Модернизация системы воды острых уэй
Использование Систематические иерархический подход для эластичных Процесс отбора (острых) метод для быстрого и систематически изолировать экономически эффективных и доступных вариантов управления водными ресурсами до дизайна.
Строгие правила evironmental, дефицит качества воды, а также рост затрат на обработку сточных вод побудили компаний для сохранения воды, чтобы оставаться конкурентоспособными. Вода щепотку анализа (WPA) широко используется во всем химической и других отраслях в качестве инструмента для разработки максимально водно-диска (МВС) сетей. С момента своего появления на Wane и Смит (1), уже много написано об использовании WPA для ориентации, разработки и совершенствования сети MWR (2-25). WPA был недавно обратились к городским системам и анализ воды каскада (WCA) метод, используемый для создания надводных целей и дизайн MWR сети мечеть (26).
Максимальная воды восстановления, которая относится к максимальной повторного использования, утилизации и регенерации, имеет два ограничения-первых, она лишь частично адреса минимизации воды, так как она не учитывает ключевой воды минимизации возможности, такие как исключение и их сокращения. Во-вторых, так как основное внимание см повторного использования воды и регенерации, часто не приводит к минимальные целевые показатели воды.
Минимальный-вода-сеть (MWN) техника (27, 28) использует иерархию управления водными ресурсами показано на рисунке 1, чтобы процесс изменения приоритетов и качественно и количественно максимально экономии водных ресурсов для промышленной и коммунальной системы. Такой подход учитывает не только повторного использования и утилизации, хижина все возможные варианты, чтобы уменьшить использование свежей воды в соответствии с иерархией - то есть, ликвидации, сокращения, повторного использования / утилизации, аутсорсинг и регенерации.
Техника MWN включает шаги с 1 по 3 рамок показано на рисунке 2. Хотя MWN обеспечивает значительное сокращение воды, звуковые параметры водохозяйственной может быть дорогостоящим и длительных сроков окупаемости инвестиций.
Рентабельных минимальной воды использования сети для промышленных и городских секторах может быть создан с помощью новых Систематические иерархический подход Tor эластичных Процесс отбора (острых) методике, описанной здесь (шаг 4 на рисунке 2), чтобы систематически и быстро изолировать доступных вариантов управления водными ресурсами до дизайна. В этой статье рассматриваются основные этапы в создании MWN задач и показано, как еще один шаг вперед, применяя при острых полупроводниковых завода.
Минимальный водно-сети модифицированной процедуры
Важный инструмент для управления водными ресурсами является hierarcln управления водными ресурсами (рис. 1), который руководит приоритетов процесса качественно меняется, а также в количественном отношении. Иерархия состоит из фикс уровнях:
1. ликвидацию источника
2. сокращение источников
3. прямого повторного использования аутсорсинга внешних воды
4. регенерация
5. использование пресной воды.
Наиболее предпочтительным вариантом является на верхнем уровне иерархии (уровень 1). наименее предпочтительным в нижней части (уровень 5). Вода минимизации касается уровня 1 до 4.
Первые три шага на рисунке 2 играют ключевую роль в создании largel MWN эталоном. Первый шаг заключается в определении предельных данных о водных ресурсах. Речь идет процесс линейный отслеживания, установления баланса процесса материал, анти выделения соответствующих источников воды (выход потоков с потенциалом для рециркуляции) и вода "требует" (вход потоков представляет процесс потребности в воде с потенциалом для интеграции). Водных источников и требования, приведенные в количественном (расхода) и качество (концентрации примеси).
Второй шаг заключается в установлении целей базой случая MWR, т. е. общее требование свежие воды и сточных вод поколения для данного процесса. Цели базового случае MWR включать только повторного использования и утилизации уровней в иерархии управления водными ресурсами.
