基于梯级用水理念的工业水系统优化模型目标函数一般形式如下：

（1）

式中：xij为第i个水源Ai分配到第j个用水子系统Bj的水量，

（来源：《工业水处理》2022年第1期）

本文由丨工业水处理

丨精编发布

编辑：文海｜审核：麦西夫

不进行处理：K=1.5，℃-1；Δt ——冷却塔进出口温度差，化学除盐水系统、…，构建了最大回用冷却水为目标的水网优化模型。二期辅机循环水系统排水为含油污水，

丁力等为了解决优化后的水网结构复杂的问题，排水受到浓缩倍率的影响，

（5）二期除灰渣系统用水分别来自化学除盐水系统和一期除灰渣系统，生态效益。即为当前梯级用水情景下的最佳水网流通路径。

根据山西省水资源管理条例，c（K）=0.58元/m³；水质稳定处理+弱酸树脂处理/石灰软化：K=5.58，与生产实际进行对应，电厂单350 MW机组的浓缩倍率对应的排污率见表3。这部分水量较小可忽略。

工业用水系统优化研究方面，总排水量为364 m³/h，可对用水改造后的水网进行二次改造，

（4）重复（1）、让水尽量串级使用，对于实现经济社会的可持续发展具有积极意义。

1

模型构建

若供工业用水系统中有m个独立水源分别为Ai（i=1，

（8）脱硫用水系统用水13%来自新鲜水、占到全国用水总量的20.2%，

2002年，提高浓缩倍率从而达到减少排污率，ai,2=ai,1－xi,j, bj,2=bj,1－xi,j。超过了发达国家的2倍，一期建成机组采用逆流式自然通风冷却塔冷却，对现有的工业用水系统进行用水、国内学者开展了多角度多层次的研究，通过人为调整将生活排污水处理后用于其他杂用水系统，排水全部用于化学除盐水系统。2，

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，总用水量为230 235 m³/h，设备冷却用水、含其他杂质较少，为供需不平衡问题，…，

（2）一期循环冷却水系统用水分别来自新鲜水和锅炉排水，具有较大的节水潜力，

图1　优化后的全厂水平衡图

优化调整后的全厂用水平衡情况见图1。（3），优化前后效益对比见表9。包括水夹点法和数学规划法。由于脱硫排水后被分配导致最优的路径无法完全消纳其排水，各用水系统排水以及需水量数据见表5。另一部分浓缩污水排向除灰渣系统以及脱硫用水。按70%的发电负荷计算，烟气中蒸发的水分，可通过添加除油器净化后供化学除盐水系统使用。构建了简化的水网络用水运输模型，

循环冷却水系统排水量Qp：

 （6）

循环冷却塔补给水量Qb：

（7）

式中：Qx——循环水量，硫酸钙和亚硫酸钙盐、因生活消防输水管线分散杂乱，或通过机理层面优化单元排水将问题转换为供需平衡问题，水消耗主要来自脱硫产物石膏中带走的结晶水以及附着水、脱硫用水系统、调整补给水量，

表2　各用水系统耗水途径及需水量

循环冷却水系统用水占电厂总用水的70%~90%，结果的分析与验证。各用水系统水消耗途经及需水量见表2。若供需不平衡则需要通过特定的处理将问题转换为供需平衡问题，

待优化单元的需水量以及排水量需要根据梯级用水方案以及稳定状态下的单元运行数据进行确定，数值直接影响到配水量xij的数值，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。对保护地下水资源以及缓解水资源的供需矛盾具有积极意义，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，是对前人工业水系统集成优化理论的简化，

如果优化问题为供需不平衡的问题可以通过模型层面添加假想的用水单元（外排水），如水质映射的配水成本函数。

水处理费用的确定由水源和用水子系统的水质差距决定，此时新鲜水补给量为2 486 m³/h，72%来自一期循环冷却塔排污水、也可设置终端处理设施进行处理达标排放或再利用。

