（环境工程专业论文）城市污水处理工艺的生命周期能耗分析及节能试验研究.pdf

重庆大学硕士学位论文中文摘要 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l c a 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l c 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8 0 ，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d o 2 0 r a 9 0 时，有机物、n h 3 n 的比降解速率受d o 浓度的影响不大，有机底物比降解速率接近最大值，n h 3 一n 的比氧化速率随d o 的增大有增加趋势，但增加幅度不大。此时，再增大d o 浓度并不能提高有机物 降解速率，故可根据迸永水质和水量、污泥负荷等实际情况来调节适宜的d o 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s o u r 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 组曝气一停曝时间组合的工况，生命周期l c a 能耗分析体系指出2 h r 曝 气、2 h r 停曝或3 h r 曝气、3 h r 停曝的组合方式较连续曝气运行方式可节能约7 1 ，1 和5 7 4 ，并能取得良好的出水水质，出水c o d e r 、s s 、n h 3 n 、t p 指标均 能达到9 6 标准一级排放标准的要求。 关键词：生命周期影响评价( l c a ) ，溶解氧浓度，间歇曝气，污泥s o u r ，污 染物最大穿透时间，节能 重庆大学硕士学位论文英文摘要 a b s t r a c t t h ea r t i c l em a i n l yf o c u s e so nt h ee n e r g yc o n s u m p t i o ns t u d y u s i n gl i f ec y c l e a s s e s s m e n t ( l c a ) t oa n a l y s i se n e r g yc o n s u m p t i o nf o rw a s t e w a t e r t r e a t m e n tp o c e s s ， w h i c hc o n t r i b u t e st o c h o o s i n gs a v i n g - e n e r g yo p e r a t i o n a n d p u t i n g f o r w a r d s a v i n g - e n e r g yw a y s w i t ht h ea i do fi n v e s t i g a t i o no ne n e r g yu t i l i z a t i o ns t a t u si nq u o t eo fd o m e s t i c r e p r e s e n t a t i v ep r o c e s s e s ，e n e r g yc o n s u m p t i o nf e a t u r e s w e r ei n d u c e df o r u s u a l l y a d o p t e dw a s t e w a t e ro rs l u d g et r e a t m e n tp r o c e s s e sa n de n e r g yr e q u i r e m e n tl e v e lw e r e a c q u i r e df o rc o m m o n u s e df a c i l i t i e sa n du n i t si nt r e a t m e n tp l a n t f o u n dt h er e a s o no f e n e r g yc o n s u m p t i o nl o s s a n di n f u e n c ef a c t o ri n e v e r yp r o c e d u r ea c c o r d i n gt o a n a l y s i so nc o m p o s i t i o na n df l o w - d i r e c t i o no fe n e r g yc o n s u m p t i o n u s i n g l i f e c y c l e a s s e s s m e n t ( l c a ) t oi d e n t i 母 a n d q u a n t i f y e n e r g y c o n s u m p t i o n f o rm p ，s t a r t i n g f r o mr a wm e t i r a l e x t r