مطالعه طرح های بهینه سازی شبکه آب یک واحد صنعتی فرایندی به منظور کاهش مصرف آب: مقایسه رویکرد استفاده دوباره مستقیم و احیا ـ استفاده دوباره

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 کرسی یونسکو در بازیافت آب، دانشکده مهندسی شیمی، پردیس فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

2 دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

چکیده

در این پژوهش،  شبکه آب یک واحد صنعتی فرایندی به منظور کاهش مصرف آب در این واحد صنعتی بهینه سازی شد. در مرحله اول شبکه توزیع آب و بخار واحد صنعتی به دست آمده و شبکه به صورت مدل شدت جریان ثابت مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین شش پارامتر COD، TSS، Oil، TDS، H2S و NH3 به عنوان پارامترهای محدودکننده در نظر گرفته شدند. در مرحله بعد یعنی تعیین کم­ترین مصرف آب و تولید پساب و اصلاح شبکه، دو رویکرد استفاده دوباره مستقیم و احیا ـ استفاده دوباره به کارگرفته شد. با به­ کارگیری رویکرد استفاده دوباره مستقیم میزان کاهش مصرف آب %79/1 به دست آمده است. در ادامه با استفاده از واحد تصفیه پساب برای احیای جریان منابع، پس از انجام بهینه سازی ریاضی، میزان کاهش مصرف آب هیچ تغییر محسوسی در مقایسه با رویکرد استفاده دوباره مستقیم نداشت. علت این امر بالا بودن TDS خروجی از واحد احیا است. با استفاده از یک سامانه غشایی به منظور کاهش TDS خروجی واحد تصفیه پساب، میزان کاهش مصرف آب %26/35 می­ باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Khor, C.S., Chachuat, B., Shah, N., Optimization of Water Network Synthesis for Single-Site and Continuous Processes: Milestones, Challenges, and Future Directions, Ind. Eng. Chem. Res., 53(25): 10257-10275 (2014).
[2] Wang, Y. Smith, R., Wastewater Minimisation, Chem. Eng. Sci., 49(7): 981-1006 (1994).
[3] Khor, C.S., Chachuat, B., Shah, N., Fixed-Flowrate Total Water Network Synthesis Under Uncertainty with Risk Management, J. Clean. Prod., 77: 79-93 (2014).
[4] Francisco, F. S., Mirre, R. C., Calixto, E. E., Pessoa, F. L., Queiroz, E. M., Water Sources Diagram Method in Systems with Multiple Contaminants in Fixed Flowrate and Fixed Load Processes, J. Clean. Prod., 172: 3186-3200 (2018).
[6] D’Ambrosio, C., Lodi, A., Wiese, S., Bragalli, C., Mathematical Programming Techniques in Water Network Optimization, Eur. J. Oper. Res., 243(3): 774-788 (2015).
[7] Yang, L., Salcedo-Diaz, R., Grossmann, I.E., Water Network Optimization with Wastewater Regeneration Models, J.Food. Eng.., 53(45): 17680-17695 (2014).
[8] Takama, N., Kuriyama, T., Shiroko, K., Umeda, T., Optimal Planning of Water Allocation in Industry, J. Chem. Eng. Jpn., 13(6): 478-483 (1980).
[9] Bavar, M., Sarrafzadeh, M. H., Asgharnejad, H.,  Norouzi-Firouz, H., Water Management Methods in Food Industry: Corn Refinery as a Case Study, Chem. Eng. J., 172: 78-84 (2018).
[10] Deng, C., Shi, C., Feng, X., Foo, D. C. Y., Flow Rate Targeting for Concentration-and Property-Based Total Water Network with Multiple Partitioning Interception Units, Ind. Eng. Chem. Res., 55(7): 1965-1979 (2016).
[11] Khor, C.S., Chachuat, B., Shah, N., A Superstructure Optimization Approach for Water Network Synthesis with Membrane Separation-Based Regenerators, Comput. Aided Chem. Eng., 42: 48-63 (2012).
[12] Mohammadnejad, S., Ataei, A., Bidhendi, G. R. N., Mehrdadi, N., Ebadati, F., Lotfi, F., Water Pinch Analysis for Water and Wastewater Minimization in Tehran Oil Refinery Considering Three Contaminants, Environ. Monit. Assess, 184(5): 2709-2728 (2012).
[13] Mughees, W., Al-Ahmad, M., Application of Water Pinch Technology in Minimization of Water Consumption at a Refinery, Comput. Aided Chem. Eng., 73: 34-42 (2015).
[14] Foo, D.C., "Process Integration for Resource Conservation", Boca Raton, Florida, US: CRC Press (2012).
[15] Mohammadnejad, S., Bidhendi, G.N., Mehrdadi, N., Water Pinch Analysis in Oil Refinery Using Regeneration Reuse and Recycling Consideration, Desalination, 265(1-3): 255-265 (2011).