GB/T29749-2013
工业企业水系统集成优化导则
Guidelineforwatersystemintegrationandoptimizationofindustrialenterprises
- 中国标准分类号（CCS）F04
- 国际标准分类号（ICS）13.060.25
- 实施日期2014-03-01
- 文件格式PDF
- 文本页数10页
- 文件大小1.49M
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工业企业水系统集成优化导则
国家标准 GB/T29749一2013 工业企业水系统集成优化导则 Guidelineforwatersystemintegrationandoptimizationof iindustrialenterprises 2013-09-18发布 2014-03-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管理委员会国家标准
GB/T29749一2013 前 言 本标准依据GB/T1.1一2009制定的规则起草 本标准由全国工业节水标准化技术委员会(SAC/TC442)提出并归口 本标准起草单位:轻工业环境保护研究所、标准化研究院、石油大学(北京,安徽省产品质 量监督检验研究院、华夏认证中心有限公司
本标准主要起草人:张忠国、白雪、吴月、李珊凌飞、周泓、冯霄、程言君、孙静、梁爽、胡梦婷、任晓晶、 刘丹、钱宇
GB/T29749一2013 工业企业水系统集成优化导则 范围 本标准规定了工业企业水系统集成优化的术语和定义,基本原则、程序和方法
本标准适用于工业企业水系统集成优化,其他类型企业和工业园区可参照使用 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的
凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件
凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T7119节水型企业评价导则 GB/T12452企业水平衡测试通则 GB/T21534 工业用水节水术语 术语和定义 GB/T21534界定的以及下列术语和定义适用于本文件
水系统集成优化watersystemmintegratioandoptimization 将整个用水系统作为一个有机的整体,按照各用水过程的水量和水质,系统和综合地合理分配用 水,使用水系统的新水量和废水排放量在满足给定的约束条件下同时达到最小最优的方法
用水单元waterusingunit 需要水或产生废水的具有相对独立性的生产工序,装置(设备)或生产车间,部门等 废水直接利用wastewaterdireet-use 个或多个用水单元产生的废水直接用于其他用水单元
3 wastewaterreclaationandreuse 废水再生利用 个或多个用水单元产生的废水经处理后用于其中一个或多个用水单元(循环),或用于其他用水 单元 基本原则 4.1 系统性原则 应从系统工程角度出发,着眼于用水系统整体,在充分掌握企业各用水单元状况的基础上,以实现 用水系统整体新水量和废水排放量最小为目标,对用水系统进行优化设计
4.2科学性原则 应从源头和过程中减少新水量和废水排放量,建立完善的废水利用系统,优先考虑废水直接利用 其次考虑废水再生利用
GB/T29749一2013 4.3可行性原则 应易于实施、操作及管理,方案设计所需的各项指标应易于获取
经济性原则 应与企业实际情况结合,在满足技术要求的基础上充分考虑经济性指标
程序和方法 水系统集成优化分为四个步骤;水系统现状调查,水系统优化对象及其约束条件的确定,水系统集 5.1 成方案设计与优化、水系统集成优化效果评估
具体步骤见图1
确定调查范围 水系统现状调查 调查用水单元 绘制用水网络现状图 确定优化对象 确定水系统优化对 象及其约束条件 确定约束条件 确定最小新水量 水系统集成优化 方案初步设计 水系统集成方案设 计与优化 不可行 水系统集成优化方 案技术可行性分析 可行 不可行 水系统集成优化方 案经济可行性分析 可行 水系统集成优化综合评价 水系统集成优化效 果评估 持续挖掘企业节水潜力 图 工业企业水系统集成优化步骤
GB/T29749一2013 5.2水系统现状调查 应根据需求和实际情况确定调查范围,并依据GB/T12452调查各用水单元