a c t i o n ，t h r o u 曲 m a n u f a c t u r et op l a n tc o n s t r u c t i o n ，t r e a t m e n to p e r a t i o na n dp l a n td e m o l i t i o n ，a n dt h e n i m p r o v e m e n to fe n e r g yc o n s u m p t i o ni sp r e s e n t e d t h er e s u l t ss h o wt h a tm o s to f t h e e n e r g yi sc o n s u m e di na e r a t i o ns y s t e mo fs e c o n d a r yb i o l o g i c a lt r e a t m e n t p r o c e s sa n d 8 0 o f e n e r g yp r o v i d e d i sd e p l e t e di nt h i sp r o c e d u r e b a s e do ne n e r g ya n a l y s i sa p p r o a c hm e n t i o n e da b o v e ，t w oe x p e r i m e n t sw e r e c o n d u c t e di n t h ea r t i c l e f i r s t l y , s t u d yw a so ni n f l u e n c eo fd oc o n c e n t r a t i o no i l o r g a n i cm a t t e ra n dn h s nd e g r a d a t i o nr a t ea n dm a i n l yp r o v i d e dt h e o r e t i cb a s i sf o r t r a d i t i o n a l s t l p p l y i n g - o x y g e nm o d e l t h ee x p e r i m e n t a l r e s u l t ss h o wt h a tt h ed o c o n c e n t r a t i o nh a sap o s i t i v ec o r r e l a t i v i t yw i t ho r g a n i cm a t t e ra n dn h 3 一nd e g r a d a t i o n r a t ew h e ni ti sb e l o w2 o m 鲋t h ef o r m e rh a sl i t t l ei n f l u e n c eo nt h el a t t e rw h e nd o c o n c e n t r a t i o ni sa b o v e2 0 m 1 o r g a n i cm a t t e rs p e c i f i cd e g r a d a t i o nr a t ei sn e a r m a x i m u ma n dn h 3 - n d e g r a d a t i o nr a t eh a sl i t t l ei n c r e a s i n gt r e n db u tn o t p r e s e n t l n i n c r e a s i n gd o c o n c e n t r a t i o nc a nn o ti m p r o v eo r g a n i cm a t t e rs p e c i f i cd e g r a d a t i o nr a t e a l s o 。s o ，f o re n e r g yc o n s e r v a t i o n , w ec a na d j u s tf e a s i b l ed o c o n c e n t a t i o nt h r o u g h i n f l u e n tq u a n t i t ya n dq u a l i t ya n ds l u d g el o a d s e c o n d l y , c o n t i n u o u sf l o wi n t e r m i t t e n t a e r a t i o np r o c e s sw a ss t u d i e di nt h em o d e l a c c o r d i n gt oa c t i v a t e ds l u d g eo x y g e n u p t a k er a t e ( s o u r ) a n dm a x i m a lp e n e t r a t e dt i m eo fp o l l u t a n t ，a e r a t i o n - p a u