基于能量综合平衡的水处理节能途径改造与实现

【摘要】：目前国内企业应用的废水处理装备及控制系统还处于比较落后的阶段,电耗相对较高,所以急需对当前的废水处理设备及控制系统进行改造。笔者结合当今相关能耗分析技术与节能技术,建立了一套以水处理能量综合平衡为指导的节能改造方案,并应用于某企业工业废水处理站的现实改造。 本文以反应池为单位对某企业工业废水处理站运行设备进行电耗统计,并对电耗最大的单元利用能量综合平衡理论进行进一步的能量分析,得到曝气系统与潜水搅拌机节能空间,提出合理的改造方案。潜水搅拌机叶轮节能改型从工程上原有叶轮入手,通过Faro三坐标测量仪获得叶轮的分散点云,建立叶轮的三维模型,然后利用螺旋桨升力线理论及毂帽鳍节能理念对原叶轮进行改型,得到三种改型方案,导入Fluent进行仿真,导出运行数据,计算效率,得到最佳方案。曝气节能控制系统改造首先根据工程实际情况选定控制参数,其次针对生化池反应过程复杂,假设条件,得到控制方程,然后提出PID控制、模糊控制以及自适应模糊PID控制三种方案,在Matlab的软件中的Simulink仿真工具箱中建立仿真模型得到控制曲线,确定控制策略,在此基础上采用节能效果明显、经济适用的进风导叶控制方式,建立以西门子S7-300PLC为控制器的曝气节能控制系统,该系统现实运行效果良好,电耗下降16%左右。 本文的研究,以水处理能量综合平衡分析理论为指导,结合当前先进的控制技术与节能理论,实现了废水站的节能改造,为水处理节能途径的改造和实现提供了新的方法。 【关键词】：废水处理 电耗 节能 叶轮 控制系统
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 我国水处理现状11-12
• 1.2 污水处理能耗现状12-13
• 1.3 国内外废水处理节能技术途径与手段13-17
• 1.3.1 污水处理能耗能效理论研究方法13-14
• 1.3.2 提高能效的技术手段14-17
• 1.4 本文主要研究内容17-19
• 第2章 工业废水处理装备能耗分析19-31
• 2.1 某工业废水处理站处理工艺19-21
• 2.2 某工业废水处理站电耗统计21-24
• 2.3 生化池(?)模型建立24-26
• 2.3.1 炯的定义24
• 2.3.2 生化池的平衡模型24-26
• 2.4 生化池(?)效率计算26-30
• 2.4.1 实际需氧量确定26-27
• 2.4.2 生化池(?)平衡分析27-29
• 2.4.3 电耗装备能量损失分析29-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第3章 潜水搅拌机叶轮节能改型31-41
• 3.1 搅拌机叶轮改型31-34
• 3.2 改型潜水搅拌机叶轮数值模拟分析34-38
• 3.2.1 控制方程34-35
• 3.2.2 网格划分35
• 3.2.3 边界条件和算法35-36
• 3.2.4 改型搅拌机对池水流场的影响36-38
• 3.3 潜水搅拌机传动效率比较38-39
• 3.4 本章小结39-41
• 第4章 曝气系统节能控制策略设计41-57
• 4.1 曝气系统节能控制参数确定41-42
• 4.2 生化池反应模型建立42-44
• 4.3 曝气系统节能控制策略的选择44-55
• 4.2.1 PID控制44-47
• 4.2.2 模糊控制47-52
• 4.2.3 自适应模糊PID控制52-55
• 4.4 曝气系统节能控制策略确定55-56
• 4.5 本章小结56-57
• 第5章 曝气系统节能控制实现57-73
• 5.1 曝气系统节能控制方式选择57-60
• 5.1.1 阀门调节方式57
• 5.1.2 改变风机的转速调节方式57-58
• 5.1.3 进风导叶调节方式58-60
• 5.2 曝气系统节能控制硬件实现60-64
• 5.2.1 控制装置60-61
• 5.2.2 检测装置61-63
• 5.2.3 执行装置63-64
• 5.3 曝气节能控制算法实现64-67
• 5.4 曝气系统节能控制通讯设计67-68
• 5.5 组态王监控设计68-70
• 5.5.1 总体流程图界面设计68-69
• 5.5.2 生化池监控画面设计69-70
• 5.6 曝气系统节能降耗效果分析70-72
• 5.7 本章小结72-73
• 第6章 总结和展望73-75
• 6.1 课题总结73-74
• 6.2 课题展望74-75
• 参考文献75-79
• 致谢79-81
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果81

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