Штатные графические и численные методы для определения целей MWR широко доступны, такие, как те, которые используют концентрации композитных кривых (1, 29), интервал концентраций таблицы для массовых сетей обмена (30). и массовые проблемы таблицы (8). Тем не менее, большинство из них являются идеальными только ЛОР фиксированной тех случаях, когда расход воды с использованием процессов, моделируются как осел м передачи основе операций, связанных с водой, как тощий поток или UKISS разделяющего агента. Для промышленных проектов, в которых расход прибыли и убытки, часто, это может быть необходимо анализировать эти потоки по отдельности и изменить поток данных (29), если фиксированной расхода подход. Упругий инструмент должен быть в состоянии обрабатывать не только массообмена основе хижины также не-массообмена основе использования воды, расход операций, связанных с прибыли или убытки, такие как вода используется в качестве растворителя, изъятые в качестве побочного продукта или в химической реакции, или использоваться в качестве отопления или охлаждения среды. Анализ воды каскада техники (2, 6), инструмент, используемый в примере обсуждаться позже ..
Изменения могут им в flowraies и концентрации водных источников и требует, чтобы уменьшить MWR largels и в конечном итоге достичь эталоном MWN. Это можно сделать, наблюдая за изменениями основных Tor щепотку процессуальных норм и приоритетов, а также оценку всех возможных вариантов изменения процесса в соответствии с иерархией управления водными ресурсами.
Основные правила по изменению процесса зависят от места расположения источников воды и требования по отношению к щепотку точки системы:
* Выше пинч - благоприятные изменения может быть достигнуто либо путем увеличения расхода или чистоту источника или за счет уменьшения расхода и чистоты требованиям спроса. Эти изменения позволят увеличить избыток воды выше шнура, тем самым сокращая количество пресной воды требуется.
* Ниже шнура - Если уже есть излишки воды ниже шнура, любые изменения, внесенные расход не будет болит цели. Исключением из этого правило, когда источник чистоты увеличивается настолько, что она движется в области выше шнура, как и в случае регенерации.
* В щепотку точки - Увеличение расхода источник в щепотку концентрация не приведет к снижению показателей.
Важно отметить, что реализация любого варианта процесса изменения принесут новые точки шнура и MWR целей. Кроме того, взаимодействие между параметры процесса изменения также должны быть тщательно продуманы. Поэтому важно, чтобы каждый процесс изменения систематически приоритетов и осуществляться с учетом пересмотренных точки пинча, а не в исходную точку шнура.
Принимая во внимание эти ограничения, третий шаг состоит в иерархической и отбор вариантов процесса изменений с помощью иерархии управления водными ресурсами и новые точки щепотку проводников. Обратите внимание, например, что при различных вариантах ликвидации источника (уровень 1) существует для процесса, уступая один наивысший показатель годовой экономии воды выбран. И отбора процедуры повторяются вниз по иерархии, чтобы установить максимальные возможности экономии Tor воды.
В шаге 4 в рамках целостного, процедура Шарпс используется (до разработки) на экране различные варианты управления водными ресурсами на основе сметы расходов на инвестиции и сбережения сети учетом желаемого срока окупаемости. Шарпс использует две простые стратегии, - замена (например, изменение процессов или оборудования) и усиление (например, сокращение оборудования или процесса создания), - и руководствуется новых композитных участок называется инвестиций против ежегодной экономии (IAS) диаграммы.
Методология Шарпс
Для того, чтобы получить экономически эффективное минимальной водопроводной сети в пределах желаемого срока окупаемости, метод работает острых ING последующей процедуры:
Шаг 1. Установить желаемый срок окупаемости (PP ^ ^ к югу набор).
Шаг 2. С помощью анализа воды методом каскадов (2, 6) создать максимум воды возмещения (МВС) задач, связанных с каждым вариантом управления водными ресурсами на всех уровнях водной иерархии управления. Начните отвисать в hierarcln и прогресса вниз через каждый последующий уровень.
Шаг 3. Создание чистого investrnent капитала (NCI) против чистой годовой экономии (NAS) [или imestment против ежегодной экономии (IAS)] композитных участка (рис. 3), охватывающие все уровни иерархии. Градиента (или уклон, м) каждого senment участка представляет окупаемости для каждого процесса перемен. Крутой положительный градиент (здесь т ^ ^ к югу 4) соответствует самым высоким инвестиций на единицу сбережений, является наиболее дорогостоящей системы. С другой стороны, отрицательный наклон (например, м ^ 3 ^ к югу) показывает, что процесс изменения требует меньших капиталовложений, чем существующее оборудование низовом уровне.
