海水淡化技术是解决当今水资源匮乏的重要手段,目前,全世界淡化水日产量约4000万立方米,解决了1亿多人口(世界人口的1/40)的供水问题。经过半个多世纪的发展,海水淡化技术已经比较成熟,大规模地把海水变成淡水,已遍布世界各地。但制约其进一步推广应用的瓶颈是淡化水的成本高,缺乏竞争性,因此降低海水淡化的能耗是当前面临的一大课题。遗传算法是一种随机优化算法,其操作对象是问题参数的编码,即染色体,而不是参数本身,它能够从较大范围内进行搜索,容易得到全局最优解。本文针对海水淡化系统优化设计问题,对传统的遗传算法进行了改进,提出了混合编码的遗传算法,即整数编码和实数编码相结合,同时对交叉和变异等遗传算子进行了改进,采用Visual C++6.0程序来实现。对多级闪蒸(MSF)海水淡化过程进行了研究,考虑了带有盐水循环的多级闪蒸海水淡化系统,引入了闪蒸级数、补充海水与产品水的比率、循环盐水与进料海水的比率三个参数,在此基础上将多级闪蒸海水淡化系统的优化设计表述为一个混合整数非线性规划问题,建立了新的过程优化模型,以吨水费用最小为目标,采用改进的遗传算法进行求解。实例研究表明:得到的吨水费用低于文献报道值,结果合理,证明本文提出的数学模型是有效的、求解方法是可行的。同时,本文又分析了蒸汽费用、能量费用对吨水费用的影响。对反渗透(RO)海水淡化过程进行了研究,首先给出了单元模型和相关的经济模型。通过相关的变量将这些模型相互关联,组成系统模型。将膜组件分为高脱盐膜、高通量膜、普通膜、低脱盐膜四种类型,以吨水费用最小为目标,在满足热力学、设备选型、设计要求等约束的条件下,系统的设计问题可表达为一个混合整数非线性规划。当产品水的设计要求不同,进料水浓度不同时,采用本文的设计方法可得出最优设计方案。对MSF-RO和RO-MSF海水淡化集成系统进行了研究, MSF-RO是把多级闪蒸过程的排浓盐水作为反渗透过程的进料水,RO-MSF是把反渗透过程的排浓盐水作为多级闪蒸过程的进料水,两者所产淡水混合作为产品水。对MSF-RO和RO-MSF集成系统分别建立了数学模型,以吨水费用最小为目标,研究了不同的进出口条件对吨水费用的影响。实例研究结果表明,对于给定的出口条件,当进料海水浓度较低时,采用MSF-RO集成系统产生淡水的吨水费用较低;当进料海水浓度较高时,采用RO-MSF集成系统产生淡水的吨水费用较低。对于给定的进料条件,当出口淡水浓度要求较低时,宜采用MSF-RO集成系统;当出口淡水浓度要求较高时,宜采用RO-MSF集成系统。