Water Network Optimization with Wastewater Regeneration Models

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Título: Water Network Optimization with Wastewater Regeneration Models
Autor/es: Yang, Linlin | Salcedo Díaz, Raquel | Grossmann, Ignacio E.
Grupo/s de investigación o GITE: Estudios de Transferencia de Materia y Control de Calidad de Aguas (ETMyCCA) | Computer Optimization of Chemical Engineering Processes and Technologies (CONCEPT)
Centro, Departamento o Servicio: Universidad de Alicante. Departamento de Ingeniería Química | Universidad de Alicante. Instituto Universitario de Ingeniería de los Procesos Químicos
Palabras clave: Water network optimization | Wastewater regeneration models
Área/s de conocimiento: Ingeniería Química
Fecha de publicación: 22-sep-2014
Editor: American Chemical Society
Cita bibliográfica: Industrial & Engineering Chemistry Research. 2014, 53(45): 17680-17695. doi:10.1021/ie500978h
Resumen: The conventional water network synthesis approach greatly simplifies wastewater treatment units by using fixed recoveries, creating a gap for their applicability to industrial processes. This work describes a unifying approach combining various technologies capable of removing all the major types of contaminants through the use of more realistic models. The following improvements are made over the typical superstructure-based water network models. First, unit-specific shortcut models are developed in place of the fixed contaminant removal model to describe contaminant mass transfer in wastewater treatment units. Shortcut wastewater treatment cost functions are also incorporated into the model. In addition, uncertainty in mass load of contaminants is considered to account for the range of operating conditions. Furthermore, the superstructure is modified to accommodate realistic potential structures. We present a modified Lagrangean-based decomposition algorithm in order to solve the resulting nonconvex mixed-integer nonlinear programming (MINLP) problem efficiently. Several examples are presented to illustrate the effectiveness and limitations of the algorithm for obtaining the global optimal solutions.
Patrocinador/es: The authors would like to acknowledge financial support from the National Science Foundation for financial support under grant CBET-1437668, the program “Estancias de movilidad en el extranjero “Jose Castillejo” para jóvenes doctores” (JC2011-0051) of the Spanish Ministerio de Educación, and from the University of Alicante (GRE11-19).
URI: http://hdl.handle.net/10045/42624
ISSN: 0888-5885 (Print) | 1520-5045 (Online)
DOI: 10.1021/ie500978h
Idioma: eng
Tipo: info:eu-repo/semantics/article
Derechos: © 2014 American Chemical Society
Revisión científica: si
Versión del editor: http://dx.doi.org/10.1021/ie500978h
Aparece en las colecciones:INV - ETMyCCA - Artículos de Revistas
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