城镇污水处理厂运行能耗分布特征及工况控制研究

发布时间：2017-12-09 15:32

  本文关键词：城镇污水处理厂运行能耗分布特征及工况控制研究

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【摘要】：我国多数中小型城镇污水处理厂存在配套管网建设不健全的问题,降雨期大量雨水涌入收集管网,使污水厂进水水质水量产生大幅波动。进水负荷频繁波动导致污水处理工艺难以稳定维持在设计工况运行,不仅影响处理效果,还使处理设备长时间偏离高效工作状态,效率降低,增加了能耗损失。高能耗造成高处理成本,致使一些中小型城镇污水处理厂的运营因资金短缺而难以为继。为降低污水厂运行过程中的能源消耗,在分析进水负荷波动特征的基础上研究污水处理工艺的运行工况控制措施,保证污水处理效果的同时可有效提高设备工作效率,减少能耗浪费。加之近年来我国对污水处理的标准由原来去除含碳有机物为主,到现在的除碳与脱氮除磷并重,这也对污水处理厂工艺运行工况控制提出了更高的要求。本文通过对成都市武侯区某污水处理厂的进水负荷与运行能耗情况进行了实地调查与数据采集,在分析污水厂进水水质水量变化特征和水泵、风机等设备的运行能耗分布情况的基础上,通过合理调控提升水泵、曝气风机等动力设备运行工况,提高设备的工作效率,达到降低电耗的目的。本文主要研究成果结如下：(1)污水处理厂运行直接能耗主要包括格栅除污机电耗、调节池的提升水泵电耗、好氧生化处理池的曝气风机电耗、二沉池的污泥回流泵电耗、污泥浓缩脱水机设备的电耗,以及电控系统、照明等其它形式的电耗；间接能耗主要包括污泥浓缩脱水过程中添加的絮凝剂等。根据现场调查发现,2015年间污水厂运行过程中平均吨水能耗为0.355kW·h/m3,平均单位COD去除能耗为1.250kW·h/kgCOD.根据污水厂运行能耗分布统计发现,提升水泵与曝气风机的电耗占污水厂总电耗的65%以上(2)污水厂配套收集管网为雨污合流制,降雨期间有大量雨水涌入,污水厂进水量受降雨影响较大,总体呈现夏季高,冬季低的趋势。实地调查结果显示,2015年间污水厂进水量在设计规模的90%-100%区间内的时间仅占全年的57.44%,进水COD浓度在设计规模的85-100%区间内的时间占全年的66.22%。进水负荷的频繁波动导致泵与风机等动力设备长期偏离设计工况运行,工作效率降低,能耗损失增大,因此需对设备运行工况进行调控,使其恢复至高效运行状态。(3)为达到在不同进水负荷下的污水处理工艺运行节能降耗的要求,本文拟引进可编程逻辑控制器(PLC)与变频调速器调控提升水泵与曝气风机的运行工况,优化工艺运行模式。根据设备调控前后耗电量估算结果,2015年间水泵运行工况调控日最大节电率为25.01%,节电量为337.88kW·h,全年总节电量可达102935.02kW·h；风机运行工况调控日最大节电率为14.24%,节电量为267.42kW·h/d,全年总节电量可达70309.54kW·h。2015年间提升水泵与曝气风机运行工况调控的节电量约占污水厂全年总电耗量的14.68%。(4)除了采用调节提升水泵与曝气风机的运行工况来达到降低电耗的目的外,还可通过加强进水负荷预测、改造流体输运管线、规范工艺操作方式、提高设备维护与检修频率以及引进效率更高的动力设备等方式来实现污水处理厂运行过程中的节能降耗。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703

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本文编号：1270932