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印染集中区水网络优化研究 于金巧,张芸∗,陈郁,刘素玲,李金花 工业生态与环境工程教育部重点实验室,大连理工大学环境学院,大连116024

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第33 卷第12 期
2013 年12 月
环 境 科 学 学 报
 Acta Scientiae Circumstantiae
Vol. 33,No. 12
Dec. , 2013
基金项目: 国家水体污染控制与治理科技重大专项(No. 2012ZX07202⁃001);高等学校博士学科点专项科研基金资助(No. 20110041120001)
Supported by the Major Science and Technology Program for Water Pollution Control and Treatment(No. 2012ZX07202⁃001) and the Specialized
Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education of China (No. 20110041120001)
作者简介: 于金巧(1988—),女,E⁃mail: yujq2013@163. com; ∗通讯作者(责任作者),E⁃mail: zhangyun@ dlut. edu. cn
Biography: YU Jinqiao(1988—), female,E⁃mail: yujq2013@163. com; ∗Corresponding author,E⁃mail: zhangyun@ dlut. edu. cn
于金巧,张芸,陈郁,等. 2013. 印染集中区水网络优化研究[J]. 环境科学学报,33(12):3260⁃3266
Yu J Q, Zhang Y, Chen Y, et al. 2013. Optimization of water network in a dyeing and finishing industrial concentration area[J]. Acta Scientiae
Circumstantiae,33(12):3260⁃3266
印染集中区水网络优化研究
于金巧,张芸∗,陈郁,刘素玲,李金花
工业生态与环境工程教育部重点实验室,大连理工大学环境学院,大连116024
收稿日期:2013⁃03⁃14   修回日期:2013⁃05⁃23   录用日期:2013⁃06⁃06
摘要:耗水量大、水环境污染严重是印染集中区的一个突出问题. 本文建立水网络数学模型,对印染集中区用水排水网络进行系统规划,该模型
以集中区总成本最低为目标函数,模拟了以多级组合工艺为特点的污水处理设施数学模型. 运用该模型对东北某印染集中区水网络进行设计
和优化改进,在保证废水达标排放、成本最低的条件下,构建了企业内及企业间最佳回用网络,确定了污水处理设施工艺最优方案,并明确各级
处理工艺中不同品质的处理水回用集中区企业的最优途径,为集中区内污水处理设施提标改造计划提供参考. 研究结果表明:该模型在工业集
中区或工业园用水规划及废水减量方面具有实用价值和较好的应用前景.
关键词:印染集中区;水网络;优化模型
文章编号:0253⁃2468(2013)12⁃3260⁃07   中图分类号:X32   文献标识码:A
Optimization of water network in a dyeing and finishing industrial concentration
area
YU Jinqiao, ZHANG Yun∗, CHEN Yu, LIU Suling, LI Jinhua
Key Laboratory of Industrial Ecology and Environmental Engineering (MOE), School of Environmental Science and Technology, Dalian University of
Technology, Dalian 116024
Received 14 March 2013;   received in revised form 23 May 2013;   accepted 6 June 2013
Abstract: Large water consumption and serious water pollution are prominent problems in dyeing and finishing industrial concentration area. In this
paper, a mathematical programming model for water integration is established based on mathematical programming method. The model, with the minimum
total annual cost as the objective function, considers the shared treatment facilities characterized by multistage wastewater treatment technology. This
model is applied in the design and optimization of the water network of a dyeing and finishing industrial concentration area in northeast China. The optimal
water recycling network is obtained under the condition that total annual cost is the lowest and wastewater is discharged with standard level. Thus, the
optimal water treatment process and recycling way of treated water with different quality can be determined, which can provide reference for upgrading and
reconstruction plan of water treatment facilities in the area. The results indicate that the mathematical model is practical and promising in water use
programming and wastewater reduction of the dyeing and finishing industrial concentration area.
