城市污水处理厂（火用）分析方法和节能途径初步研究

【摘要】： 建设污水处理厂是解决城市水污染问题最重要和最有效的技术措施之一,但是庞大的日常污水处理费用严重制约着污水处理厂的正常生产运行。能耗占污水处理成本的60～70%。能源消耗量大,不仅仅直接增加了污水处理成本,更重要的是不利于能源、资源等的可持续利用,还可能导致能源生产过程产生新的环境污染问题。为此,研究城市污水处理厂能耗分析方法,并在此基础上提出节能措施对降低污水处理厂的能耗及城市污水处理厂的设计和运行具有指导意义。主要工作和结论如下: (1)污水处理工艺过程遵守热力学基本定律,本文以热力学分析为基础,建立了城市污水处理工艺炯平衡模型并提出了各处理单元的(?)效率公式。生物处理反应器炯平衡模型中引入了氨氮带入的能量,并首次提出厌氧消化池焖平衡模型。 (2)本文应用炯平衡模型对北石桥污水净化中心及乌鲁木齐市河东污水处理厂消化系统进行了炯平衡分析。北石桥污水净化中心污水提升泵站炯效率仅约为59%,存在很大的节能潜力;曝气系统的炯效率为85.54%,但是大部分(?)损失为外部炯损失,即由于氧气的供需不匹配造成能量的大量流失,应致力于降低不必要的、过大的推动力或改变运行方式以减少过程和设备的炯损失;乌鲁木齐市河东污水处理厂消化系统的炯效率为43.11%,炯效率较低,应致力于提高污泥消化的整体水平,提高产气率与能源的回收率,尽量减少污泥体积。 (3)基于(?)平衡分析法及对北石桥污水净化中心及乌鲁木齐市河东污水处理厂消化系统的能耗分析,本文对污水处理厂的节能途径进行了分析,由于炯分析是基于无驱动力的理想过程来分析实际过程的,它只指出了过程特性改进的潜力或可能性,而不能指出这些可能的改进是否可行。因此,将炯损失分为可避免炯损失和不可避免炯损失,并由此得出实用炯效率,与上述常规炯效率相比,实用(?)效率对污水处理厂在实际运行中更具实用价值,可避免炯损失与不可避免炯损失的提出,明确了节能改进的可行性。 【关键词】：污水处理厂 (火用)平衡模型 节能途径
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 我国水环境的污染与防治10-11
• 1.1.1 我国的水环境现状10
• 1.1.2 解决水体污染的主要方法10-11
• 1.2 我国城市污水处理厂的现状及存在的主要问题11
• 1.3 国内外城市污水处理工艺能源及能耗概况11-13
• 1.3.1 我国城市污水处理工艺能耗概况11-12
• 1.3.2 国外城市污水处理工艺能耗概况12-13
• 1.4 国内外研究现状13-15
• 1.5 课题的研究目的和研究内容15-17
• 1.5.1 课题的研究目的15
• 1.5.2 研究内容15-17
• 第二章 污水处理工艺能量分析热力学基础17-28
• 2.1 热力学基本概念17-18
• 2.1.1 热力学体系与环境17
• 2.1.2 平衡状态与稳态17-18
• 2.1.3 热力学状态函数及热力学过程18
• 2.1.4 能、热和功18
• 2.2 热力学第一定律与能量衡算式18-20
• 2.3 热力学第二定律和(火用)20-27
• 2.3.1 热力学第二定律的表述及熵增加原理20
• 2.3.2 (火用)的定义20-22
• 2.3.3 能量的(火用)计算22-25
• 2.3.3.1 环境与物系的基准状态22-23
• 2.3.3.2 (火用)的组成23-24
• 2.3.3.3 污水处理中的能量分析24-25
• 2.3.4 污染物化学能与常规水质指标的定量关系25-27
• 2.4 小结27-28
• 第三章 污水处理厂各处理单元能量平衡分析28-38
• 3.1 (火用)分析法和(火用)平衡方程的建立28-30
• 3.1.1 (火用)分析法28-29
• 3.1.2 (火用)平衡方程29-30
• 3.1.3 (火用)效率30
• 3.2 污水处理各单元过程(火用)平衡模型的建立30-36
• 3.2.1 污水泵站的(火用)平衡模型31-32
• 3.2.2 生物反应器(火用)平衡模型32-35
• 3.2.3 厌氧消化池(火用)平衡模型35-36
• 3.3 小结36-38
• 第四章 北石桥污水净化中心处理工艺能量平衡分析应用研究38-52
• 4.1 北石桥污水净化中心处理工艺介绍38-39
• 4.2 北石桥污水净化中心主要设备及运行概况39-41
• 4.3 北石桥污水净化中心运行数据41-42
• 4.4 污水处理厂各处理单元能耗分析42-49
• 4.4.1 污水提升泵的(火用)输入和输出42-44
• 4.4.2 曝气系统各部分能量输入和输出44-47
• 4.4.3 全厂能耗分析47-49
• 4.5 某厂消化池(火用)平衡分析49-51
• 4.6 小结51-52
• 第五章 城市污水处理厂节能途径分析52-64
• 5.1 泵站的节能分析52-55
• 5.1.1 工艺设计和选型的节电措施52-53
• 5.1.2 变频调速技术的应用53-54
• 5.1.3 水泵优化组合节能54
• 5.1.4 污水源热泵节能54-55
• 5.2 曝气系统的节能分析55-57
• 5.2.1 扩散装置的节能55-56
• 5.2.2 曝气量的变频调速控制56-57
• 5.3 污泥处理的节能分析57
• 5.4 节能理论新进展57-62
• 5.4.1 (火用)平衡分析法的局限性57-58
• 5.4.2 实用(火用)效率58
• 5.4.3 城市污水处理厂主要耗能设备的实用(火用)效率分析58-62
• 5.5 小结62-64
• 第六章 结论和建议64-66
• 6.1 结论64-65
• 6.2 建议65-66
• 参考文献66-69
• 致谢69

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