案例研究水和废水最小化的柑橘类植物
这个案例研究描述了一个水和废水最小化研究柑橘类植物位于阿根廷(Thevendiraraj et al ., 2003)使用缩放技术(Wang和史密斯,1994)及其扩展(郭和史密斯,1998)。柑橘类果汁加工厂使用大量的淡水。本研究的目的主要是基于整体减少淡水消耗和废水中产生这种植物。
柑橘类植物的背景
主要产品有柑橘类果汁(集中)精油和脱水皮作为副产品。工厂的原材料是新鲜的水果,这是受到一系列的流程。柑橘加工厂分为以下过程(联合国工业发展组织、1969和图5.7):(1)选择和清洁;(2)汁提取;(3)汁治疗;(4)乳剂治疗;(5)皮治疗。
水压力分析
水最小化是通过最大化重用和识别的再生的机会。用水操作的特点是最大的进口和出口污染物的浓度,这是由设备腐蚀、污染限制,最小值
新鲜的水果
新鲜的水果
精华浓缩脱水油,柠檬汁皮
图5.7典型柑橘类植物的流程示意图。
精华浓缩脱水油,柠檬汁皮
图5.7典型柑橘类植物的流程示意图。
传质驱动力,通过一个操作限制水的流量。目标确定的最低淡水使用限制要求复合曲线和水的分销网络。缩放图形方法是基于单一污染物,并进一步扩展到多个污染物。当处理一些业务,多种污染物和多个水源,问题变得更加复杂和算法使用基本原则已经开发并使用数学可以解决编程所述由史密斯(2005)。
数据提取
第一步是数据提取:每个流的特点是其污染物浓度、进口和出口浓度水平,并通过每个操作限制流量。Lithoral柑橘类植物当局提供的数据(2002)在柑橘类植物的流程示意图(图5.7),一个简化的水分配网络和水的质量平衡流的柑橘类植物。十一freshwater-using操作确认。这一分析的主要限制污染物包括鳕鱼、因为它最大的污染物占多数的水流和展品相当高的价值。整体质量平衡是封闭的一个简单的假设1 t / h蒸汽系统的蒸发损失占1 t / h的不一致的水。数据提取包括当前的进口和出口污染物浓度与获得的流量通过每个操作占水和/或损失的过程。总质量负载被淡水通过每个操作计算。11用水操作水每个操作流量进入和退出一个简化的水网络的形式表示,图5.8所示。
淡水植物30 ppm COD浓度水平。之间存在现有水的重用流程目前在植物和水重用流一直保持不变。中给出的简化的水网络图5.8显示了freshwater-using操作与现有水复用流“内置”在每个确认操作。当前总新鲜水消耗和废水中产生这种柑橘类植物是240.3和246.1 t / h,分别。
水压力的目标
现有的水网络提供了一个基础水夹点分析的起点。淡水的目标是评估复合曲线。最大浓度水平是基于由工艺条件的约束和限制和要求。数据代表在水中软件(2002、2006),确定约束条件。水软件创建一个解决方案定义使用水夹点技术基于数学规划问题
124克。318 t / h
淡水植物
包装(1)
处理装置(2)-(饮用)
锅炉
选择/清洁(3)
排污+凝析油的损失被忽视
溢出WW我47.558 ~ lt / h ^ ~ 1137.558 /小时
我28.093 | 1118.093 t / h获得过程/ h,雷竞技csgo
APV冷凝器 |
屏幕2和3 |
和绿色箱(4) |
文森特的新闻 |
真空泵(5)
修整器
我- - - - - - |冷凝水从15-lt u / h蒸馏器流
获得过程
蒸馏器(8)
蒸汽冷凝液从汁
蒸馏冷凝器和洗涤螺旋1 (10)
| | 0 - 476 lt / h获得过程
废水从植物
总总废水原水的区别
¡240 - 3181 | 37 - 391我总获得过程
1246 - 0541年总损失处理31 - 655 | |
5 - 736 5 - 736不同
图5.8现有水网络(简化)。
的原则。程序使用了上层建筑,包括所有可行的结构和线性规划给水最小化作为目标函数。自动化设计允许用户交互通过额外的约束不规范制定的一部分。水过程限制类型允许为每个操作表明,操作2、4、5和10只需要淡水饲料(图5.9)。因此工厂操作所需的最小新鲜水是164.4 t / h。
回收,0.83 t / h
4.8吨/小时 |
操作7 |
0.79吨/嗨 |
操作6 |
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淡水169.3 t / h 操作1 损失的过程,6.265 t / h 回收,23.7 t / h
损失的过程,4.8 t / h 损失的过程,4.8 t / h 操作4 回收,23.7 t / h 回收,0.83 t / h 获得过程^ 0.48 t / h 操作11 获得过程_ ^ 28.09 t / h 操作4 操作5 损失的过程,f 10.95 t / h 操作9 113.72吨/小时 净收益的过程,^ 28.09 t / h 操作2 a / 8 损失的过程,f 8.64 t / h 操作10 废水 175.05吨/小时 图5.9水网络捏后分析示意图。 操作1是一个批处理,尽管它允许水重用的进口操作,在这个分析假设淡水不断用于此操作在任何时候。这种植物的最低淡水总要求是164.4 + 0.5 = 164.9 t / h。当前总淡水植物饲料是240.3 t / h。理论上的最大淡水减少,这31.4%是可以做到的。 然后进行了水夹点分析的现有水网络最大浓度水平。整个淡水使用最大限度地重用目标计算分析。水网络,表示为传统的图,并提出了限制复合曲线在无花果5.9和5.10,分别。