Keywords: dyeing and finishing industrial concentration area; water network; optimization model
1 引言(Introduction)
印染集中区聚集着以染整厂、印花厂、水洗厂
为代表采用以水为媒介的湿加工工艺的企业,此类
企业耗水、排水量大,水回收利用率低,且废水治理
难度大. 因此,对印染集中区用水、排水网络进行研
究,系统规划企业用水途径,合理分配不同品质的
水资源,提高水资源利用率,己成为印染集中区可
持续发展战略最重要的内容. 为了提高工业水资源
利用率,优化工业用水系统,国内外研究者在20 世
纪80 年代开发出数学规划法水网络优化技术,并应
用于单个企业用水网络规划,在增加水资源利用
率、节约水资源及成本等方面取得很大成效
(Karuppiah and Grossmann, 2008; Khor et al. 2012;
12 期于金巧等:印染集中区水网络优化研究
李英,2003;王洪卫等,2005;冯霄等,2012). 其中,李
英(2003)将水夹点技术与数学规划相结合,使分步
设计过程用水网络. 王洪卫等(2005)等提出不确定
性条件下水网络优化设计方法,即水网络优化设计
柔性综合,应用多目标优化方法中的分层法,首先
满足柔性要求,然后优化水网络,使设计水网络满
足柔性要求且用水量最少. 冯霄等(2012)等针对工
业用水系统中循环冷却水进行了优化研究,分别建
立了以流率最小和连接数最少为目标的数学模型.
而国内研究者主要是针对单个企业水网络优化进
行深入研究,对企业间水网络优化研究较少. Chew
等(2008)首次将数学规划法应用于工业园水网络
优化中,建立企业间废水回用的水网络优化模型,
计算出低成本、低耗水的最优水网络; Lim 等
(2010)同样运用数学规划法建立数学模型,通过水
网络设计,将传统工业园改造为绿色生态工业园,
并运用生命周期评价和生命周期成本评价将设计
前后工业园进行对比,得出设计后的工业园更加经
济环保的结论. Sotelo⁃Pichardo 等(2011) 建立重新
改造工业园模型,并将已有污水处理设施考虑到模
型优化中;但以上研究尚未建立大多数集中区采用
的多级污水处理工艺模型. Yu 等(2013)针对印染
工业园水网络优化方法进行研究,并建立了多级工
艺组合水处理设施模型,确定出经济节水的用水途
径,但文章为避免用水节点直接回用本节点排水的
计算缺陷,忽略了各企业各用水节点之间水循环利
用途径,本文将借鉴该研究成果,并改进优化模型,
重新建立完善的印染集中区水网络优化模型.
综上所述,本文利用数学规划法,综合考虑印
染集中区的用水、排水状况与特点,建立了完善的
印染集中区水网络优化模型;同时将大多数集中区
采用的多级水处理组合工艺模式污水处理设施纳
入数学模型中,确定最佳污水处理途径及回用途
径,明确污水处理组合工艺等级,以期为工业园污
水处理设施设计及提标改造提供参考信息.
2 模型建立(Model establishment)
2. 1 数学规划法
数学规划方法既对系统进行统筹规划,寻求最
优方案的数学方法. 其数学模型由目标函数、约束
条件组成,目标函数是描述规划目标与决策变量间
的函数关系式,约束条件既环境约束、需求条件、自
然条件、设备能力等限制.
数学规划法方法在水网络优化的应用中能全
面模拟水网络结构及节点用水的操作条件,综合水
质特性、需水要求、环境容量、经济效益等多种复杂
因素设计出耗水少、经济合理的用水网络. 其基本
步骤首先是按照企业或集中区特点,建立涵盖所有
可能用水途径的水网络超结构图;然后在超结构的
基础上,依据物质平衡、限制条件等,建立数学模
型,研究约束条件下目标函数的极值问题,最终计
算获得最佳用水途径.
2. 2 水网络超结构
印染集中区的水网络超结构如图1 所示,其中
各符号含义和单位见附录,根据印染集中区特点,
该超级结构包括企业用水节点超结构、企业废水集
中池超结构、污水处理设施超结构,具体描述如图1
所示.