Отметим, что поскольку расходы на большинство оборудования, связанных с оборудованием потенциала на основе власти закона, инвестиционных отношений против экономии, скорее всего, будет кривой (например, с нами м ^ подпункта 5 ^). Несколько точек данных должен хо мерах и кривую Tor каждого процесса перемен. Как и в случае прямой, восходящей кривой показывает, что необходимы большие инвестиции, и нисходящей кривой показывает, что менее необходимы инвестиции с увеличением годовой экономии.
Шаг 4. Drawn прямой линии, соединяющей начальную точку и конечную точку ot'ihe участка IAS (пунктирная линия на рисунке 3). Наклон этой линии предварительной оценке стоимость всего срока окупаемости (ТЭЦ) для реализации всех вариантов по 10 иерархии.
Шаг 5. Сравните общий срок окупаемости до реализации острых (ТЭС ^ ^ к югу BS) с желаемой окупаемости набор конструктора. PP ^ ^ к югу множество. Если ТЭЦ ^ ^ к югу BS Если ТЭЦ ^ югу BS ^> PP ^ ^ к югу набор, либо (или оба) из 2 острых стратегии могут быть реализованы:
Стратегия 1 - замещения. Эта стратегия предусматривает замену оборудования / процесс, который имеет положительный наклон крутой оборудование / процесс, имеющий менее крутому склону. Обратите внимание, что эта стратегия не применяется, если нет оборудования для замены.
Для инициализации сводного графика, вариант с высоким tolut ежегодной экономии воды он должен использоваться вне зависимости от общего объема необходимых инвестиций. Таким образом, сб уменьшить крутой градиент по стратегии 1, вариант изменение технологического процесса с нового наивысший показатель ежегодной экономии средств в хижине с низким общего объема инвестиций, выбранный на замену первоначального вариант процесса и обрезать крутой градиент. Рисунок 4 показывает, что заменить менее крутой градиент вариант (м ^ ^ к югу 4 ') для наискорейшего posime градиента вариант (м ^ ^ к югу 4) дает меньшее значение ТЭЦ (ТЭЦ ^ ^ к югу AS, общая окупаемости период после внедрения острых стратегий).
Когда линия представляет собой кривую, линеаризация, как показано на рисунке 5, требуется определить соответствие с крутого склона:
* Для вогнутой кривой, провести прямую линию между начальной точки (А) и конечную точку (B) кривой получить у положительный градиент (линия АВ на рис 5а и 5b). Проведите линию от начала до конечной точки (B), чтобы получить оптимальный расход (пункт к югу ^ F отказаться ^) в точке ее пересечения с кривой. Чтобы уменьшить срок окупаемости, вогнутая кривая должна быть уменьшена ниже точки к югу ^ F ^ выбрать (с помощью второй стратегии, интенсификация, которая обсуждается ниже).
* Меха выпуклую кривую, провести линию от начала координат (точка О) до точки минимума выпуклой кривой (F ^ ^ к югу мин). Проведите линию из под F ^ ^ мин до конечной точки (B) меня выпуклую кривую, чтобы получить положительный градиент (линия F ^ ^ мин к югу-B на рис 5c и 5d). Не дальнейшему снижению линии на левой части F ^ ^ мин к югу, так как это увеличит ТЭЦ ^ ^ к югу AS при интенсификации применяется.
Когда линеаризованной линии наискорейшего положительный градиент, замена осуществляется по сокращению склона. Обратите внимание, что предложенный линеаризации является лишь предварительным руководства на экране должны COSL эффективного варианта, который удовлетворяет заданным периодом окупаемости.
Стратегия 2 - Интенсификация. Эта стратегия предполагает сокращение продолжительности крутой (с принудительным наклоном) сегмент до ТЭЦ ^ ^ к югу AS равна PP ^ ^ к югу множество.
Рисунок 6 показывает, что при длине крутой отрезок (м ^ ^ к югу 4) сводится, наклон новый сегмент (м ^ ^ к югу 4) меньше, крутые, так ТЭС ^ ^ к югу AS будет меньше. Это означает, что вместо применения каждого процесса изменения ее целиком, можно считать частично применения изменений сорваны крутой положительный градиент.
Если ТЭЦ ^ ^ к югу AS-прежнему превышает PP югу ^ ^ набор даже после корректировки крутой отрезок, длина нового крутого сегменте снижается до ТЭЦ равна PP ^ ^ к югу множество.
