Optimal Design Of Water Networks Involving Single Contaminant

Abstract

Kertas kerja ini membentangkan pembangunan teknik sistematik bagi penetapan sasaran penggunaan air bersih dan penghasilan air sisa buangan yang bertujuan mencapai pemulihan air yang maksimum untuk sistem yang melibatkan satu bahan pencemar. Sebuah model umum pengaturcaraan lelurus (LP) telah dibangunkan berdasarkan superstruktur rangkaian air bagi menghasilkan sasaran pemulihan air yang maksimum serta mereka bentuk rangkaian air yang minimum secara serentak bagi masalah yang beroperasi berdasarkan pemindahan jisim dan bukan berdasarkan pemindahan jisim (iaitu operasi penggunaan air secara global). Pendekatan ini dibuktikan melalui satu kajian kes perbandaran yang melibatkan sebuah masjid dan satu kajian kes industri yang melibatkan proses akrilonitril. Pengurangan air yang ketara untuk kedua–dua kajian kes telah tercapai, sekali gus membuktikan keberkesanan teknik yang dicadangkan. Keputusan ini menunjukkan potensi maksimum pengurangan air bersih dan air sisa buangan adalah sebanyak 43.4% dan 49.3% untuk Masjid Sultan Ismail dan 70.6% dan 37.7% untuk proses akrilonitril, di mana ia bertepatan dengan kajian lepas yang menggunakan teknik analisis jepit air. Kata kunci: Pengurangan air; pemodelan matematik; pemulihan air yang maksimum; pengoptimuman; bahan pencemar This work presents the development of a systematic technique to target freshwater consumption and wastewater generation to achieve the maximum water recovery for systems involving single contaminant. A generic linear programming (LP) model has been developed based on water network superstructure to simultaneously generate the maximum water recovery targets and design minimum water network, for both mass transfer–based and non–mass transfer–based problems (i.e., global water–using operations). The approach is illustrated by using an urban case study involving a mosque and an industrial case study involving an acrylonitrile process. The results show the potential maximum freshwater and wastewater reduction are 43.4% and 49.3% respectively for Sultan Ismail Mosque, and 70.6% and 37.7% for acrylonitrile process, which agree with the previous study performed using water cascade analysis technique. Key words: Water minimisation; mathematical modelling; maximum water recovery; optimisation; single contaminant