s i n gt i m e h a sb e e nc o n f i r m e d 8o p e r a t i o nc y c l e so fa e r a t i o n i n t e r m i t t e n ta e r a t i o nw i t ho n e h o u ra sb a s i ca l t e r n a t i o nu n i tw e r ea r r a n g e dt ob et e s t e di nt h em o d e l t h er e s u l t so f i i 重庆火学硕士学位论文 英文摘要 l i f ec y c l ea s s e s s m e n t ( l c a ) s h o wt h a ta e r a t i n gf o r2h o u r sa n da e r a t i o n p a u s i n gf o r 2h o u r s a e r a t i n gf o r3h o u r sa n da e r a t i o n - p a u s i n gf o r3h o n r sc a ns a v ee n e r g y 7 1 1 a n d5 7 4 c o m p a r e dt oc o n t i n u o u sa e r a t i o np r o c e s sa n dh a v eb e t t e rr e m o v a l e f f e c t m o r e o v e r ，u n d e rt h eg i v e nc o n d i t i o no f t w oo p e r a t i o n s ，t h ec o n c e n t r a t i o no f c o d e r 、s s 、n h 3 ，na n d r ipi ne f f l u e n th a da c h i e v e dt h ef i r s tg r a d e d i s c h a r g e s t a n d a r d o fg b 8 9 7 8 19 9 6 。i n t e r m i t t e n ta e r a t i o n o p e r a t i o n c a ns a v e e n e r g y 4 8 4 p e r c e n t c o m p a r e d t oc o n t i n u o u sa e r a t i o np r o c e s s k e y w o r d s ：l i f ec y c l e a s s e s s m e n t ( l c a ) ，d oc o n c e n t r a t i o n ，i n t e r m i r e n ta e r a t i o n ， s l u d g eo x y g e nu p t a k er a t e ( s o u r ) ，m a x i m a lp e n e t r a t e d t i m eo f p o l l u t a n t ，e n e r g yc o n s e r v a t i o n u i 重庆大学硕士学位论文l 绪论 l绪论 随着城镇二级污水处理厂的大规模建设以及污水处理量( 率) 的不断增加， 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! 一般情况下， 在污水处理成本中能耗占6 0 - - - 7 0 ，从可持续发展的角度看，能源消耗量大，不 仅直接影响到污水处理成本，更重要的是影响到能源、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，研究和探索高效、节 能的城市污水处理工艺具有特别重要的现实意义。 i 1 我国污水处理技术主要问题 国家“七五”、“八五”、“九五”科技攻关课题的建立，使我国污水处理的新技 术、污泥处理新技术、再生水回用的新技术都取得了可喜的科研成果，某些项 目达到国际先进水平，我国的污水处理事业也得到了快速的发展。目前在我国， 无论是国内还是国外，应用最广泛的技术仍然是活性污泥法，我国有超过6 0 的污水处理厂用此工艺。2 0 世纪8 0 年代至9 0 年代末，我国引进技术和设备的 2 8 项城市污水处理工程，1 5 项采用了活性污泥法，占5 3 6 ，4 项采用了a o 、 a a o 工艺，占1 4 3 ，3 项采用了a b 工艺，占1 0 7 ”。另外氧化沟工艺、 s b ri 艺等应用也较广。这些工艺基本上是在欧、美等发达国家经历长时间实 践和研究发展起来的，符合工业化国家经济的国情，这决定了污水处理厂建设 投资、运转费用高昂，与我国经济相对落后、污水处理资金短缺的客观情况是 极不相符的。有更值得注意的是，我国近几年新建的污水处理厂，资金来源主 要是国内和国外参与耜结合。