Обе эти стратегии, замены и intensifiation, он должен рассматриваться совместно для достижения наилучших средств. Рисунок 7 резюмировать общие процедуры острых предметов.
Semiconductor завода пример
Описание технологии. MySem (сокращенно MIMOS Semiconductor) является полупроводником компании в Малайзии. Это главным образом изготовляет 6-в. и 8-в. вод с использованием различных рецептур для удовлетворения потребительского спроса.
Его сочетание внутренних и технологической воды обычаи делало его идеальным для применения техники острых предметов. Вода требует включить deioni / Под ред (DI) добычи воды, хозяйственно-бытовых нужд (смыва туалетов, уборку помещений, стирка и т.д.). и не использует процесс (борьбы с загрязнением, скруббер, градирни и мокрой скамейке охлаждения).
По оценкам общий объем потребления свежей воды для MySem в течение 1 месяца, 42,6 м Vh. Из этого. 31,78 м ^ ^ SUP 3 / ч, используемых для производства воды Д.И. для влажной уборки, растворитель процессов, процессов кислоты, а также инструмент очистки: отдых был использован для внутренних и не использует процесс. Общее потребление воды разнообразны в течение года, в зависимости от производства пластин и оборудования условиям.
Применение на острых MySem. Возможные водосберегающих параметры (табл. 1) были оценены и отбор в соответствии Io иерархии управления водными ресурсами. В процессе борьбы с изменением с несколькими вариантами, например, борьбы с загрязнением, вариант, который привел ИГЕ lotal высокий годовой экономии воды была выбрана. Minimumwater сети (MWN) анализ сузили возможности тем, отмеченные флажками, которые затем были использованы для создания окончательной воды минимальные целевые показатели для анализа воды через каскад.
Цифры 8 и 9 инвестиционных против экономии участков до и после применения острых модифицированной стратегии. Общий срок окупаемости для достижения целей MWN до острых скрининг 0,59 в год.
Рис S показывает, что вариант борьбы с загрязнением 3, рециркуляции, имел крутой градиент. Переходя к борьбе вариант 4. по требованию операции, в результате новых инвестиций против экономии участка, на котором крутых градиентов на кривой представляют сегменты сокращения domesticuse и регенерации. Ликвидация domestie потребительной reduetion вариант и снижения регенерации дали участок на рисунке 9. После проверки острых, экономически эффективные минимальные сети вода требуется окупаемости 0,35 год.
Рисунок 10 является окончательным схема сети после применения острых до минимума водопроводной сети.
Таблица 2 сравниваются результаты использования максимального воды восстановления (МВС), минимум-WaterNet работы (MWN) и MWN плюс острых техники. По сравнению с MWR анализ, анализ острых достигнут высокий чистый годовой экономии (NAS), а также снизить общую период payhack (ТЭС), которая в соответствии со сроком окупаемости указанных заводом владельца. Потенциальные пресной воды и промышленных сточных вод сокращения 85,6% унд 97,9%. соответственно, может он достиг LOR модифицированной проектирования в срок окупаемости 4,2 месяцев.
Подведение итогов
Техника острых обеспечивает четкое количественное понимание на экран различные варианты управления водными ресурсами. B \ применение этой методологии в соответствии с иерархией управления водными ресурсами, можно определить, какие схемы он должен которая отчасти) применяются или полностью устранить для того, чтобы удовлетворить желаемый срок окупаемости, тем самым позволяя дизайнера оценить максимально возможный годовой экономии до конструкции.
ЛИТЕРАТУРА
1. WAMP. YP, Р. Смит, "Минимизация сточных вод", Chem. Eng. Наук, 49, с. 981-1006 (1994).
2. Foo, Д. и др., использование Каскад анализа для оптимизации Уолер сетей ". Chem. Eng. Прогресс, 102 (7). Стр. 45-52 (июль 2006 года.)
3. Дикая собака. В.К. и др.. "Сделайте ваш процесс Уолер заплатить за себя". Chem Eng., 103. с. IDO 101 (1996).
4. Сурин, М. и С. Бедар "Глобальный Пойнт Пинч Уолер сетей повторное использование," Труды IChemE, Ptirt H, 77, с. 305-308 (1999).
