Μέθοδος για την συγχρονισμένη επιλογή διεργασιών επεξεργασίας νερού και υπολογισμό στόχων για τις ροές καθαρού νερού  και ανακύκλωσης

Φασκιώτης, Δημήτρης; Faskiotis, Dimitris

dc.contributor.author	Φασκιώτης, Δημήτρης	el
dc.contributor.author	Faskiotis, Dimitris	en
dc.date.accessioned	2016-06-07T09:17:51Z
dc.date.available	2016-06-07T09:17:51Z
dc.date.issued	2016-06-07
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/42632
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.10468
dc.rights	Default License
dc.subject	Ανάλυση κόμβου ανάσχεσης	el
dc.subject	Υδατική ολοκλήρωση	el
dc.subject	Μαθηματική μοντελοποίηση	el
dc.subject	Μοντέλο μεταφόρτωσης	el
dc.subject	Μοντέλο επιλογής διεργασίας επεξεργασίας	el
dc.title	Μέθοδος για την συγχρονισμένη επιλογή διεργασιών επεξεργασίας νερού και υπολογισμό στόχων για τις ροές καθαρού νερού και ανακύκλωσης	el
heal.type	bachelorThesis
heal.secondaryTitle	Method for the synchronized selection of water treatment processes and targeting of clear water and recycle flows	en
heal.classification	Water integration	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2015-10-13
heal.abstract	Το νερό αποτελεί ένα φυσικό πόρο με πολύ μεγάλη περιβαλλοντική, κοινωνική και οικονομική σημασία. Στη σημερινή εποχή έχει γίνει αισθητή η ανάγκη για την ανάπτυξη μεθοδολογιών και τεχνολογιών για την ελαχιστοποίηση της χρήσης του αλλά και της επεξεργασίας του ώστε να μπορεί να ξαναχρησιμοποιηθεί χωρίς να υπάρχει ανάγκη για χρήση νέας ποσότητας καθαρού νερού. Σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η ανάπτυξη μίας μεθοδολογίας για την εύρεση της βέλτιστης τιμής ροής ανακυκλοφορίας ελαττώνοντας το συνολικό κόστος στο ελάχιστο σε ένα σύστημα νερού στο οποίο γίνεται χρήση φρέσκου νερού αλλά και ταυτόχρονα καθαρισμός του με διεργασίες επεξεργασίας μετά τη χρησιμοποίηση του. Η διαχείριση του νερού με σκοπό την ελαχιστοποίηση του μπορεί να γίνει γενικά με τρεις τρόπους: με ανακυκλοφορία, με επαναχρησιμοποίηση και με αναγέννηση. Στη παρούσα εργασία εξετάστηκαν τρόποι υπολογισμού των στόχων ελάχιστης χρήσης καθαρού νερού, που προκύπτουν από επαναχρησιμοποίηση και ανακύκλωση. Εξετάστηκε επίσης η ταυτόχρονη επιλογή των οικονομικότερων διεργασιών επεξεργασίας νερού και οι στόχοι για τις ροές ρευμάτων νερού που υπόκεινται σε επεξεργασία. Αρχικά παρουσιάζονται κάποιες γενικές πληροφορίες οι οποίες αφορούν τις μεθόδους επεξεργασίας των λυμάτων, τους δείκτες που χρησιμοποιούνται για την αξιολόγησή τους καθώς και τρόποι χρήσης του νερού για την επίτευξη μέγιστης επαναχρησιμοποίησης αλλά και ελάχιστης επεξεργασίας εξασφαλίζοντας τον επιθυμητό στόχο. Στη συνέχεια παρουσιάζεται μία μεθοδολογία που βασίζεται στη γραφική εύρεση των κόμβων ανάσχεσης και υπολογισμού της ελάχιστης οριακής ροής με τη χρήση των γραμμών παροχής νερού και της οριακής σύνθετης καμπύλης που δημιουργείται από τις διεργασίες χρήσης νερού. Η μεθοδολογία συμπληρώνεται με τη βοήθεια δύο υπαρχόντων μοντέλων. Το μοντέλο μεταφόρτωσης και το μοντέλο επιλογής διεργασίας επεξεργασίας. Με τη χρήση του μοντέλου μεταφόρτωσης υπολογίζεται η ροή φρέσκου νερού που απαιτείται για την κάλυψη των αναγκών του συστήματος και το κόστος αυτής. Με το μοντέλο επιλογής διεργασιών επεξεργασίας, επιλέγονται οι διεργασίες οι οποίες καταφέρνουν με το ελάχιστο δυνατό κόστος να φτάσουν την συγκέντρωση των λυμάτων του μοντέλου μεταφόρτωσης στην υποχρεωτική συγκέντρωση απόθεσης του περιβάλλοντος. Με τη χρήση αυτής της μεθοδολογίας υπολογίζεται η ροή ανακυκλοφορίας που τροφοδοτείται από το μοντέλο επιλογής διεργασιών επεξεργασίας με την οποία ελαχιστοποιείται το κόστος. Από τη στιγμή που επιτυγχάνεται το ελάχιστο κόστος, οποιαδήποτε επιπλέον ποσότητα δοθεί στο σύστημα από τη ροή ανακύκλωσης δεν συμπεριλαμβάνεται στους υπολογισμούς καθώς αποτελεί μία πλεονάζουσα ποσότητα. Με αυτόν τον τρόπο υπολογίζονται οι βέλτιστες ροές και τα βέλτιστα κόστη.	el