利用国内资金建设的污水处理厂平均单方投资为 1 2 0 1 6 元m 3d ，国外参与建设的污水处理厂平均单方投资为1 6 0 3 ，8 7 元m 3 d ， 后者比前者高3 3 1 】。资料统计【2 j ，我国新建的城市污水处理厂，其建设资金9 0 来自于国外贷款，而获得贷款的条件往往是要引进贷款国的成套设备，其价 格一般是国产设备的4 6 倍，这极大地增加了污水处理厂地建造成本，同时也 制约了我国污水处理技术的发展和国产化设备的开发和推广。因此，城市污水 处理技术的能耗水平正成为一项重要的技术和环境指标而受到目益重视，研究 和探索城市污水处理工艺节能降耗的技术路线和工程途径具有非常重要的现实 意义；开发商效、节能、流程简单、紧凑的城市污水处理新工艺成为我国污水 处理领域的一项重大课题。 重庆大学硕士学位论文绪论 1 2 城市污水处理工艺的能耗与能效状况分析 污水处理厂的能耗包括电耗与热耗，电能的消耗主要用于提升污水和污泥， 生物处理的供氧和推动混合、污泥的稳定和处理、专用机械设备的能耗、附属 建筑、厂区的照明等方面、用于污水生物处理过程的电耗大约占全厂用电的7 0 ，污泥处理电耗占2 0 ，厂区照明及办公室用电1 0 。污水厂热能的消耗主 要用于污泥加热及厂区供热，一般用于污泥加热的热耗占全厂热耗的6 0 ，消 化池加热占3 0 ，厂内供热占】o 。 1 2 1 我国城市污水处理工艺的能耗状况 城市污水处理厂的直接能耗中电耗约占6 0 9 0 ，具体电耗分布情况因工 艺和管理水平的不同而又差异。表1 1 列出了我国部分城市污水处理厂的比能耗 指标 3 【4 】【5 】【6 】o 表1 1 我国部分城市污水厂的比能耗 规模比能耗 厂名处理等级各注 ( 万m 3 d )( k w h m 3 污水) t 海西区行水处理厂 1 220 ，2 1 8 上海平均 上海茸杨污水处理厂2 0202 3 20 2 6 2 k w h m 3 山东禹城污水处理厂2 520 3 2 2无污泥消化 上海东区污水处理厂 45 5020 3 3 5 育污泥消化 太原北郊污术处理厂 1 4202 5 5 北京航天域污水厂0 7 220 2 8 3 成都三瓦窑污水厂 1 020 4 0有污泥消化 西安北石桥污水厂 1 520 2 8 0 天津纪庄子污水厂 2 6201 6 2 ( 0 2 1 3 、 有污泥消化 北京高碑店污水厂5 020 1 5 0有污泥消化 注：天津纪庄子污嫩厂。比能耗括号中为1 9 7 8 年以前的指标。 羊寿生 7 】曾对我国典型一级、二级城市污水处理厂作了能耗估算，详见表 1 2 和表1 3 。污水处理规模按2 5 0 0 0 m 3 d 计，我国典型的二级城市污水处理厂 电耗( 表1 2 ) 中，污水提升能耗占总能耗的1 0 2 0 ，污水生物处理能耗( 主 要用于曝气供氧) 占总能耗的5 0 7 0 ，污泥处理占总能耗的1 0 2 5 ， 三者能耗之和占总直接能耗的7 0 n 以上。 表1 2 我国典型一级城市污水处理厂电耗 单元过程耗电量( k w h m 3 )比例( ) 进水泵 0 0 68 3 3 格栅、沉砂池、沉淀池排泥机械 0 0 0 570 化验、办公等附属设施0 0 0 7 97 共计0 0 7 2i 0 0 2 重庆大学硕士学位论文 表1 3 我国典型二级城市污水处理厂电耗 单元过程耗电量( k w h m 3 )比例( ) 进水泵 0 0 62 2 6 格栅、沉砂池、沉淀池、浓缩池排泥机械 00 0 6 42 4 回流污泥泵 00 27 5 曝气池供氧设各 0 1 4 55 4 5 污泥处理 0 0 2 81 05 化验、办公等附属设施 0 0 0 72 6 共计 0 2 6 61 0 0 国内目前建设二级污水处理厂的投资水平按单位处理水量计约为1 2 0 0 一 1 6 0 0 元m 3 ，相应的配套排水管网投资约为4 0 0 7 0 0 元m 3 ，污水厂单位水量处 理成本0 5 5 一o - 8 0 元m 3 ，单位水量营运费o 3 5 4 5 5 元m 3 。可见，污水处理工 程不仅需要巨额的建设资金，还需有充足的营运费用，2 j 一能保障工程的建设和 正常的营运。综观国内现已建成营运的城市污水处理厂，其营运状况不容乐观， 尤其是近年来电费不断上涨，能耗费用不断提高，不少污水处理厂往往因经费 不足而不能正常运转。目前污水厂年处理污水量低于8 0 f f 设计能力的情况较普 遍，有些污水厂年处理量甚至仅达到设计能力的5 0 左右。若污水处理厂不能 满负荷营运，必然造成能量的巨大浪费。故优化运行管理方案，节约能源使用， 降低处理成本，是实现这一目标的根本手段。依靠技术进步和管理水平的提高 是降低污水处理厂运营费用的必经之路h 。 1 2 2 国外城市污水处理工艺的能量利用现状 据文献资料”】，欧洲不同工艺不同规模污水处理厂的能耗状况如表1 , 4 所示 ( 德国人1 ：3 当量相当于每天b o d 6 0 9 或水量1 4 0 l ) 。 表1 4 欧洲不同规模污水处理厂的单位能耗 鬻器竺 平均能耗单位能耗 ( 当藁人口薮了 k w h j l ak w h m 。 