Consideración de la aceptabilidad en la síntesis óptima de redes de agua en parques ecoindustriales

Abstract

This Thesis proposes a superstructure that considers the recycling and reuse of water in an eco-industrial park, where different industries share wastewater as well as a treatment system to meet their water needs in their process units. The involved flows as well as the treatment system become optimization variables and the objective is to synthesize the network that allows satisfying water requirements at the lowest possible cost for each of the involved industries, thus approaching the individual utopian point of each participating industry. Based on the proposed superstructure, a MINLP mathematical model was implemented which involves mass balances and properties of the involved streams on the various points of mixing and division of the same. Also, the equations corresponding to the water treatment equipment as well as the economic objective functions for each of the considered industries are contemplated. Subsequently, the individual objectives of each industry are determined to find the utopian point. With this information, a strategy is implemented that allows obtaining a compromise solution that is closest to the utopian point. The proposed strategy also proposes the generation of a set of solutions that compensate the different objectives to identify the weight of each industry involved in the eco-industrial park.

En este trabajo se propone una superestructura que considera el reciclo y reusó de agua en un parque eco-industrial, en donde diversas industrias comparten aguas residuales, así como un sistema de tratamiento para satisfacer las necesidades de agua en sus diversos equipos de proceso. Los flujos involucrados, así como el sistema de tratamiento se convierten en variables de optimización y el objetivo es sintetizar la red que permita satisfacer los requerimientos de agua al menor costo posible para cada una de las industrias involucradas, acercándose de esta manera el punto utópico individual de cada industria participante. En base a la superestructura propuesta se implementó un modelo matemático MINLP que involucra balances de masa y propiedades de las corrientes involucradas sobre los diversos puntos de mezclado y división de la misma. También, se contemplan las ecuaciones correspondientes a los equipos de tratamiento de agua, así como las funciones objetivo económicas para cada una de las industrias involucradas. Posteriormente, se determinan los objetivos individuales de cada industria para encontrar el punto utópico. Con esta información se implementa una estrategia que permite obtener una solución compromiso que es la más cercana al punto utópico. En la estrategia propuesta también se plantea la generación de un conjunto de soluciones que compensan los diferentes objetivos para identificar el peso de cada industria involucrada en el parque eco-industrial.