heal.abstract	The chemical industry is facing an increasingly stringent legislative framework on discharge limits, while fresh water resources are rapidly depleting. On the other hand industries are struggling to operate in the most economic way. Overall costs depend on the fresh water requirements, the selection of the appropriate technologies for waste treatment, the flowrates of the treated effluents and the possibilities for water reuse and recycle. Prior to detailed designs it is useful to have an overall picture of the maximum potential of the system in terms of clear water consumption, treatment processes to integrate, the minimum wastewater flowrate and maximum reuse and recycle (Kuo and Smith, Chemical Engineering Science, 52, 23, 4273-4290 1997). The possibility of reuse and recycle increases significantly the potential for water savings. Graphical targeting methods (Wang and Smith, Chemical Engineering Science, 49, 18, 3127-3145 1994) do not offer a holistic approach to the water integration problem that could take into account the recycle option for the minimization of fresh water intake and synchronously deal with the selection of the most appropriate treatment technologies among alternative options and the production of targets for multiple treatment flowrates. Furthermore, shortcut models for synchronized water targeting and selection of treatment processes are absent from literature (Foo, Industrial and Engineering Chemistry Research, 48, 11, 5125-5159 2009). The present work integrates the extension of the transhipment models of (Nikolakopoulos, et al, Computer Aided Chemical Engineering,vol. 34, pp. 381-386, 2014.), presented in (Nikolakopoulos and Kokossis, Computer Aided Chemical Engineering, vol. 37, pp. 1091-1096, 2015), into a closed loop iterative procedure that selects treatment processes, targets the minimum treatment flowrates and at the same time calculates the optimal recycle rates and fresh water requirements ahead of detailed design. The novelty and advantage of the proposed method is that it assesses types and capacities of treatment processes simultaneously to calculating optimal recycle flows, further ensuring that any process configuration within the approved set of design features will satisfy the system's constraints. The proposed approach addresses targeting problems for treatment systems with fixed outlet concentration. It adopts the concept of concentration interval diagrams proposed for mass exchange networks (El-Halwagi and Manousiouthakis, AIChE Journal, vol. 35(8), 1233–1244, 1989.), and the transshipment logistics model adjusted to heat exchange network design (Papoulias and Grossman, Computer Chemical Engineering, vol. 7(6), 707–721, 1983). The methodology has been tested successfully on problems of systems with various water using operations and treatment technologies producing valid selection of treatment processes and treatment flows together with optimal targets for fresh water and recycle flows.	en
heal.advisorName	Κοκόσης, Αντώνιος	el
heal.committeeMemberName	Σαρίμβεης, Χαράλαμπος	el
heal.committeeMemberName	Κοκόσης, Αντώνιος
heal.committeeMemberName	Παπαγιαννάκος, Νικόλαος
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	92 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true