k w t u k g c o d 1 0 0 0 0 0 2 7 10 3 20 8 9 平均 4 1 50 3 21 0 6 3 重庆大学硕士学位论文i 绪论 表1 4 清楚地表明，污水处理厂规模越大，其年均能耗及单位污水处理能耗 就越低。 美国城市污水处理厂比能耗平均为0 2 0 k w h m 3 【“，日本的污水处理工艺中， 沉砂池普遍有洗沙、通风、脱臭等工序，约耗电o 0 1k w h m3 ”】；美、欧、日等 国对污泥都进行消化、脱水处理，污泥焚烧、热调节也采用较多，美国还进行 气浮处理，这项约耗电o 0 5 o 1k w h m 3 ，而回收的能源均未计算在内。 l - 3 目前污水处理系统中建立的能耗分析体系 耗费于污水处理的能源般为电能、燃油、柴油、天然气、煤，有时也用 丙烷，但为数较少。污水处理的能耗按用途划分为直接能耗和间接能耗。直接 能耗是指污水处理过程现场消耗的能源，如电能、石油能源消耗；而间接能耗 是指生产处理过程所用的原料、建筑材料等的能源。如固化在处理药剂、基建 材料中的能源。间接能耗因无确切的统计资料和具体的能量表达方式而难以计 量。所以，污水处理的能耗主要是指直接能耗。 1 3 1 产品生命周期l c a 产品生命周期( l i f ec y c l ea n a l y s i s ，l c a ) 【l 副是一种新型的环境影响评价 技术和方法体系，运用系统的观点，以工艺设施为主线，对产品体系在整个生 命周期中的资源消耗、环境影响的数据和信息进行收集、鉴定、量化、分析和 评估，并为改善产品的环境性提供全面、准确的信息的一种环境性评价工具。 可运用l c a 方法对污水处理工艺从其设计、原材料并加工直至污水厂施工 建设、处理运行、改建或扩建以及废弃拆除的l c a 全过程能耗进行了识别和量 化分析。h a g a n 和r o b e r t s t 3 1 就是利用l c a 的思想，假设项目的生命周期( 1 i f e c y c l e ) 超过2 0 年来估算处理厂建设的能量需求。 1 3 2 生化潜能 o w e n 1 4 】对整个污水厂的各处理单元进行物料与能量平衡分析，主要研究进 入和排出各单元边界体系的物料和能量。在建立物料平衡过程中，o w e n 认为污 水也是一种能量，用化学潜能( c h e m i c a le n e r g yp o t e n t i a l ，c e p ) 和生化潜能 ( b i o l o g i c a le n e r g yp o t e n t i a l ，b e p ) 来表示。c e p 定义为有机物完全氧化为c 0 2 和h 2 0 所释放的潜热( 即热值) 。b e p 定义为可生物降解有机物完全氧化为c 0 2 和h 2 0 所释放的潜热( 即热值) 。因为污水中的有机物包含化学能，在有机物最 终被分解还原成c 0 2 和h 2 0 的过程中，化学能被微生物吸收利用，合成新的生 物体，并释放出热量韵代谢产物。最后o w e n 使用重要的能耗指标比能耗，即： 处理单位污水量所耗费( 或产生) 的能量( 如k j l ) 或去除单位污染物质耗费 ( 或产生) 的能量( 如k j k g b o d ) ，对处理单元的能耗进行汇总，据此绘制出 4 重庆人学硕士学位论文1 绪论 污水处理厂能流图，找出能耗损失环节，优选污水处理工艺。 1 3 3 多用平衡分析模型 有研究者【” 在以往研究的基础上，将热力学中的媚分析方法引入污水处理 领域，建立了平衡分析模型。夕用分析法指的是在对污水处理装置或过程物料衡 算和能量衡算的基础上，计算各物流和能流的炯值，通过炯平衡，确定炯损 失及其分布，找出损失或损耗的原因，从而为污水处理工艺节能降耗、提高能 量利用率指明正确方向。 这种方法的特点是通过对生物处理单元进行少用衡算，将具体的研究体系视 为灰箱。在考虑这个黑箱体系中输入和输出的各股物流和能流的炯的同时，考 虑系统中部分具体的能量转换途径。 但生化潜能与爝衡分析模型侧重于对污水二级处理工艺过程的能耗评 价，具有一定的局限性，而产品生命周期l c a 是对整个污水处理厂从建设、运 行直至废弃拆除全过程的能源消耗作整体评价，能较好的反映出污水处理厂各 个阶段能源损耗的多少和主要环节，找出节能途径，故本文采用产品生命周期 l c a 对污水厂进行能耗分析。 1 4 课题的研究内容及目的 1 4 1 课题的提出 我国虽然已经建成城市污水处理厂数百座，但是还远远不能满足城市工农 业生产和人民生活的需要，特别是中小城市的城市污水处理厂发展十分缓慢。 其主要原因之一就是没有专门的建设资金。另外，在已建成的污水处理厂中， 能够满负荷运行的还不到1 3 。没有满负荷运行的原因主要是运行费用太高造成 的。长此下去发挥不了建设污水处理厂应有的效益。之所以存在这一问题，思 想上的认识不够、经济尚不发达和管理水平不高虽然可作一定的解释，而污水 处理技术本身尚不优化才是根本问题。 