5. Huilale, N., "Новый графический Ориентация Метод воды Mimmization". Предварительный * в Environmental Research, 6 (3). с. 377-390 (2002),
6. Манан, З. А. и др. .. "Ориентация минимального расхода воды с использованием воды Каскад метод анализа". MOiE журнал. 50 (12). с. 3l69-31K3f20mV
7. Го. WCJ, Р. Смит, "Дизайн использования воды Системы с участием Регенерация", Труды IChemE, часть В, 76, с. 94-114 (1998).
8. Кастро, П. и др.., "Усовершенствование ncsiyn Пресс-Exchange сетей", Chem. Eng. Наук, 54, с. 1649-1665 (1999).
9. TAKAMA, Н. и др., "Оптимальное распределение воды в нефти НПЗ" Компьютеры и Chem. Eng., 4, с. 251-258 (1980).
10. Олсен.. С. Г., GT политики "Простые LOR Методология проектирования сетей водоснабжения Обработка одноместный загрязняющих веществ". Труды IChcmE, А. Перл-75, с. 420-i2ft (1997).
11. Полли C. Т.. и H. I.. PoLluy. "Дизайн Белтер водопроводных сетей". Химреагент Eng. Прогресс, 96 (2), с. 47-52 (2002)
12. Пракаш. Р.. и УФ Shunoy ", Targetinp и дизайн ол водопроводных сетей фиксированной Flimrate Tor и неподвижные нагрузки загрязнителей операций". Химреагент Eng. Наука. 60 (1), с. 255-2DS (2005).
13. Ала-Arg "Сточные воды Минимизация Indusirial системы с использованием комплексного подхода". Computern и Chem. Eng., 22. с. 741-744 (1998).
14. Huann, CH и др.., Математические модели программирования для использования водных ресурсов и дизайн обращения NeUsork ". Штат Индиана Eng. Chem, Res., 38, с. 2666-2679 (1999).
15. Бенко, N., см. А. И. Использование нелинейного программирования для оптимального Alligations воды ". Химреагент Eng. Коммуникации. 178, с. 67-101 (2000).
16. Bagajewicz. М. и М. Suvelski, "О применении линейных моделей Tor Дизайн водного Utization системы в технологических установках с одним загрязнителем," Труды IChemE, часть А, 79, с. 600-610 (2001).
17. Сю Д., и др.. "Минимизация расхода пресной воды и корреспондент Регенерации Уолер в области водных Использование системы с восстанавливающими Повторное". Китайский журнал Chem, Eng. 11 (3). с. 257-263 (2003)
18. Koppol, апрель, ЭЛ., "О Zero расходов воды Решения в перерабатывающей промышленности," Достижения в области экологических исследований. 8. с. 151-171 (2003).
19. Ullmer. C. и др.. ", Вадо, вода Дизайн Opitimization-методического и программного обеспечения для синтеза систем технологической воды," Журнал экологически чистого производства, 13 (5). с. 485-494 (2005).
20. Gunaratman, М., и др.., "Автоматизированное проектирование Всего Swems воды". Eng штат Индиана. Химреагент Рез .. 44, с. 588-599 (2005).
21. Tan. Ю.Л., "Разработка новых методов Систематические Модернизация водопроводной сети." Диссертация магистра. Universiti Teknologi Малайзии. Джохор. Малайзия (2005).
22. Ван, Ю. П. и Р. Смит, "Очистка сточных Минимизация Howrate ограничений". Труды IChemE части, 73, с. 889-904 (1995)
23. Фу, CY, и др.., "Синтез массового сети Exchange, ибо я пакетной обработки - Часть I. Утилита цифр". Химреагент Eng. Наука. 59, с. 1009-1026 (2004).
24. Foo. CY, эль-ай, "Синтез массового пакетной сети меха обменных процессов Часть II. Минимальная единица Цели и дизайн пакетной сети". Химреагент Eng. Наук, 60 (5), с. 1349-1362 (2205)
25. Фэн, X. и KH, "Оптимизация затрат промышленных Я Wastewaler системы повторного использования". Сделка, о IChemE, часть B, безопасность процесса и охраны окружающей среды, 82 (B3). с. 249-255 (2004).
26. Ван Алви. SR и др.. ", Системной техники для минимизации воды в городской системы водоснабжения с использованием воды Пинч J анализа", Труды ВОДЫ ASIA 2004 Март 30-31. 2004).
