基于多目标优化的污水厂升级改造综合评价和工艺比选
发布时间：2021-11-02 20:33
近年来,为加强水污染治理,越来越严格的污水排放标准推动了污水厂升级改造,对污水厂的运行管理提出了更高的要求。提高污水厂的排放标准,虽然可以获得优质的出水,但往往需要更多的能耗和物耗,会增加污水厂的运行成本,产生某些潜在的环境影响。因此,污水厂升级改造是一个同时涉及技术、经济、环境等多个目标、需要兼顾政策评价和工艺运行两个层面的复杂过程。本文构建了环境-技术-经济的多目标优化分析框架,通过对污水厂工艺仿真、统计学分析、生命周期评价、不同目标权衡的研究,评估排放标准提高带来的影响,并对污水厂升级改造过程中的方案选择、运行管理、可持续性发展等问题进行分析与决策。首先建立符合中国污水处理现状的基准污水厂模型,分析排放标准提高产生的影响。依据排放标准（一级A和准Ⅳ类）,设定三种改造方案（投药法、高效沉淀池及滤池、反硝化深床滤池）。进水数据包含了降雨和晴天的情况,可以模拟合流制和分流制管网的影响。采用数学模型对不同方案进行模拟,使用响应曲面法和统计学方法进行出水水质及运行状况分析,利用生命周期评价计算环境影响和运行成本。可以发现出水中的氮磷是污水厂升级改造达标的难点,但现有的技术均可以满足相应标准...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
本研究技术路线
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文要收集的数据包括污水厂运行数据、设计数据等，背景数据库选用 Gabi PE，用于进行清单分析；接下来根据所设的的五种场景建立污水厂动力学模型，根据模型输出的水质结果及运行参数计算污水厂的电耗、化学药品消耗及污泥产量，并计算运行成本并编制 LCA 清单；在分析层分析不同技术方案的达标能力及影响因素，并利用 Gabi CML2001 量化潜在环境影响，根据三个目标建立多目标优化模型并求解，得到最优解集；最后对三个目标之间的关系及解集中的每个点所包含的污水厂操作信息、出水信息、环境影响信息进行分析，根据排放标准需求完成污水厂升级改造的决策分析工作，实现方案技术的比选及规律讨论。
针对 BSM 模型的详细描述可以查询国际水协关于 BSM 模型的描.benchmarkwwtp.org。BSM 中设定基准污水厂进水流量 20648.26m3/留时间为 22h，包括缺氧、厌氧池各一座、好氧池 3 座、二沉池和初座、1 座污泥浓缩池和 1 座厌氧消化池同时还增加了 1 个污泥脱水]，BSM2 构筑物布局如图 2-2 所示，其中活性污泥反应池和二沉池的SM1 保持一致，生化反应池好氧区中两个反应池的氧气转换系数 KLa不变化 (KLa=200/d)，池体积分别为 V1=V2=1500m3，V3=V4=V5=300入变量包括进水流量、硝化液内回流量、污泥回流量、剩余污泥排放反应池出水流量[46]，根据物料平衡法和质量守恒则可以得到:[输入量]-[输出量]+[反应生成量]=[累积量] BSM2 中沉淀模型选用了 Takács 的一维固体通量模型，污泥厌氧消DM 模型。BSM1 分别针对晴天、连续降雨天气和短时强降雨天气提水质水量文件；在 BSM2 中策略分析的评价周期为 364d，在对性能之前应先确定动态周期，动态波动周期为 245d[45]，BSM2 的进水水件包含 609 天的动态进水数据。
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国城镇污水处理行业温室气体排放核算及其时空特征分析[J]. 郭盛杰,黄海伟,董欣,曾思育. 给水排水. 2019(04)
[2]基于均匀分布NSGAII算法的污水处理多目标优化控制[J]. 李霏,杨翠丽,李文静,乔俊飞. 化工学报. 2019(05)
[3]基于不同城镇污水处理厂的运行成本分析研究[J]. 赵一宁,李朝玺,安彩妹,王宏展. 给水排水. 2018(S2)
[4]A/O+高效沉淀+深床滤池用于污水厂提标扩建[J]. 李采芳,杨丹,王志刚. 中国给水排水. 2018(16)
[5]多级AO-MBR工艺用于污水处理厂提标扩建工程设计[J]. 马宏伟,陈雅琼,陈阳. 给水排水. 2017(06)
[6]污水厂提标改造中A2/O工艺研究与应用趋势[J]. 马宁,汪浩,刘操,侯达,骆虎,韩旭,杨兰琴. 中国给水排水. 2016(20)
