i l t r a t i o nw a t e rt r e a t m e n ls y s t e m ，a n do b t a i
14、n e dt h eo p d m a lr e s u l t so ft h es y s t e m p r o c e s sT b em a i nc o n t e n t sa n dr e s u l t sa r ea sf o l l o w s ： 1T h es e l e c t i o no fn l e m b r a n em o d u l ei nt h ep r o c e s so fu l t r a f i l t r a t i o nh a sb e e n i n v e s t i g a t e dB a s e do nt h ep r
15、i n c i p l eo f u l t r a f i l t r a t i o na n dt h ep r o p e r t yo f u h r a f i l t r a t i o n s y s t e m t h em a t h e m a t i c a lm o d e l so f e a c hu n i ta r ee s t a b l i s h e da c c o r d i n gt om i c r o p o r e t h e o r y ，a n dt b er e l e v a n te c o n n l i cm o d e l s
16、a r eg i v e nS i n g l e s t a g eu l t r a l l t r a t i o ns y s t e m p r o c e s si s c o n s i d e r e dT h en l e i l l b r a n em o d u l e sa r ed i v i d e di n t o 【w t ) t y p e sh i g h 。f l u x m e m b r a n ea n dl o w f l u xm e m b r a n eT h er e s e a r c hp r o b l e mc a nb ec x p r e s s e da sa n o n l i n e a rp r o g r a m m i n g ( N I 。P 1w l I ht h em i n i m u ma n n u a lc o