图1 水网络超结构图(a. 企业过程节点超结构;b. 企业废水
集中池超结构;c. 污水处理设施超结构)
Fig. 1 Superstructure for water integration in parks ( a.
Superstructure for water node; b. Superstructure for
wastewater concentration pool; c. Superstructure for water
treatment facility)
2. 2. 1 企业过程节点超结构 企业过程节点的水
网络超结构如图1a 所示. 各个企业过程节点的用水
可以分别来源于新鲜水、企业内过程节点所排废
水、其他企业过程节点所排废水、各段污水设施的
回用水. 而企业各过程节点所排废水可以回用于自
身企业及其他企业过程节点或直接排放到企业废
水集中池中,与其他废水混合排入污水处理设施
中. 企业各过程节点的需水量、需水水质标准、排水
量、废水水质均为已知条件.
2. 2. 2 企业废水集中池超结构 各个企业设有的
废水缓冲池,其水网络超结构如图1b 所示. 未被企
业内部利用的废水全部集中到废水集中池中,然后
排放到污水处理设施中进行末端处理.
2. 2. 3 污水处理设施超结构 印染集中区污水处
3261
环  境  科  学  学  报30 卷
理设施大部分采用多级水处理组合工艺,一般由生
物处理、混凝处理、消毒脱色等工艺组成,每级处理
设施都有自己的固定的处理效率. 本文中污水处理
厂超结构图见图1c,各企业废水集中进入第一级处
理设施中,经过一级处理后,可以被回用到企业过
程节点中,或者进入下一段处理设施,若水质达标
也可以排放. 除一级处理设施外,其他级处理设施
废水都来自于上一级.
本模型以包括新鲜水成本、污水处理设施成
本、管道成本在内的集中区总成本最低为目标函
数. 最终确定新鲜水使用量、企业间及企业内废水
的循环途径、污水处理组合工艺等级、废水处理途
径及回用途径.
2. 3 公式建立
首先,在超结构的基础上,依据物质平衡、限制
条件等,建立约束条件,公式中各符号的含义和单
位见附录.
2. 3. 1 企业过程节点 根据企业过程节点超结构
图,依据企业用水水量及水质限定条件,建立水量
平衡、物质平衡公式及水质限制不等式,作为模型
的约束条件,具体见公式(1) ~ (5),其中,cf代表第
f 种污染物浓度,其他相关符号与流量类似.
FIp,i = ΣJp
j = 1 fssp,i,j + ΣP
x = 1,x≠pΣJx
j = 1 fpsp,x,i,j + fscp,i (1)
fssp,i,j = 0(i = j) (2)
FUp,j = fwp,j + ΣIp
i = 1,i≠jfssp,i,j + ΣP
x = 1,x≠pΣIx
i = 1 fpsx,p,i,j +
ΣW
w = 1 ftsw,p,j (3)
cwf × fwp,j + ΣIp
i = 1 csp,i,f × fssp,i,j + ΣP
x = 1,x≠pΣIx
i = 1 cpx,i,f ×
fpsx,p,i,j + ΣW
w = 1 ctout w,f × ftsw,p,j = cup,j,f FUp,j (4)
cumin p,j,f ≤ cup,j,f ≤ cumax p,j,f (5)
2. 3. 2 企业废水集中池 根据企业废水集中池超
结构图,企业废水集中池的水量及物质平衡公式见
(6) ~ (7).
FCp = ΣIp
i = 1 fscp,i (6)
ccp,f × FCp = ΣIp
i = 1 csp,i,f × fscp,i (7)
2. 3. 3 污水处理设施公式 根据污水处理设施超
结构图,建立水量平衡、物质平衡公式,同时依据污
水处理厂污染物排放标准,建立水质限制不等式,
作为模型约束条件,具体见公式(8) ~ (14).