淡水目标与当前淡水消耗整个水和评估 0.30 e + 05 0.25 e + 05 0.15 e + 05 0 100 000 200 000 300 000 400 000 500 000 600 000 700 000 800 000 (g / h)质量 图5.10限制复合曲线通过软件生成水。 这个工厂废水最小化。现有网络结果的淡水需求169.3 t / h和废水流量175.1 t / h。这表明大量减少水和废水最小化,但某些流的设计包括重用,需要治疗。分析是基于鳕鱼为主要污染物的复用流。这些流可能包含等其他污染物固体废物少量和化学品,可能需要进一步治疗之前,他们被用于其他进程。进一步设计选项需要开发处理过程要求,操作条件和水适应性重用。 这些削减可能通过引入进一步限制潜在的重用流,并利用最大淡水水重用分析得到一个优化设计改善目标,满足所有过程操作条件和限制。再生复用分析还可以利用来进一步探索设计选项,允许重用再生水在某些操作。这种分析需要安装一个治疗单元再生废水,如重力沉降,过滤、膜,活性炭系统、生物处理等。这将进一步降低淡水目标和废水生成植物相比,最大的水重用分析和分析的软件。 四种不同的设计选择考虑最大限度地重用分析和生成regeneration-reuse分析。设计选项A和B是基于最大限度地重用分析与淡水消费达到188 t / h与实际的淡水消耗240 t / h,淡水使用/废水生成减少约22%(图5.10)。没有进一步的空间水重用
0 100 000 200 000 300 000 400 000 500 000 600 000 700 000 800 000 (g / h)质量 图5.10限制复合曲线通过软件生成水。 由于过程限制和限制。诊断阶段的发现表明,理论最大淡水/污水减少为31%。进一步减少淡水/废水是可行的再生废水和重用在其他操作。设计选项C和D的生成是基于再生复用分析,都导致淡水总消费量169 t / h,相当于减少30%相比,实际的消费。 淡水的减少是通过调整水流,因此需要新的管道。设计选项需要最少的新管道(5个新的管道),其次是设计选项B和D与每个最后七管道设计选项C与九新管道。这些反映了对投资成本的影响。确定的5个新管道的设计选项也需要的所有其他选项具有类似流量相同的功能。这表明设计选项需要最低的投资成本和设计选项C要求最高的投资成本。设计选项C和D都需要额外的成本投资再生装置而设计选项a和b .结果总结在图5.11。 设计选项A和D(显示为常规图在无花果5.12和5.13)是最具吸引力的选项最大限度地重用分析和再生重用分析。设计选项显示降低淡水减少投资成本较低而设计选项D导致更高的淡水减少,需要更高的投资成本。产生的废水也会相应地减少淡水减少,因此减少污水处理运营成本除了淡水储蓄为每个选项。成本分析进行设计选项显示了这个为多家非常有吸引力的财务回报的选择一个投资回收期0.14年。出口操作3需要进一步分析水质,因此再生过程的投资成本 节约淡水 节约淡水  设计选项 图5.11设计选项的摘要。 设计选项 图5.11设计选项的摘要。 操作1 损失处理6.265 t / h t 操作2 操作7 4 >操作 PJPE 26.15 t / h 操作3 操作6 从过程中获得0.48 t / h 损失处理10.95 t / h -i-P-PE六世操作9 从过程中获得28.09 t / h 90 t / h ^ 4操作 操作5 118.09吨/小时 操作2 a / 8 >操作10 废水 新的管道 图5.12设计选项:简化的水网络示意图。 可以允许一个完整的成本评估的设计选择。需要进行进一步的详细研究决定所需的再生过程类型及其相关成本为了充分评估这个选项。 重用水的热能流提出了各自的设计选项也回顾了确保在进口的操作流温度不变。操作温度的不同操作,参照从柑橘类植物当局获得的信息表明,近90%的业务操作在环境温度下除了操作8生产废水在90°C。是高度污染这条河有一些限制。所有的水复用流作为建议的设计选择合适的温度要求,不会影响操作热。这种植物的总体冷热公用需求将不受影响的变化提出的设计选择。 淡水 损失处理6.265 t / h _PIPE 1 j 操作1 操作2 损失的过程 操作7 管2 1 ~ 62 t / n 操作4 操作3 再生装置 操作6 获得过程0.48 t / h管3, 操作11 4 >操作 操作5 损失处理^ 10.95 t / h 操作9 118.09吨/小时 从过程中获得7.82 t / h 操作2 a / 8 损失处理8.54 t / h 操作10 废水 新的管道 图5.13设计选项D:简化的水网络示意图。 结论工厂的现有淡水消耗量是240.3 t / h与废水一代的246.1 t / h。设计选项导致减少淡水消耗和相应的减少废水一代的22%,最大限度地重用分析为30%,再生复用分析。对于一个实际的项目修改的数量是有限的。最大的水重用分析需要至少5个新的管道,和再生复用分析需要七个新管道。分析显示非常有吸引力的金融回报的投资回收期0.14年。进一步详细的研究需要进行指定所需的再生过程类型及其相关成本为了充分评估这个选项。 水压力分析表明这种柑橘类植物减少淡水消耗和污水产生高达30%的可以实现用最小的变化/投资现有的植物。 |
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