27. Ван Алви. SR ", целостной основы для экономичного дизайна минимальных расходов воды для городских и промышленных секторов". Диссертация. Universiti Teknologi Малайзии. Джохор. Малайзии. (2007).
28. Ма нан. Z А., SR бледный Алви ", выходит за пределы городских и lndusiiial экономии водных ресурсов". Jurutera. I, с. 24-27 (январь 2006).
29. Лю, Ю. А. и др. /. ", Современный инструмент для Oplimization Водо-System," Хим. Eng .. 111 (1). с. 3 (1-4) (январь 2004).
30. EI-Альваги М.М., и V, Manousiouthakis, "Синтез массового сети Exchange". Айше Jtntrnul. 35 (8), с. 1233-1244 (1989).
31. Ван Алви, С. Р.. З. Манан, "острых - Новые способы Стоимость-Screening для достижения экономически эффективные сети минимального использования водных ресурсов," R
Шарифа RAFIDAH WAN Алви
ЗАИНУДДИН А. Манан
Universiti TEKNOLOGI МАЛАЙЗИИ
МОХД Хишам SAMINGIN
NORRAZI Мисран
MIMOS SEMICONDUCTOR (M) SDN. BHD.
Благодаря ограничения в пространстве, детали расчета затрат, используемый для создания инвестиционного против savintis участков на примере MySem, были опущены. Заинтересованные читатели, должны увидеть Ref. 31 или связаться с автором З. Манан по адресу <a href="mailto:zain@fkkksu.utm.my"> zain@fkkksu.utm.my </ a> Tor более подробной информации.
Шарифа RAFIDAH WAN Алви (E-почта: <a href="mailto:sha5ha@fkkksa.um.my"> sha5ha@fkkksa.um.my </ A>) является ассистентом в химическом факультете инженерии Universiti Teknologi Малайзии . Ее исследовательские интересы включают процесса синтеза и проектирования, а также процесс интеграции с использованием щепотку технологии с акцентом на водных ресурсах минимизации для городских и промышленных секторов. Она получила ее BEng степень в области химического машиностроения UMIST и в настоящее время работает над докторской в области химической инженерии в Universiti Teknologi Малайзии.
ЗАИНУДДИН А. Манан * является адъюнкт-профессор и руководитель отдела TNe инженера-химика в Universiti Teknologi Малайзия [Телефон: 60-075535512, факс: 60-07-5581463, E-почта: <A HREF = "mailto: Заин @ fkkksa. utm.my "> <zain@fkkksa.utm.my />; сайте: <a target="_blank" href="http://www.fkkksa.utm.my/chem/" rel="nofollow"> www.fkkksa.utm.my/chem/ </ A>). Он получил степень бакалавра в области химического машиностроения Univ. Хьюстон, MSc в процессе интеграции со стороны Центра по интеграции процессов. UMIST, и степень доктора философии в области химического машиностроения Univ. Эдинбург. За 15 лет он активно участвовали как исследователь, консультант и тренер по химической перерабатывающей промышленности в области технологических систем проектирования и совершенствования процессов, с акцентом на эффективное использование энергии (щепотку анализ) и минимизации отходов. Он является членом Института инженеров-химиков в Великобритании (IChemE. Малайзия отделение).
МОХД Хишам SAMINGIN является старшим инженером помещений в MySem, MIMOS Berhad (Телефон: 60-3-8657-9901, факс: 60-3-8957-9436: Адрес электронной почты: <A HREF = "mailto: esham@mimos.my "> <esham@mimos.my />), где он отвечает за предоставление технических данных для особо чистой воды системы, общую сеть Уолер растений и воды спецификации требований для пользователей. Он получил степень бакалавра Пердью Univ. в области электротехники.
NORRAZI Мисран является старшим инженером помещений в MySem, MIMOS Berhad (Телефон: 60-3-8996-5000, факс 60-3-8957-9436; Электронная почта: <a href="mailto:norraii@mimos.my"> norraii@mimos.my </ A>), где он отвечает за предоставление технических данных для свежих syslem водоснабжения и промышленных предприятий tieatment отходов. Он получил степень бакалавра в области электротехники и электроники от Univ. Ливерпуль. Соединенное Королевство Великобритании и Северной Ирландии
* Corresondlng автора