污水生物处理技术发展虽然己有百年的历史，到目前已出现许多类型的工 艺技术，但总结技术发展的过程不难看出，污水处理理论的研究更侧重于微生 物和反应器理论，这些方面都达到了相当的水平，我国并不比国外落后，迄今 为止出现的各种处理工艺、动力学方程就是这一发展的集中体现。然丽，污水 处理需要能量投入，污水处理是能量密集型的综合技术，而理论上恰恰缺乏对 能量进行系统的分析和研究，国外虽从宏观上作过一些工作，但尚未与现有的 学科和理论联系起来。在我国，无论设计规范和设计手册，都没有能量分析的 内容。现有理论和能量之间缺乏有机的联系，没有能量投入的限制。是导致处 理工艺复杂化，运行费用高昂的主要原因之。这一原因使我国污水处理设施 5 重庆大学硕士学位论文 建得起，但用不起的现象十分普遍。动力学的基础还是能量的投入，这方面的 研究在污水处理技术复杂化的今天被忽视了，造成己建成的大型污水厂反应池 混合流动不好等诸多问题。 作为博士基金项目“城市污水处理能量配置优化理论及技术研究”课题的 一部分，本课题通过对污水处理系统的时间、空间关系进行分析、优化处理过 程，并以能量守恒基本原理为出发点，通过学科交叉，研究和探索现有理论与 能量之间的关系，建立污水处理能量分析模式，为新建或现有的城市污水处理 厂工艺设计或运行提供一种优化的理论工具，同时为处理厂的节能改造提供可 行的技术途径。 1 4 2 课题的研究内容 ( 1 ) 考察国内常见污水处理工艺的能量利用现状及特点，分析和评价能耗 的构成和流向。 ( 2 ) 建立污水处理系统能量消耗的衡量指标，运用生命周期分析技术 ( l c a ) 对污水厂在其整个生命周期内的能耗进行识别与量化，在此基础上提 出改善能效的措施。 ( 3 ) 研究不同溶解氧浓度c o d 、n h 3 一n 的降解规律，并考察d o 对有机物 降解速率和硝化速率的影响，为传统的供氧模式的优化提供理论依据。 ( 4 ) 通过试验，考察连续进出水、间歇曝气运行方式下有机物的去除效果， 并运用生命周期影响评价分析不同曝气一停曝组合工况的各阶段能耗，依据l c 能耗清单优选出间歇曝气运行方式下的节能工况。 6 重庆大学硕士学位论文2 城市污水处理厂的能耗状况调查 2 城市污水处理厂的能耗状况调查 通过对山东省禹城、淄博、莱阳污水厂、济南污水处理一厂、二厂的能耗结 构的调查与评估，借鉴高绪已有的调研方法考察各厂的能量利用特点以及处理厂 各工序主要构筑物的能耗水平，对直接能耗( 主要是吨水电耗) 费用作定性评估1 那。 2 1 所调研的各处理厂概况 禹城污水处理厂期工程设计规模为日处理量为2 5 万m 3 d ，二期设计规模5 万m d ，按一级处理排放标准( 污水综合排放标准) 设计。二级处理采用侧沟 式一体化氧化沟工艺，设计总停留时间1 6 h ，氧化沟的总有效容积为8 5 0 0 m 3 ，沟 内有效水深为4 1 m ，单沟宽1 0 5 m 。设计污泥浓度m l s s = 4 0 0 0 m g l ，污泥负荷f m = 0 0 4 6 k g b o d 5 ( k g m l v s s ，d ) 。设计进出水水质见表2 1 ，实际进水水质状况见 表2 - 2 。主要工艺流程如图2 1 。 进水一- 屯百磊孺口蟊l 泵葫丑叫再n f 丽i 沅丽h 二1 f 死 n 网一出水 。j ! 一泥饼外运一j 浓缩脱水机房卜一一剩余污泥 图2 1 禹城污水处理厂工艺流程圈 f i g 2 1f l o wc h a r tf o r y u c h e n gw w t p 表2 i 禹城污水厂设计进出水水质 t a b l e 2 1 d e s i g nq u a l i t yo f i n f l u e n ta n de f f l u e n tf o r y u c h e n gw w t p b o d ；c o d 口s sn h ，nt p 项耳 ( m g l )( m g l )( m g l )( m g ，l )( r n l ) 殳计进水 l8 03 5 02 5 0 3 54 出水值 2 06 02 01 5 10 表2 2 禹城污水厂实际进水水质 b o d tc o d 盯s s n h 、nt p 项目 ( m g l )( 1 1 1 9 l )( m g l )( r a g l )( r a g l ) 范围4 0 5 - 1 2 0 08 0 0 - 3 8 8 41 4 6 - 1 0 7 73 7 5 - - 9 8 02 1 3 “2 3 平均值6 0 281 5 5 9 73 8 0 45 1 270 2 7 重庆大学硕士学位论文2 城市污水处理厂的能耗状况调查 禹城污水处理厂各工序主要构筑物和机电设备可见表2 _ 3 。 