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城镇污水处理厂氧化沟工艺的节能研究

作　者: 向阳
导　师: 左涛; 陈锦如; 蔡昌凤
学　校: 安徽工程大学
专　业: 环境工程
关键词: 氧化沟节能曝气方式层次分析法溶解氧模糊控制
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-13
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

城镇污水处理厂氧化沟工艺的节能研究

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