FT1 = ΣP
p = 1 fctp (8)
ctin
1,f × FT1 = ΣP
p = 1 ccp,f × fctp (9)
FTw = ΣP
p = 1 ΣJp
j = 1 ftsw,p,j + FTw +1 + few (w ≠ W)
(10)
FTW = ΣP
p = 1 ΣJp
j = 1 ftsW,p,j + feW (11)
ctin w,f = ctout w -1,f (w ≠ 1) (12)
ctout w,f = ctin w,f × (1 - Rw ) (13)
few × cemix f ≤ few × ctout w,f ≤ few × cemax f (14)
2. 3. 4 管道的确定 下列公式分别用来决定缓冲
池和过程节点、缓冲池和处理设施、处理设施和过
程节点之间的管道是否存在,其中X1x
,i 、X2p 、X3w,p 为
二进制变量,要注意一点,同一处理设施回用到同
一公司的不同过程节点的处理中水只需一条管道,
因此公式如下:
ΣJp
j = 1 fpsx,p,i,j - max(ΣJp
j = 1 ΣIp
i = 1 fpsx,p,i,j ) × X1x
,i ≤ 0 (15)
fctp - max(fctp ) × X2p
≤ 0 (16)
ΣJp
j = 1 ftsw,p,j - max(ΣJp
j = 1 ftsw,p,j ) × X3w,p ≤ 0 (17)
2. 3. 5 目标函数 目标函数总成本最少,其中包括
新鲜水成本WC、污水处理设施成本TC、管道成本
PC. 各成本表达式如下:
TAC = WC + TC + PC (18)
WC = φ(Hr,CUW,Σfw) (19)
TCw = φ(X4w ,CUFw ,Hr,CUOw ,FTw ) (20)
PC = g(Xn ,CUP,D,Σf) (21)
X4w 为二进制函数,来决定各段污水处理设施是
否存在,因为如果上一级污水处理设施不存在,则
其下面各级污水处理设施都不存在,限制公式如下:
FTw - max(FTw ) × X4w ≤ 0 (22)
X4w = Πw
w = 1
X4w (23)
3 案例研究(Case study)
本文以中国东北地区的某印染工业集中区为
例,应用以上所建模型建立最优水网络,该区域拥
有染色企业、印花企业、水洗企业、纺织企业、服装
加工企业等一条完善的纺织产业链.
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12 期于金巧等:印染集中区水网络优化研究
3. 1 印染厂耗水、排水代谢途径分析
包括染色厂和印花厂在内的印染行业工艺流
程主要分为前处理、染色/ 印花、后整理3 个工序.
前处理:指在染色、印花之前,利用各种助剂除
去成品布上的杂质,增加布的白度和柔软性,这个
过程需要大量的水作为生产介质. 前处理包括烧毛
工序、退煮工序、氧漂工序、丝光工序,其中烧毛是
将纱线或织物迅速通过火焰或在炽热的金属表面
擦过,烧去表面茸毛,因此需要用冷却水冷却具有
相当热度的织物表面. 其他工序消耗的水主要用于
试剂处理后的水洗过程.
染色:将织物在染液中经过短暂的浸渍后,随
即用轧辊轧压,本工艺染色水介质消耗较少,可以
忽略,主要是随后的水洗过程耗水.
印花:印花是用染料或颜料在纺织品上施印花
纹的工艺过程,完成固色后需洗去浮色,本工序的
主要水耗用于水洗过程.
后整理:布料再经过物理或化学方法进一步提
高面料品质的过程叫做后整理,包括定型、拉幅、预
缩,后整理过程用水为冷却用水.
除上述水消耗外,退煮、漂白、丝光、染色工序
还需水蒸气加热烘干布料,水蒸气冷凝形成冷凝
水,各节点的冷凝水、冷却水由于水质较好,符合生
产要求,可以回用到生产工艺中. 印染企业各工段
耗水、排水代谢途径见图2.
图2 印染企业各工段耗水、排水代谢途径
Fig. 2 Water metabolism approach of the Dyeing and Finishing
plant(DFP)
3. 2 水洗厂耗水分析
水洗厂的流程较为简单,由以下工序组成.
砂洗:既使用碱性助剂、氧化助剂和柔软剂,配
以石墨,使布料呈现褪色、陈旧的效果同时提高布
料的柔软舒适度,该工序是水洗厂主要的耗水节点.