调查内容至少应 包括: 各用水单元所在车间及工艺单元, a b 各用水单元人口流量及来源; c)各用水单元出口流量及去向; 各用水单元人口和出口水质
d 2 5.2. 应根据用水单元的调查数据,绘制用水网络现状图(样式参见附录A)
图中至少应明确: a)新水量、回用水量及其来源; b各用水单元人口处的新水量,回用水量 c 各用水单元出口处的水量和流向
5.3水系统优化对象及其约束条件的确定 5.3.1应依据用水网络现状,分析确定拟优化的用水单元 5.3.2约束条件应至少包括主要水质、水量指标,也可根据实际需要将经济性指标,水网络连接数等作 为约束条件 5.3.3确定水质约束条件时应依据水质特点、工艺需求及有关标准的要求
5.4水系统集成方案设计与优化 5.4.1应根据采集的数据,考虑废水直接利用废水再生利用等途径,采用水系统集成技术确定用水系 统的最小新水量
具体方法参见附录B
在确定最小新水量时,可采用水系统集成优化有关软件进行 计算
5.4.2应以5.4.1中计算得出的最小新水量为目标,以满足所有用水单元对水质和水量的需求为约 束,设计水系统集成初步方案
4.3应分析约束条件以外的其他可能影响水回用的水质指标,考察5.4.2中设计的用水网络是否满 5. 足各项水质指标的要求,并根据操作经验,，结合经济性的直观分析优化用水网络
5.4.4应明确需要改进的工艺及设施,计算改造成本、废水回用效益,投资回收期等经济指标,详细分 析水系统集成优化方案的经济性
5.5水系统集成优化效果评估 5.5.1企业应依据GB/T7119计算本企业内各种用水评价指标,包括单位产品取水量,重复利用率、 废水回用率、冷却水循环率、冷凝水回用率、达标排放率等,并结合经济、管理等方面综合评价水系统集 成优化实施效果
企业应根据水系统集成优化结果,总结经验,完善有关管理制度,加强管理,与同类企业的水平进行 比对或对标自检,持续挖掘企业内节水潜力
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GB/T29749一2013 B 附 录 资料性附录) 水系统集成技术 B.1水夹点法 B.1.1水夹点法是在平面坐标图上描述、分析用水系统的方法,又称为图示法,是质量交换网络集成 技术在用水操作上的应用
B.1.2水夹点分析 典型的用水单元如图B.1所示
在该单元中,富杂质过程流股与水直接接触,富杂质过程流股中 的杂质在传质推动力的作用下进人水中,从而产生一定浓度的废水
用水单元 富杂质过程流股 D" 质 量 传 递 图B.1用水单元流程示意图 杂质传递过程的质量平衡关系可由式(B,1)描述 M F B.1) =C C" 式中: -用水单元i的水流量,单位为立方米每小时m'/h); F M 用水单元i中传递杂质、的杂质负荷,单位为千克每小时(kg/h); C" 用水单元中杂质、在进口处的浓度,单位为毫克每升(mg/L); C" -用水单元i中杂质、在出口处的浓度,单位为毫克每升mg/L). 这个过程也可以用图B,2所示的浓度-负荷图来表示
图中,坐标M代表杂质负荷,纵坐标c代 表污染物浓度;浓度高的为物料线,低的为供水线
供水线斜率越大,流量越小
为了考察其他单元产 生的废水能被本单元利用的可能性,需要指定本单元最大允许进口浓度(C,m),即极限进口浓度;同 时,为了确定所需水的最小流量,需要指定本单元最大出口浓度(C,m),即极限出口浓度
这样就可 以得到该单元用水的极限曲线,即图B.2中物料线下方的实线
可以看出,位于极限曲线下方的供水 线均可满足要求
C" Cms c'," 极限曲线 图B.2浓度-质量负荷图
GB/T29749一2013 从整体上来考虑整个系统的用水情况以达到用水网络的全局最优化,需要将所有用水单元的极限 曲线复合起来进行分析
图B.3给出了将4个用水单元的极限曲线复合为浓度组合曲线的方法
图B.3构造浓度组合曲线 位于浓度组合曲线下方的供水线均可满足系统的用水要求
假定新鲜水供水线人口浓度为0,要 使新鲜水用量达到最小,应该尽可能增大其出口浓度,即增大供水线的斜率
当供水线的斜率增大到在 某点与极限复合曲线相交时,传质推动力达到最小,出口浓度达到最大,新鲜水用量达到最小
这个相 交点就是所谓的“水夹点”,如图B.4所示
水夹点对于用水网络的设计具有重要的指导意义