表2 3 禹城污水厂主要构构筑物和设各一览 序配用设数设汁功 实际功 构筑物设备类型参数百分比 号备功率里 直 】 预处理 1格栅间回转型机械格栅2 22g h 一0 9 664 44 4 2污水泵房潜水排污泵4 52b = 8 4 0 ，b 一2 59 04 5 3电动葫芦 3 5 0 q w 7 0 0 - 1 0 4 5 0 4 启闭机m d l 2 9 do 5 细格栅闻转型机械格栅 1 52 l q d 一4 型手动电动式 33 漩流除砂机0 7 52g s h z 9 0 0151 5 6 沉砂池砂水分离器2b 9 0 0b5 空气压缩机32y r s f x 1 866 合计1 0 4 95 9 ，92 3 8 1 i i 生物处理 7厌氧池水下搅拌器 22 2 q j b 2 2 8 3 2 0 ，3 7 4 0 s 4 44 4 曝气转盘3 08z p 一9 一1 4 0 02 4 02 4 0 8氧化沟 水下推动器7 56 q j b 4 2 - - 2 5 0 0 2 - - 4 2 p 4 54 5 回流泵 7 52 3 5 0 0 z 7 0 d a1 51 5 合计3 0 4 43 0 4 46 90 8 i i i 污泥处理 9 集泥池 ld = 8 0 0 0 ，h = 3 0 0 0 带式浓缩压滤机4 3 ld n y l 5 0 0 一n4 343 无轴螺旋输送机1 5 lw l s 3 2 01 5l5 溶解罐、溶药罐0 7 5 10 7 507 5 l o浓缩脱水机房 计量泵05 5io = 0 5 m 3 h0 5 505 5 立式排污泵 1 511 0 0 w l 9 0 2 6 1 51 5 3 0 立式离心泵7 5 l k l 5 0 - - 2 0 0 ( i )75 157 1 1 管道静态混台器0 7 5 lg h 一2 5 007 50 7 5 电磁流量计 i ld n l 5 0ll 合计 3 i 3 55 3 8 5 总计 4 4 06 54 1 8 1 51 0 00 0 设备利用率9 49 吨水电耗0 3 6 00 ，3 4 1k w h m 3 每天耗电量0 5 7 5q l 0 0 3 5 k w i v m 3 吨水电耗 0 2 6 702 5 3元 8 重庆大学硕士学位论文2 城市污水处理厂的能耗状况调查 济南污水处理一厂原一期设计规模为2 2 5 万m 3 d ，二期没计规模为4 5 万m 3 d 。 该厂采用传统活性污泥法，设计进出水水质见表2 4 。污水经格栅后进入纵向水力 旋流沉砂池，经平流式初沉池进入曝气池。曝气池为内循环柱塞反应池，这种池 型类似于氧化沟，每池分为四格，污水受曝气器产生的旋流推移循环。曝气设备 采用射流喷射器，该喷射器用回流污泥和曝气池中的混合液的混合污水与池底喷 出的压缩空气相混合，属于微一中气泡系统。二次沉淀池为平流式沉淀池。剩余 污泥由二沉池排出，用泵送至预浓缩池浓缩后进入消化池。消化池采用中温消化， 用安装在池顶的回转搅拌器搅拌。消化后污泥进一步浓缩，最后用带式压滤机脱 水。该厂的工艺流程图见图2 2 。 图2 2 济南污水处理一厂工艺流程图 f i g 2 2f l o w c h a r tf o rn o 1w 1 叮po f j i n a n 表2 4 济南污水处理一厂设计进出水水质 项目( m g l )b o d s c o d c rs s n h 3 - n t p 设计进水 j 8 03 5 0 2 5 03 54 出水值 2 06 02 01 5 1 0 济南污水处理一厂近年运行情况见表2 5 。 表2 5 近年运行情况 砌铲瑚 2 0 0 2 年2 0 0 1 年2 0 0 0 经1 9 9 9 在 b o d 。( 进出水)1 2 5 7 3 75 4 0 6 6 96 3 6 8 1 57 0 4 1 1 3 c o d ( 进出水)6 1 2 ，2 792 5 1 2 792 1 8 3 1 72 0 2 ，3 8 2 s s ( 进h l 水)6 2 6 2 43 0 5 2 52 0 6 2 41 4 2 2 0 n h ，- n ( 进i 水)2 89 0 3 2 8 2 31 3 54 22 2 - 8 4 6 9 1 t n ( 进出水)4 56 7 1 46 23 0 6 0 2 3 3 03 0 6 6 1 8 6 9 t p ( 进，出水)7 7 0 ，1 5 5 2 6 6 l4 13 7 3 2 2 7 9 重庆大学硕士学位论文2 城市污水处理厂的能耗状况调奇 济南污水处理一厂主要构筑物和机械设备见表2 6 。 表2 6 济南污水处理一厂主要构构筑物和设备一览 序数 配用 设计功实际利 构筑物设备参数设备备注百分比 号量 蛊 用功率 功率 i 预处理设计实际 l 格栅担机械格栅 2栅距b = 2 5 m m36 6 进水泵 空压机 40 10 40 4 0 = 1 4 0 6 m 3 h h = 2 无阻螺旋叶轮 8 用2 备2 17 2 6 5 站 1 0 1 4 m7 5 7 5 06 0 0 潜水泵 除砂桥启动电 20 2 50 50 2 5 机 纵向水 除砂泵( 潜水3 用l 备目前 3 力漩流40 = 3 0 m 咖，h = 2 n l1 563 榘)运行2 台 沉砂池 水力漩流泵o = 8 0 0 m 3 h ，h = 32 26 6 日前运行2 台 4 , t ( 潜水泵) 合计8 2 8 96 , 5 3 6 52 4 o 2 89 i i 一级处理 初沉池刮泥桥驱动电 