甩干:使用离心泵脱水机将布料脱水,该工序
不耗水,仅产生少量的水,水质与砂洗工序相同.
烘干:使用水蒸气,通过烘干机,将布料烘干,
烘干产生的少量冷凝水回用到水洗用水.
总结印染厂及水洗厂用水标准见表1.
表1 印染厂及水洗厂用水标准
Table 1 Water quality requirement of the DFP and washing plant
企业类型工序COD
/ (mg·L -1 ) pH SS
/ (mg·L -1 ) 色度(倍) 总碱度+ 总硬度/
(以CaCO3 计,mg·L -1 )
染色厂与印花厂锅炉蒸汽/ ≥7. 0 ≤10 / ≤30
冷却水≤80 6. 0 ~9. 0 ≤20 / ≤700
水洗(前处理) ≤50 6. 0 -9. 0 ≤30 ≤25 ≤450
水洗(染色) ≤50 6. 5 -8. 5 ≤10 ≤10 ≤20
排放≤100 6. 0 -9. 0 ≤30 ≤40
水洗厂砂洗≤50 6. 0 -9. 0 ≤30 ≤25 ≤450
3. 3 多段污水处理设施选择
在该印染集中区实际运行两级废水处理工艺,
分别是UASB⁃好氧生物处理组合工艺、混凝技术,经
过前两级处理COD 与SS 的去除效果好,但脱色效
果低,处理水不能回用到印染与水洗厂中. 污水处
理设施管理者考虑,对原有设施进行提标改造,添
加后续深度处理工艺,达到部分中水处理回用的
目的.
应用本文多级污水处理设施数学模型,可以明
确各级污水设施污水处理流量及回用途径和流量
的分配,同时确定后续深度处理工艺等级,从而得
到成本最省的多级工艺污水处理方案,为提标改造
决策提供参考.
本文增加两级深度污水处理回用工艺,分别为
臭氧技术、膜处理技术. 臭氧技术深度处理工艺的
特点为COD 去除率很低,但有较强的脱色、消毒和
3263
环  境  科  学  学  报30 卷
矿化的效果,适用于印染中水回用处理工艺. 研究
成果表明,在适当的操作条件下,臭氧氧化处理技
术的COD 去除率能稳定达到至少40%,若加入催
化剂, 去除率还能够进一步提高( Ciardelli and
Ranieri, 2000; Selcuk, 2005; Wang et al. , 2012).
膜处理技术在印染废水处理中,效果好,脱色率高,
管理简单,但膜需要经常更换,运行费用高,不被广
泛采用. 随着用水成本的提高,膜处理技术处理废
水能够直接回用的优势,越来越被重视.
在优化模型公式中不设定一级、二级污水处理
水的在印染厂和水洗厂的回用. 本文中设计污水处
理设施设计规模为10000 t·d-1,进水COD 为1500
mg·L-1,结合实践调查和文献查阅得出如表2 所示
的去除率;同时结合上面设计条件,经文献查阅及
实际经验,得出各段处理工艺运行成本,如表2
所示.
表2 选择工艺及各污染物去除率、成本
Table 2 Pollution removal rate and cost for each chosenstage
编号工艺名称COD 去除率SS 去除率色度去除率
固定成本
/ 万元
运行成本系数
/ (元·t -1 )
一级生物处理工艺85% 70% 80% 1000 1
二级混凝工艺60% 70% 50% 100 0. 25
三级臭氧氧化工艺40% / 80% 450 0. 6
四级膜系统技术80% 90% / 3000 0. 1
  表3 为印染集中区各企业过程节点数据. 本文
根据各个企业的水代谢途径进行分析,调查进水及
排水节点,弄清企业水流途径,确定企业各工序的
用水要求与出水水质. 在此为简化计算,将用水要
求一致且出水水质相似的节点合并(如,将前处理
工段所有用水节点合并,所有工序蒸汽、冷却用水
节点合并),并取各节点流量、水质指标的平均值.
