城市污水处理厂曝气系统节能降耗影响因素及控制模式研究

【摘要】：污水处理是解决水环境污染的重要途径,但目前绝大多数污水处理厂存在运行能耗与处理成本高等问题,其主要是由于污水处理厂主要耗能单元——鼓风曝气系统效率低、能耗过高造成的。在国家提倡“节能减排”的背景下,对污水处理厂主要耗能单元——鼓风曝气系统进行系统的研究,分析问题所在,提出解决方法与对策,有助于实现污水处理厂的节能降耗,并且对提高污水处理效率与降低运行成本具有重要意义。 本研究以典型污水处理厂的曝气系统作为研究对象,对污水处理厂的微孔曝气设备氧转移速率影响因素进行研究,分析影响微孔曝气器充氧能力的因素以及影响程度;对曝气系统中曝气设备及控制模式所存在的问题进行分析,为污水处理厂节能降耗以及优化控制模式提供参考;对新旧微孔曝气器氧转移速率(OTR)进行测试,分析了微孔曝气器充氧性能下降程度以及下降原因,对曝气设备运行能耗与成本进行分析,为污水处理厂曝气设备日常运行和降低运行成本提供理论指导。论文的主要结论如下: (1)典型微孔曝气器充氧性能关键因素试验研究结果表明:1)水温对氧转移速率具有两面性影响。在15℃水温条件下,试验所用微孔曝气器氧转移速率最高;当水温大于15℃时,随着水温的升高,微孔曝气器氧转移速率降低;当水温小于15℃时,随着水温的升高,微孔曝气器氧转移速率增高;2)鼓风通气量对微孔曝气器氧转移速率有一定影响。当微孔曝气器在额定流量下1~3m3/h范围内变化时,鼓风通气量的增加会使微孔曝气器的氧转移速率有较大幅的增大,当微孔曝气器鼓风通气量超过3m3/h时,随着鼓风通气量的增加微孔曝气器氧转移速率没有明显增大;3)水中的盐度对微孔曝气器氧转移速率有一定的影响。当水中盐度在0~2500mg/L范围内,水中盐度的变化对微孔曝气器氧转移速率影响较小;当水中盐度超过2500mg/L时,随着水中盐度的增加,微孔曝气器氧转移速率增大。 (2)典型污水处理厂曝气系统问题诊断及控制模式优化研究结果表明:1)部分污水处理厂存在曝气设备老化漏气、曝气器表面堵塞、曝气不均匀、曝气池在线溶解氧仪数量不足等问题;2)在污水处理厂曝气系统的运行方面:试验所在污水处理厂存在曝气系统控制指标单一、对进水量及进水浓度变化反应不及时的问题; 3)污水处理厂可以通过对污水处理厂曝气池曝气效果的观察、曝气池污水中溶解氧以及其他数据的连续监测,能够分析出曝气设备运行的状态,运行方式的不足、控制模式的优劣。 (3)在青岛市李村河污水处理厂一期工程曝气系统中,选取运行10年的微孔曝气器与同型号的新曝气器作为研究对象,结合其氧转移速率的测试结果,进行成本分析,得到以下结论:1)运行10年的微孔曝气器的曝气充氧能力会有所下降,下降程度约为10%;2)如果将运行十年的曝气器更换为同型号新曝气器,李村河污水处理厂将会每年节省电耗费用90万元,投资回收期约为14个月。 【关键词】：污水处理厂 氧转移速率 曝气系统问题分析 曝气系统控制模式 曝气设备运行成本分析
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：X703.1
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-10
• 第1章 绪论10-23
• 1.1 水污染问题及污水处理现状10-11
• 1.2 污水处理厂曝气方式及曝气设备11-20
• 1.2.1 曝气方式11-12
• 1.2.2 曝气设备12-15
• 1.2.3 微孔鼓风曝气系统15-20
• 1.3 污水处理厂曝气系统能耗及自动控制20-23
• 1.3.1 曝气系统能耗20
• 1.3.2 曝气系统自动控制现状20-23
• 第2章 课题来源及研究思路23-25
• 2.1 课题来源23
• 2.2 课题研究的背景23
• 2.3 课题研究的目的23-24
• 2.4 课题的研究思路及研究内容24-25
• 第3章 影响曝气设备氧转移速率的关键因素研究25-34
• 3.1 试验原理及试验装置25-28
• 3.1.1 试验原理25-26
• 3.1.2 试验装置及操作方法26-28
• 3.2 氧转移速率影响因素试验结果与分析28-33
• 3.2.1 水温对氧转移速率的影响28-30
• 3.2.2 通气量对氧转移速率的影响30-31
• 3.2.3 盐度对氧转移速率的影响31-33
• 3.3 本章小结33-34
• 第4章 典型城市污水处理厂曝气系统及控制模式问题分析34-61
• 4.1 试验条件与试验设备34-35
• 4.1.1 试验条件34
• 4.1.2 试验设备34-35
• 4.2 污水处理厂曝气系统问题分析35-57
• 4.2.1 安丘市污水处理厂悬挂链曝气系统问题分析35-45
• 4.2.2 青岛市李村河污水处理厂曝气系统问题分析45-50
• 4.2.3 青岛市团岛污水处理厂曝气系统问题分析研究50-57
• 4.3 污水处理厂曝气系统优化控制57-59
• 4.4 本章小结59-61
• 第5章 污水处理厂曝气设备运行成本分析61-69
• 5.1 新旧曝气器对比试验61-63
• 5.2 现值法63-64
• 5.3 现值法在曝气系统中的应用64
• 5.4 新旧微孔曝气器现值法经济分析计算64-68
• 5.4.1 李村河污水处理厂运行数据、曝气设备参数64-65
• 5.4.2 经济分析计算65-68
• 5.5 曝气设备经济分析结果68-69
• 第6章 结论及建议69-71
• 6.1 结论69-70
• 6.2 建议70-71
• 参考文献71-74
• 致谢74

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