城镇污水处理厂氧化沟工艺的节能研究

【摘要】：运行费用高是目前大多数污水处理厂普遍面临的难题,直接影响水污染治理的成效,因此污水处理工艺的节能降耗是当前亟待解决的问题。节能同时意味着减排,可以有效地降低一次性能源消费的碳排放,对于我国目前倡导的发展低碳经济具有重要的现实意义。 本文通过对安徽省内采用氧化沟工艺的部分污水处理厂进行实地调研,介绍了各污水处理厂基本运行现状及相关工艺流程,详细调查了不同氧化沟工艺各处理单元设备运行情况及能耗状况。针对不同工艺及不同曝气设备在运行中存在的指标差异,采用层次分析法综合评价污水处理厂氧化沟工艺曝气方式；同时运用matlab软件工具对耗能最大的生化曝气段建立模糊控制模型系统,并探讨总结了其他各处理段的节能技改措施,得出以下研究成果及结论： (1)调研的各污水处理厂实际处理水量皆低于设计值水平,运行能耗普遍较高,都超过了各厂运行总能耗的一半以上。因此,城镇污水处理厂氧化沟工艺的节能研究重点还是集中在生化曝气处理段上 (2)经过计算得出各厂吨水电耗值,在正常进水负荷的情况下污水处理厂处理规模越大,吨水电耗值相应越低。 (3)结合调研介绍当前城镇污水处理厂氧化沟工艺中常用的曝气组合方式并进行比较分析,从工艺成熟度、经济效益及系统运行稳定性等角度出发,采用层次分析法建立评价模型体系。根据模型计算最终得出结论：倒伞表曝+水下推流为最佳曝气组合方式。 (4)通过层次分析法模型计算得出指标层中出水水质稳定性指标权重最高,为0.5309;吨水电耗指标次之,为0.1729,而后依次为设备运行稳定性、设备寿命、去除单位COD能耗、操作管理难度、单位污泥量处理能耗、施工难度。 (5)以省内某污水处理厂现场试验为基础,运用matlab软件工具建立双输入单输出模糊控制模型系统,根据模型计算结果调节曝气转碟运行状态,对奥贝尔氧化沟内三沟溶解氧浓度进行实时控制,通过试运行验证节能效果显著。 (6)除了生化曝气段,污水处理厂提升段、污泥回流及处理段能耗也分别占据总能耗的一定比例,各种污水泵是污水处理厂提升段及污泥回流段的主要能耗设备,其能耗较大是因为泵常常不在高效区段内运行。同时污泥回流段主要通过精简回流方式、降低回流比等手段来实现节能运行。 (7)污泥脱水阶段应选择高效絮凝剂并通过实验确定最佳投加量以降低运行成本,并保证污泥脱水机高效稳定运行。 【关键词】：氧化沟 节能 曝气方式 层次分析法 溶解氧 模糊控制
【学位授予单位】：安徽工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 绪论13-20
• 1.1 课题研究背景13-17
• 1.1.1 能源理论研究现状13-14
• 1.1.2 能耗构成分析与比较研究现状14
• 1.1.3 节能途径研究现状14-17
• 1.2 研究目的及内容17-20
• 1.2.1 课题研究目的17-18
• 1.2.2 课题研究内容18-19
• 1.2.3 论文技术路线19-20
• 第二章 污水处理厂调研状况20-38
• 2.1 Ⅰ厂调研情况20-22
• 2.1.1 污水处理厂基本现状及其工艺流程20-22
• 2.1.2 各处理单元运行能耗状况22
• 2.2 Ⅱ厂调研情况22-25
• 2.2.1 污水处理厂基本现状及其工艺流程22-24
• 2.2.2 各处理单元运行能耗状况24-25
• 2.3 Ⅲ厂调研情况25-27
• 2.3.1 污水处理厂基本现状及其工艺流程25-26
• 2.3.2 各处理单元运行能耗状况26-27
• 2.4 Ⅳ厂调研情况27-29
• 2.4.1 污水处理厂基本现状及其工艺流程27-28
• 2.4.2 各处理单元运行能耗状况28-29
• 2.5 Ⅴ厂调研情况29-31
• 2.5.1 污水处理厂基本现状及其工艺流程29-30
• 2.5.2 各处理单元运行能耗状况30-31
• 2.6 Ⅵ厂调研情况31-33
• 2.6.1 污水处理厂基本现状及其工艺流程31-32
• 2.6.2 各处理单元运行能耗状况32-33
• 2.7 调研厂家各项指标对比33-37
• 2.7.1 吨水电耗比较33-35
• 2.7.2 主要污染物去除量比较35-36
• 2.7.3 投加药剂量比较36-37
• 2.8 本章小结37-38
• 第三章 氧化沟工艺曝气方式层次分析法模型研究38-46
• 3.1 调研厂家运行比较分析38-39
• 3.2 曝气方式层次分析模型39-43
• 3.2.1 模型建立的基本步骤39
• 3.2.2 曝气方式层次结构模型的建立39-43
• 3.3 曝气方式优化分析比较43-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第四章 奥贝尔氧化沟曝气量模糊控制模型研究46-60
• 4.1 试验厂家概况46-47
• 4.2 试验内容47-54
• 4.2.1 实验准备工作47-50
• 4.2.2 确定最佳浸没水深实验50
• 4.2.3 溶解氧浓度分布实验50-52
• 4.2.4 转碟运行情况与三沟内溶解氧的关系实验52-54
• 4.3 基于matLab构建奥贝尔氧化沟溶解氧模糊控制模型54-59
• 4.3.1 模糊控制的概念54-55
• 4.3.2 建立溶解氧模糊控制模型55-56
• 4.3.3 应用matLab模糊逻辑工具箱求解模糊控制模型56-58
• 4.3.4 模型验证58-59
• 4.4 本章小结59-60
• 第五章 氧化沟工艺各处理段能耗分析及节能措施60-71
• 5.1 提升段能耗分析及节能途径60-63
• 5.1.1 高程布置优化设计方案60-62
• 5.1.2 污水提升泵节能运行改进措施62-63
• 5.2 好氧生化处理段能耗分析及节能途径63-66
• 5.2.1 好氧生化处理段能耗分析63-64
• 5.2.2 好氧生化处理段节能措施分析与研究64-66
• 5.3 污泥回流段能耗分析及节能途径66-67
• 5.3.1 污泥回流段能耗分析66
• 5.3.2 污泥回流段节能途径探讨66-67
• 5.4 污泥处理段能耗分析及节能途径67-70
• 5.4.1 污泥处理段能耗分析67-68
• 5.4.2 污泥处理段节能途径研究探讨68-70
• 5.5 本章小结70-71
• 第六章 结论与建议71-73
• 6.1 结论71-72
• 6.2 问题与建议72-73
• 参考文献73-76
• 攻读学位期间发表的学术论文目录76-77
• 致谢77

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