表3 印染集中区各企业过程节点数据
Table 3 Data of the water nodes of the dyeing and finishing plant
企业名称用水节点
日水流量
/ t
COD
/ (mg·L -1 )
SS
/ (mg·L -1 )
染色厂Ⅰ前处理1620 1900 240
Ⅱ染色280 450 60
Ⅲ冷凝100 25 7
Ⅳ冷却120 25 7
印染厂1 Ⅰ前处理400 1500 250
Ⅱ印染120 350 60
Ⅲ冷凝60 25 7
Ⅳ冷却90 25 7
印染厂2 Ⅰ前处理1590 2500 300
Ⅱ印染400 350 70
Ⅲ冷凝110 25 7
Ⅳ冷却140 25 7
印染厂3 Ⅰ前处理2900 1500 200
Ⅱ印染800 550 70
Ⅲ冷凝220 25 7
Ⅳ冷却270 25 7
水洗厂砂洗200 550 100
  各企业间及各企业与污水处理设施距离见
表4.
表4 各企业距离
Table 4 Distance between two plants in the example m
企业名称染色厂
印染
厂1
印染
厂2
印染
厂3 水洗厂
污水处
理设施
染色厂0 410 620 150 300 50
印染厂1 410 0 210 500 150 390
印染厂2 620 210 0 700 350 610
印染厂3 150 500 700 0 360 160
水洗厂300 150 350 360 0 300
污水处理设施50 390 610 160 300 0
3. 4 计算结果
本数学优化问题为混合整数非线性规划. 选取
新鲜水费用为4 元·t-1,年工作日为300 d,运用
lingo 软件编程,并且采用软件中的全局求解器求解
计算. 该求解器运用分支定界方法( branch and
bound method)以非整数规划最优解为树根,最优目
标值为上届,按决策变量整数值,将模型分解为多
个凸分支. 分支定界法是一种求解整数规划问题的
最常用算法,可以有效求解混合整数规划问题. 其
优点是不必对解空间进行遍历搜索就能够找到全
局最优解,加快求解速度. 但当分支越多,要求的子
问题越多,且子问题的约束条件也会增多,求解过
程变的复杂费时.
对计算结果整理后,实际水网络如图3 所示. 其
中,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表印染或染色厂的前处理、
3264
12 期于金巧等:印染集中区水网络优化研究
印染、冷凝、冷却过程节点,Ⅴ代表水洗厂过程节
点,直线上数据代表流量,单位为t·d-1. 结果确定了
污水处理设施等级为3 级,并明确了企业内部及企
业之间的水循环回收利用最优途径,主要包括:印
染厂和染色厂中的冷凝、冷却水应回用于前处理工
序,见图3 企业内废水回用;印染二厂的部分冷却水
回用于水洗厂,这样可使集中区整体成本花费下
降,见图3 企业间废水回用途径;各印染厂印花与染
色水洗水和锅炉蒸汽用水除一部分来自新鲜水外,
还可来自于三级污水处理回用水,见图3 污水处理
设施中水回用途径.
二级污水处理设施的出水,只有一部分流入三
级处理设施进行深度处理,另一部分达标排放. 计
算结果明确了各部分的流量. 最终计算结果表明,
通过该优化模型优化,该水网络污水排放量由以前
的9420 t·d-1,降低污水排放量为2173 t·d-1,回用
率达77%.
图3 印染集中区最优水网络
Fig. 3 Optimal configuration in the example
4 结论(Conclusions)
1) 基于以上研究,本文所建立的水网络优化方
法能够通过综合印染集中区中各企业用水指标、排
水特点,兼顾水质特性、需水要求、环境容量、经济
效益等因素,搭建经济节水的企业内及企业间水回
用途径. 该方法保证在整体集中区总成本最低的基
础上,使所研究的系统用水在达到水质标准的同
时,实现水资源的合理分配,使得印染集中区中新
鲜水的使用降低,水资源利用率提高.