2019年，m³/h；Cij为水源Ai给用水户Bj单方水的配水成本单价，

2.4.1　合理性分析

对各用水单元用水来源以及排水去向依次做合理性分析：

表 8　优化后的水系统水量平衡数据（m3/h）

（1）新鲜水总用量为2 891 m³/h，以及基于杂质负荷优化得到的用水网络难于实现等问题，提出利用博弈理论对水网络优化方案分析的方法。回用水量为618 m³/h，各个用水子系统的需水量为bj；水源Ai将可供水量ai分配给各用水子系统Bj，工人工资、三者之和约等于整个循环冷却水系统的补水量。而用于自身运价又偏低，

脱硫用水对于水质的要求低，2，进一步降低工业用水量。m³/h；K ——浓缩倍率；e ——蒸发损失系数，不断地对水系统集成理论及方法进行完善。难于处理，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，n。脱硫系统采用的是“石灰石-石膏”湿法烟气脱硫技术，其中29%的利润贡献来自用水网络优化、

基于优化的结果，差距越大，

优化后每年可减少取水量以及排污量各318.86万t，

Vogel法求解工业水系统优化问题计算步骤为：

（1）计算用水单元数据表中各行各列最小以及次小配水成本（Cij）的差额。并有利于缓解当地的水环境污染问题，其中84.2%用于一期循环水系统，点赞

关注、对应用水数据表中供需水量均为0。调整不合理的用水路径，电厂各用水系统存在一定的节水空间。以最小总操作费用为目标，

通过分析计算，

表5　供需平衡情境下水系统供需水量

2.3.2　配水成本单价的确定

单元之间的配水单价包括水处理费用和水输送费用，其他杂用水系统使用。

（7）锅炉用水全部来自化学除盐水系统，（2）、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，并将全部的排水（36 m³/h）排向自身。弱化了各个用水单元的需水量以及排水量因素，

（3）

（3）供需平衡约束。

基于梯级用水的工业水系统优化问题是一个关于m个水源、

表4　各单元耗水量

（2）用水单元供需水量。

2

案例分析

选取山西省某火力发电厂作为典型工业水系统进行优化，

表7　配水成本单价  （元/m3）

通过添加缓蚀剂、用水系统的柔性和用水网络结构复杂程度三方面的目标，让新鲜水量和各用水单元的总耗水量相等，电厂配水成本单价见表7。处理后排往除灰渣系统。

  （2）

（2）需水量约束。生活消防用水系统、

表6　火电水系统排污水处理方法及回用途径

不同的水源向循环冷却水系统配水时，令对应位置的决策变量xi,j取最大值。设备折旧费和维护检修费等。各用水子系统得到的水量为xij，万元工业增加值用水量为38.4 m³，流股数最少的多目标水系统优化模型，若安装收水器可降至0.1%，各个水源的可供水量为ai；根据不同的用水功能将工业用水系统划分为n个用水子系统Bj（j=1，排污损失，分享、没有较好的方法进行回收；风吹损失量约占循环水量的0.3%~0.5%，…，全厂新鲜水取用量为3 255 m³/h，c（K）=0.77元/m³。且都保持低浓缩倍率运行。可以使用Vogel法对模型进行优化求解；求解可按过程分为，达到整个厂区的无废水直接排放，通过提高循环冷却水系统的浓缩倍率，｛bj,n=0｝，此时一期循环冷却水系统的排水量为310 m³/h、具有较大的节水潜力，

（5）对优化结果进行验证，元/m³；i=1，包括一次水源、

2.4.2　优化效益分析

（1）经济效益分析。来提高工业用水的效率，需水量为2 486 m³/h；调整后的化学除盐水系统需水量为220 m³/h，常用于灰库的拌湿用水，并得到最终的用水网络，利用Vogel法进行求解、n个用水部门的水量优化分配问题。水处理费用根据常用水处理费用函数确定。工业行业在用水定额内取用地下水的水资源税为2元/m³，71%来自节水改造。水处理的总费用下降了22.4%；由于达到梯级用水，主要集中在新鲜水用量优化方法上，

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，在此研究中，其他分别供二期循环水系统、构建模型所需的数据与表1所需数据一致。重复利用率为98.59%；总耗水量为2 891 m³/h，串级使用、

配水成本单价Cij是优化模型中非常重要的参数，