城市污水处理工艺的生命周期能耗分析及节能试验研究

【摘要】：本文主要是对污水处理厂的能耗状况进行研究,运用生命周期评价技术对污水处理工艺能耗进行评价与分析,优选节能工况,提出节能途径。 本文在对我国城市污水处理典型工艺能量利用现状考察的基础上,概括分析了国内常见污水处理工艺的能耗特点、处理厂常用设备装置和工艺工程的能耗水平,分析污水处理能耗的构成与流向,找出能耗损失的原因以及能耗过程各个环节的影响因素。 运用生命周期影响评价LCA对污水处理系统从其原材料开采和加工直至污水厂施工建设、处理运行和废弃拆除的LC全过程能耗进行分析识别和量化分析,在此基础上提出改善其能效的措施。结果表明,城市污水处理厂能耗绝大部分集中于二级生物处理工序的曝气系统,该工段消耗了总能量的80%,节能的主要环节是曝气系统。 基于上述能量分析方法,本文进行两个试验研究,一是为传统的供氧模式的优化提供理论依据,主要研究溶解氧浓度对有机物反应速率和硝化速率的影响,研究结果表明:当反应过程中DO2.0mg/l时,有机物、NH3-N比降解速率与DO浓度成正相关;当DO2.0mg/l时,有机物、NH3-N的比降解速率受DO浓度的影响不大,有机底物比降解速率接近最大值,NH3-N的比氧化速率随DO的增大有增加趋势,但增加幅度不大。此时,再增大DO浓度并不能提高有机物降解速率,故可根据进水水质和水量、污泥负荷等实际情况来调节适宜的DO浓度达到节能。二是对模型进行连续流间歇曝气运行方式的试验研究,根据污泥的SOUR和污染物最大穿透时间确定停曝时间,以一小时为基本变动单位,安排了8组曝气-停曝时间组合的工况,生命周期LCA能耗分析体系指出2hr曝气、2hr停曝或3hr曝气、3hr停曝的组合方式较连续曝气运行方式可节能约71.1%和57.4%,并能取得良好的出水水质,出水CODcr、SS、NH3-N、TP指标均能达到96标准一级排放标准的要求。 【关键词】：生命周期影响评价(LCA) 溶解氧浓度 间歇曝气 污泥SOUR 污染物最大穿透时间 节能
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：X703
【目录】：

• 中文摘要4-5
• 英文摘要5-10
• 1 绪 论10-16
• 1.1 我国污水处理技术主要问题10-11
• 1.2 城市污水处理工艺的能耗与能效状况分析11-13
• 1.2.1 我国城市污水处理工艺的能耗状况11-12
• 1.2.2 国外城市污水处理工艺的能量利用现状12-13
• 1.3 目前污水处理系统中建立的能耗分析体系13-14
• 1.3.1 产品生命周期LCA13
• 1.3.2 生化潜能13-14
• 1.3.3 火用 平衡分析模型14
• 1.4 课题的研究内容及目的14-16
• 1.4.1 课题的提出14-15
• 1.4.2 课题的研究内容15-16
• 2 城市污水处理厂的能耗状况调查16-30
• 2.1 所调研的各处理厂概况16-28
• 2.2 处理工艺单元过程的电耗分布状况28-29
• 2.2.1 各厂对水电耗比较28
• 2.2.2 各厂各处理工段电耗比较28-29
• 2.3 小结29-30
• 3 基于生命周期评价(LCA)的城市污水处理工艺能耗分析30-40
• 3.1 生命周期评价的概念30-31
• 3.2 生命周期分析方法框架体系31-32
• 3.3 城市污水处理工艺能耗的生命周期影响评价32-34
• 3.3.1 LCA 能耗分析对象33
• 3.3.2 LCA 评价功能单位33
• 3.3.3 污水厂运行期限33-34
• 3.3.4 污水厂地理位置和气象条件34
• 3.3.5 处理系统水质34
• 3.3.6 LCA分析方法34
• 3.4 LCA能耗分析清单34-38
• 3.4.1 废水处理设施的输入、输出34-35
• 3.4.2 施工建设阶段能耗35-36
• 3.4.3 运行阶段能耗36-37
• 3.4.4 拆除阶段能源消耗37-38
• 3.5 处理工艺的LCA能耗分析38-40
• 3.5.1 LC能耗的相对比较38
• 3.5.2 节能措施分析38-40
• 4 污水处理工艺节能试验研究40-44
• 4.1 试验流程40-41
• 4.2 试验设备和装置41-42
• 4.3 试验污水水质42
• 4.4 试验内容与安排42
• 4.5 分析项目与方法42-44
• 5 城市污水处理工艺传统供氧模式优化的试验研究44-50
• 5.1 DO对有机物反应速率和硝化速率的影响44-49
• 5.1.1 实验设备和方法44-45
• 5.1.2 试验结果和分析45-49
• 5.2 小结49-50
• 6 城市污水处理工艺节能运行方式的试验研究50-64
• 6.1 确定间歇曝气运行方式依据50-52
• 6.1.1 氧利用速率(OUR)50-51
• 6.1.2 最大穿透时间51-52
• 6.2 连续进出水、间歇曝气的试验内容52-62
• 6.2.1 曝气时间的确定52-53
• 6.2.2 停曝时间的确定53-55
• 6.2.3 连续进出水、间歇曝气各工况因素的安排及考察指标的确定55-56
• 6.2.4 连续进出水、间歇曝气各工况运行试验结果分析56-59
• 6.2.5 间歇曝气的LCA能耗分析59-61
• 6.2.6 节能途径61-62
• 6.3 小结62-64
• 7 结论与建议64-65
• 7.1 结论64
• 7.2 问题与建议64-65
• 致 谢65-66
• 参考文献66-69
• 附表:连续进出水、间歇曝气各工况试验结果69-77

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