2) 本文所建立的包含多级污水处理设施的水
网络优化模型,能够经济合理的分配各级污水处理
设施处理水,明确了各级处理设施向企业输送处理
中水的最优回用途径、回用量及外界环境排放量,
更加符合实际情况. 管理者可以参考本优化模型结
果,对污水处理设施的提标改造,作出提高水资源
利用率,节约成本的决策.
3) 本文的计算结果表明,若处理设施的污染物
去除率提高及处理成本降低,集中区内水的回收利
用率随之上升.
责任作者简介:张芸(1966—),女,教授,博士,博士生导师,
主要从事清洁生产和循环经济方向的研究. E⁃mail:
3265
环  境  科  学  学  报30 卷
zhangyun@ dlut. edu. cn.
附录 主要符号意义和单位
cup,j,f企业p 的过程节点j 出水的第f 种污染物浓度
(mg·L-1 )
cwf新鲜水的第f 种污染物浓度值(mg·L-1 )
ccp,f 企业p 的污水缓冲池第f 种污染物浓度值
(mg·L-1 )
csp,i,f企业p 的过程节点i 出水的第f 种污染物浓度
(mg·L-1 )
cpx,i,f企业x 的过程节点i 出水的第f 种污染物浓度
(mg·L-1 )
cuminp,j,f 企业p 的过程节点j 需水第f 种污染物浓度最小
限值(mg·L-1 )
cumaxp,j,f 企业p 的过程节点j 需水第f 种污染物浓度最
大限值(mg·L-1 )
ctout w,f w 级污水处理设施出水第f 种污染物浓度值
(mg·L-1 )
ctin w,f w 级污水处理设施入水第f 种污染物浓度值
(mg·L-1 )
cemix f 排放标准第f 种污染物浓度最小限值(mg·L-1 )
cemax f 排放标准第f 种污染物浓度最大限值(mg·L-1 )
FIp,i企业p 过程节点i 排水水总量(t·d-1 )
fssp,i,j企业p 内过程节点i 流入节点j 的水流量(t·d-1 )
fscp,i企业p 的过程节点i 排入污水缓冲池水量(t·d-1 )
FUp,j企业p 过程节点j 用水总量(t·d-1 )
fwp,j企业p 的过程节点j 新鲜水需水量(t·d-1 )
fpsx,p,i,j企业x 的过程节点i 流入企业p 的过程节点j 的
流量(t·d-1 )
ftsw,p,j w 级污水处理设施流入企业p 的过程节点j 的回
用水量(t·d-1 )
FCp企业p 污水缓冲池水量(t·d-1 )
fctp企业p 污水缓冲池中流入污水处理设施的流量
(t·d-1 )
FTw w 级污水处理设施处理水量(t·d-1 )
few w 级污水处理设施排放环境的水量(t·d-1 ) Rw w 级污水处理设施的对第f 种污染物浓度的转化因子
CUW 新鲜水成本(元·t-1 )
CUFw w 级污水处理设施固定成本(元)
CUOw w 级污水处理设施运行成本(元·t-1 )
CUP 管道成本(元) Hr 企业年工作日(d) Dp,x企业p 与企业x 之间的距离(m) Dp企业p 与污水处理设施之间的距离(m)
二进制函数
X1x,p 决定企业x 与企业p 过程节点之间管道的二进制函数
X2p
决定污水处理设施与企业缓冲池之间管道的二进制
函数
X3w,p 决定污水处理设施与企业之间管道的二进制函数
X4w 决定w 级污水处理设施的二进制函数
希腊字母
ρ 水密度(kg·m-3 )
下标
i 过程节点
j 过程节点
f 污染物质
w 处理设施级数
p 企业
x 企业
W 末级污水处理设施
上标
in 进水
out 出水
mix 最小限
max 最大限
集合
P {p = 1, 2,. . . , Nplants |P 企业集合} Ip {i = 1, 2,. . . , Nsources |Ip过程节点集合} Jp {j = 1, 2,. . . , Nsinks |Jp过程节点集合} W {w = 1, 2,. . . , Ntreatmentstages |Wt 处理设施集合}
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