城市污水处理厂的能耗研究与节能分析

【摘要】：我国城市污水产量巨大，且处理量在逐年增加，污水处理的能耗是不容忽视的问题。但是，一般在建设过程中处理工艺的合理性和稳定性及工程投资等是主要考虑问题，并没有对运行成本这一重要问题做具体的评价与分析，造成许多污水处理厂在建成后由于运营成本过高而不能正常运行。因此，优化污水处理厂的运行管理以降低处理费用、节约成本成为污水处理工艺的重要课题。根据有关资料显示，城市污水处理厂消耗的能源主要有电能、燃料及药剂等潜在能源，其中电耗占总能耗的60%～90%，主要用于污水、污泥的提升，生物处理系统的供氧以及污泥处理这几个工艺过程。本文将污水处理按能耗特征和功能分为预处理单元、生化处理单元和污泥处理单元来分别进行能耗分析，通过分析每一单元的能耗变化规律和主要影响因素，确立了针对污水处理厂的能耗分析方法，研究了主要的节能途径并筛选出可行的节能方法。主要结论如下： （1）所调查的两座污水处理厂分别采用我国最典型的A2O和氧化沟工艺，其中生物处理单元的能耗占到总能耗的60％左右，预处理单元占25％左右，污泥处理单元占10.0％左右。能耗主要发生在污水提升系统，供氧系统和污泥处理系统三部分，是污水处理厂节能降耗的主要环节。 （2）预处理阶段的能源浪费严重，节能空间较大。主要方法是科学选泵，合理确定水泵扬程，在设计过程中，改堰口出水为淹没出水，减少管道的水头损失，从而减少污水的提升高度;此外，由于污水处理厂进水量随着时间、季节波动，大部分时间都不能高效运作，使用变频驱动技术是一种非常有效的节能措施。 （3）生物处理阶段的能耗占全厂总能耗的50%以上，是节能最重要的环节。主要节能方法是：①减少管路阻力和管路漏气，鼓风机的安装尽量靠近外墙；②鼓风机变频调速技术的运用；③利用DO控制技术来控制风量；④采用低阻、防堵塞的微孔管式曝气器；⑤合理布置曝气器，曝气池前端增加曝气设施，并减少后端的曝气量。 （4）随着污泥排放标准的提高和国家对污泥处理、处置的重视，污泥处理部分能耗的比重将大幅度增加。节能主要注意浓缩与脱水工艺设备的优选，另外就是为了提高污泥的脱水性能而投加的絮凝剂药耗量，因此设计人员应该精确计算污泥产量、含水率等，合理选择脱水机的台数和能力，最好通过实验来确定絮凝剂的投加量。污泥消化过程则重点考虑甲烷的产量。 【关键词】：污水处理 能耗分析 节能
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TU992.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 水污染问题及污水处理现状9-12
• 1.1.1 水污染状况9-10
• 1.1.2 国外污水处理现状10
• 1.1.3 国内污水处理现状10-12
• 1.2 课题的研究目的和内容12-15
• 1.2.1 课题的研究目的12
• 1.2.2 课题研究的主要内容12-15
• 第二章 污水处理厂能耗研究现状15-21
• 2.1 污水处理能耗研究状况15-17
• 2.1.1 国外污水处理能耗研究状况15-16
• 2.1.2 国内污水处理能耗研究状况16-17
• 2.2 污水处理能耗的构成17-21
• 2.2.1 污水处理厂的能耗指标18-19
• 2.2.2 能耗的分布统计19-21
• 第三章 预处理段能耗分析与节能途径21-29
• 3.1 预处理段能耗分析21-24
• 3.2 预处理阶段各单元电耗分析24
• 3.3 预处理阶段的节能途径24-29
• 3.3.1 合理确定水泵扬程24-26
• 3.3.2 变频调速技术的应用26-29
• 第四章 生物处理段能耗分析与节能途径29-43
• 4.1 生物处理段能耗构筑物分析29-31
• 4.2 生物处理阶段各单元电耗分析31
• 4.3 曝气系统的影响因素31-34
• 4.3.1 曝气方式的分类32
• 4.3.2 曝气设备在曝气池内的主要作用32
• 4.3.3 影响氧气转移速率的因素32-34
• 4.4 生物处理段的节能途径34-43
• 4.4.1 鼓风机的节能管理34-36
• 4.4.2 变频调速器在鼓风机的运用36-38
• 4.4.3 合理控制曝气系统风量38-39
• 4.4.4 曝气装置的节能39-40
• 4.4.5 合理布置曝气器40-43
• 第五章 污泥处理段能耗分析与节能途径43-53
• 5.1 我国污泥处理现状43-47
• 5.1.1 我国污泥处理分类及统计43-44
• 5.1.2 污泥浓缩物料与能源消耗44
• 5.1.3 污泥脱水物料与能源消耗44-45
• 5.1.4 污泥厌氧消化45-46
• 5.1.5 污泥发酵46-47
• 5.2 污泥处置分类及调研47-48
• 5.3 污泥处理段能耗构筑物分析48-49
• 5.4 污泥处理系统的节能措施49-53
• 5.4.1 污泥浓缩过程的节能50
• 5.4.2 污泥脱水过程的节能50-51
• 5.4.3 污泥消化过程的节能51-53
• 结论与建议53-55
• 结论53-54
• 建议54-55
• 参考文献55-57
• 致谢57

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