440 1 30 5 20 1 3 配水渠机 污泥抽吸泵o = 1 5 m 5 旭h = 2151 1 2l i 2 ( 潜水泵) 4 m 初沉池 5 排泥泵( 潜水 q = 3 5 m ，h h = 泥斗 21 51 1 2儿2 泵) 刮泥机驱动电 41 45 6 5 6 机 刮泥挡板驱动 6 初沉池41 566 电机 胡沉池o = 1 0 0 r e h = 7 污泥泵 27 51 51 5 泵站 1 2 m 合计4 9 5 24 91 3 l4 2 2 i 儿二级处理 射流喷射器4 4 e 0o0 8曝气池 助摊泵( 潜水 27 51 5 0 n ： 1 5 0 泵)2 2 k 9 0 2 k w h 刮泥桥驱动电 40 1 80 7 207 2 机 二沉池 o = 1 5 m ，h ，h = 9 污泥抽吸泵 2i 533 配水渠4 m 剩余污泥排放 阀驱动电机 20 3 70 7 40 7 4 纵向 泥桥电 1 0二沉池 8 l41 1 2l l2 机 1 0 重庆人学硕士学位论文2 城市污水处理厂的能耗状况调查 ( 续前表) 刮泥挡板驱动 81 51 2i 2 电机q = 1 6 0 0 m 5 h ，h = 1 0 9 m 回流 回流污泥泵 67 54 5 04 5 0 l l 污泥 ( 潜水泵) 剩余污泥泵 q = 2 0 0 m h = 泵房2 55 l l1 l ( 潜水泵) 7 m q = 6 6 8 0 m h ，p 5 用2 备( 目 罗菠风机 72 0 01 4 0 04 0 0 = 7 3 0 m b a r前启用2 台) q = 3 0 0 0 m 3 ( 虽 鼓风旋转活寒型鼓 大6 5 2 8 m 3 m ) ， 罗茨风机的 1 222 0 04 0 0 4 0 0 机房 风机5 2 0 r p m ( 最大启动风机 9 0 0 r p m ) 调节范围1 v r 1 2 变频器20 00 5 0 ，8 7 h z3 8 0 4 0 1 一s 合计2 4 3 8 71 4 3 8 77 0 5 6 3 6 i v 污泥处理系统 圬泥 栅条式浓缩机20 81 6l 6 1 3 前浓 缩池 栅条式浓缩机20 81 61 6 污泥 管廊室偏心螺 q = 3 2 2 m 恤h 1 4后浓341 21 2 缩池 杆泵= 6 0 m 消化 3 用1 备消化 池投 q = 2 7 m ，h h = 1 5 偏心螺杆泵 47s 3 0池污泥投配2 2 5 配单4 0 m 泵 兀 污泥 消化池搅拌电 33自投产后运0 1 6 消化 机 亍不佳，现已 能力：q = 停用0池 双室脱硫器 1 18 51 8 5 3 0 0 m h 脱硫器再生鼓 1 q = 5 0 0 i n j h 08080 风机 污泥 】7 加热污泥循环泵 4 q = 1 2 6m 3 h ，h 5 ，52 23 用i 各1 6 5 = 55 m 单元 带式压滤机3b = 2 0 m2 266 6 6 p 一= 1 0 b i l l - ， 空气压缩机3 o s242 4 q 1 6 0 l m i n 。亏沉 带式输送机 24 22 目前启用2 台 2 1 8 脱水 污怩搅拌机 3 l133 用于带的启 3 3 q = 1 2 6m 5 h ，h 动 3 间 药剂搅拌机21 5 3 = 5 5 m 加药泵 3b a r082 42 4 q = 2 0m ，h = 工作用水泵3 1 1 3 33 3 6 2 m 重庆大学硕士学位论文2 城市污水处理厂的能耗状况调奄 ( 续前表) 燃烧能力： 沼气锅炉21 3 0 0 2 6 0 01 3 0 0 5 4 2 r ，l l p m = 2 0 m b a r 功 燃烧器 2265 25 2 率3 0 0 - 1 7 5 0 k w 热水 热水循环给水q = 4 7m 弧h = 39 加热锅炉3 用 3 1 9泉 4 78 m 站1 各 消化池循环泵 2 q = 9 0 m 3 t 1 h = 22222 2 3 m q = 1 0m 3 h , h = 热水脱硫泵 l0 0 80 0 80 0 8 3 m q = 4 5 m j h h = 锅炉泵2o71 41 4 1 2 m 沼气 沼气燃烧器 1 功率3 6 0 0 k w ， 2 0 燃烧5 5 0 m “h l l 器 火柜闰l b 机 10 60 60 6 合计1 4 2 5 81 2 0 3 84 1 53 共计3 4 5 9 72 2 6 1 81 0 00 【0 0 0 设备利用率6 5 4 吨水屯耗0 3 1 4k w h ，柑0 2 0 5k w v m 扣除沼气回收利用后电耗 3 4 4 0 8k w2 2 4 83k w 每天耗电量 7 0 1 9 2k 讯 d4 5 8 6 6 k w l d 吨水也耗 0 3 1 2k 巩协，m 30 2 0 4 k w m 济南污水处n - - u 设计日处理量为2 0 万i l l 3 d ，由于管网的配套问题，实际处 理水量为1 2 万m 3 d 。设计进出水水质和实际进出水水质见表2 7 和表2 8 ，