水夹点 上方的用水单元的极限进口浓度高于夹点浓度,不应使用新鲜水;水夹点下方的用水单元的极限出口浓 度低于夹点浓度,不应排放废水 极限水复合曲线 污染物浓度 夹点位置 最优供水线 供水线 污染物负荷 图B.4水夹点及最小供水线 B.1.3水夹点设计 利用水夹点技术确定了系统的最小新鲜水目标值后,可以进一步设计达到该目标值的水网络
设 计的方法主要有两种;最大传质推动力法和最小匹配数法
最大传质推动力法充分利用极限复合曲线 与供水线之间的浓度差,在最终的设计中使传质推动力达到最大
最小匹配数法则通过旁流和混合使 各单元与水的匹配数达到最少
按照上述方法得到的水网络中存在回路时,需要进一步打破回路以简 化网络
以上关于夹点技术法的描述都是针对废水直接利用的情况
若想进一步减少新鲜水用量,还可以
GB/T29749一2013 采用废水再生利用,分析的过程也可以在夹点图上进行
B.1.4水夹点法适用范围 水夹点法形象,直观,物理意义明确,除了能够确定最小新鲜水流量目标并建立相应用水网络外,还 为系统合理用水提供了指导
但受二维图形的限制,水夹点法在解决多杂质水系统集成问题上存在困 难,并且无法解决与水质,水量无关的目标或约束,设计过程中需要依赖经验
水夹点法适用于解决单 因素水系统集成优化问题
B.2数学规划法 B.2.1数学规划法是基于对用水系统所建立的超结构模型,通过建立数学模型求解,从而对用水系统 进行集成优化的方法
超结构模型是指能够涵盖用水系统所有可能网络结构的物理模型
B.2.2建立水网络超结构模型 以废水直接利用的常规水网络超结构模型为例,如图B.5所示,简述超结构模型建立的基本思路 和步骤
B.2.2.1废水直接利用常规水网络超结构的建立思路 废水直接利用常规水网络超结构所建立的基本思路是;每个用水单元都有可能使用新水和从其他 单元来的废水;每个用水单元产生的废水都有可能用于其他单元
B.2.2.2废水直接利用常规水网络超结构的建立步骤 在外部水源(如新水)后标示一组分裂的箭头s,以表示去往各用水单元的新水; a 在每个用水单元前标示一组交汇的箭头M,以表示新水或其他用水单元来的废水; b 在每个用水单元后标示一组分裂的箭头s,以表示从该用水单元去往其他用水单元或废水处 c) 理单元的废水 在废水处理单元前标示一组交汇的箭头M,以表示从各用水单元来的废水
d M U M M 气 M 图B.5废水直接回用常规水网络的超结构 B.2.3多杂质系统废水直接利用时新水量最小化模型 根据B.2.2建立的超结构,可以列出下述非线性模型 新水量最小化目标可由式(B,2)描述 min习F"(i=1p) B.2) 流量及杂质负荷等的等式约束关系可由式(B.3)式(B.7)描述: F=F" B.3 FC只,十M.，=FC"十FlC (B.4)
GB/T29749一2013 F=FW十 习F B.5 f FC用 B.6 习F,.cC F" B.7 习F
十" 流量及杂质浓度等不等式约束关系可由式(B.8)一式(B.11)描述 0C，Cn;mns B.8 B.9 0
工业企业水系统集成优化导则GB/T29749-2013
随着全球人口的增长和经济的发展，用水越来越成为一种稀缺资源。而工业企业用水占据了全社会总用水量的相当大比例，因此，如何实现企业用水的节约和优化已经成为一个亟待解决的问题。
在这样的背景下，中国国家标准GB/T29749-2013应运而生。该标准旨在为工业企业推广集成优化的理念和方法，促进企业内部各个水系统的整合和优化，最终达到节约用水、减少环境污染和提高经济效益的目的。
该标准主要包括以下内容：
- 概述
- 术语和定义
- 水系统集成优化原则
- 水系统集成优化方法
- 水系统集成优化实施
- 水资源管理和技术经济评价
在实施工业企业水系统集成优化时，需要考虑多种因素，比如用水量、用水质量、水的循环利用等。标准中提出了一些具体的方法和流程，如水系统元素分析、优化方案制定和实施、监控与评估等，以帮助企业建立和实施科学有效的水系统集成优化方案。
通过实施工业企业水系统集成优化，可以达到以下效果：
- 节约用水资源，减少企业用水成本
- 降低企业对环境的影响，减少污染物排放
- 提高企业生产效率和产品质量
- 增强企业环保形象，提高社会信任度
总之，工业企业水系统集成优化是一个既有利于企业发展，又有益于环境保护和可持续发展的方案。GB/T29749-2013提供了一套完整的实施导则，有助于企业建立和实施符合规范要求的水系统集成优化方案。