[7]GPS-X模拟的三种A2/O工艺脱氮除磷效果比较[J]. 丁晓倩,赵剑强. 中国给水排水. 2016(19)
[8]化学除磷对城镇污水厂活性污泥系统的影响[J]. 刘超. 中国给水排水. 2015(22)
[9]基于全国227个样本的城镇污水处理厂治理全成本分析[J]. 谭雪,石磊,陈卓琨,李涛,马中,郑祥,程荣. 给水排水. 2015(05)
[10]基于ASM2D模型对龙王嘴污水处理厂的工艺模拟[J]. 高扬,邵青. 给水排水. 2014(02)
本文编号：3472341
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
本研究技术路线
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文要收集的数据包括污水厂运行数据、设计数据等，背景数据库选用 Gabi PE，用于进行清单分析；接下来根据所设的的五种场景建立污水厂动力学模型，根据模型输出的水质结果及运行参数计算污水厂的电耗、化学药品消耗及污泥产量，并计算运行成本并编制 LCA 清单；在分析层分析不同技术方案的达标能力及影响因素，并利用 Gabi CML2001 量化潜在环境影响，根据三个目标建立多目标优化模型并求解，得到最优解集；最后对三个目标之间的关系及解集中的每个点所包含的污水厂操作信息、出水信息、环境影响信息进行分析，根据排放标准需求完成污水厂升级改造的决策分析工作，实现方案技术的比选及规律讨论。
针对 BSM 模型的详细描述可以查询国际水协关于 BSM 模型的描.benchmarkwwtp.org。BSM 中设定基准污水厂进水流量 20648.26m3/留时间为 22h，包括缺氧、厌氧池各一座、好氧池 3 座、二沉池和初座、1 座污泥浓缩池和 1 座厌氧消化池同时还增加了 1 个污泥脱水]，BSM2 构筑物布局如图 2-2 所示，其中活性污泥反应池和二沉池的SM1 保持一致，生化反应池好氧区中两个反应池的氧气转换系数 KLa不变化 (KLa=200/d)，池体积分别为 V1=V2=1500m3，V3=V4=V5=300入变量包括进水流量、硝化液内回流量、污泥回流量、剩余污泥排放反应池出水流量[46]，根据物料平衡法和质量守恒则可以得到:[输入量]-[输出量]+[反应生成量]=[累积量] BSM2 中沉淀模型选用了 Takács 的一维固体通量模型，污泥厌氧消DM 模型。BSM1 分别针对晴天、连续降雨天气和短时强降雨天气提水质水量文件；在 BSM2 中策略分析的评价周期为 364d，在对性能之前应先确定动态周期，动态波动周期为 245d[45]，BSM2 的进水水件包含 609 天的动态进水数据。
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国城镇污水处理行业温室气体排放核算及其时空特征分析[J]. 郭盛杰,黄海伟,董欣,曾思育. 给水排水. 2019(04)
[2]基于均匀分布NSGAII算法的污水处理多目标优化控制[J]. 李霏,杨翠丽,李文静,乔俊飞. 化工学报. 2019(05)
[3]基于不同城镇污水处理厂的运行成本分析研究[J]. 赵一宁,李朝玺,安彩妹,王宏展. 给水排水. 2018(S2)
[4]A/O+高效沉淀+深床滤池用于污水厂提标扩建[J]. 李采芳,杨丹,王志刚. 中国给水排水. 2018(16)
[5]多级AO-MBR工艺用于污水处理厂提标扩建工程设计[J]. 马宏伟,陈雅琼,陈阳. 给水排水. 2017(06)
[6]污水厂提标改造中A2/O工艺研究与应用趋势[J]. 马宁,汪浩,刘操,侯达,骆虎,韩旭,杨兰琴. 中国给水排水. 2016(20)
[7]GPS-X模拟的三种A2/O工艺脱氮除磷效果比较[J]. 丁晓倩,赵剑强. 中国给水排水. 2016(19)
[8]化学除磷对城镇污水厂活性污泥系统的影响[J]. 刘超. 中国给水排水. 2015(22)
[9]基于全国227个样本的城镇污水处理厂治理全成本分析[J]. 谭雪,石磊,陈卓琨,李涛,马中,郑祥,程荣. 给水排水. 2015(05)
[10]基于ASM2D模型对龙王嘴污水处理厂的工艺模拟[J]. 高扬,邵青. 给水排水. 2014(02)
本文编号：3472341
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