辽宁工业区污水处理厂工程毕业设计

附录一中文译文城市污水处理设施的能源效率策略J.昂和K.哈勒特(国家再生能源实验室),J.德沃尔夫和I.文纳马尔科姆·皮尔尼(荷兰阿卡迪斯的水利厅)执行摘要水和污水处理系统是重要的能源消费者，据估计美国总电力消耗的3％-4％用于水和污水处理和调动[1,2]。水-能源的问题在水资源短缺，能源和原材料成本较高，气候变化的背景下显得日益重要。在这种经济环境下，无论在水和能源的利用上，效率都是公用事业上的最大利益。在水和污水处理设施方面的能源审计，是社会能源管理人员可以寻找机会来节省资金，能源和水的方法之一。本文利用克雷斯特德比特，科罗拉多州的污水处理厂市政工程处污水处理部门：市政工程处污水处理部门：/889an5h.第一章引言1.1水和污水部门的能源使用供水和污水处理系统是重要的能源消费者。据估计美国电力消耗的3％-4％用于水及污水的调动和处理[1,2]。从一项功用到另一项，能源使用的确切成本会呈现很大的不同，估计范围在总运行成本的2%—60%[3,4]。能源代表了污水公用事业大体上的成本，因为从未经处理污水的收集到处理后污水的排放，在处理的各个阶段中都特别需要它。由于供水和污水处理厂在设计和运营时，主要关切的并不是能源效率，当能源的社区基金提高突出时，这些系统可以被忽略。然而，通过业务的变化和供水和污水处理事业成本的改善，可发现大量的能源和财政节余。供水和污水设备的操作者和管理者有一个范围很广泛的优先次序，能源消费是其中之一[5]。其主要职责包括：·遵守法规要求，以满足客户，公众健康和生态需求·在合理的和可预测的利率上提供可靠的服务·从长期债务，设备条件，日常运营和维护成本以及收入中平衡的维修和更换的需求·优化运营和维护，以降低成本，并确保资产的长寿。分配时间进行能源审计，并作出必要的物理和运营的变化，可以产生可观的效益。能源审计帮助确认在设备方面的最大能源消耗，显示改善运营的机会，检测设备老化和运行不佳的问题。审计结果可以帮助提高能源利用率，从而显示出市政府减少运行成本机会，同时也减少对环境和周边社会的影响。1.2环保局8区的合作伙伴美国环境保护署（EPA）地区8办公服务于西山间：科罗拉多州，蒙大拿州，北达科他州，南达科他州，犹他州和怀俄明州。2010年10月，环保局8区着手关于公共污水和饮用水公用工程项目的环保局8区公用工程合作能源管理倡议，其重点是帮助市政供水和污水公用工程减少能源消费，提高可靠性和性能，并且减少对环境的影响。在这个方案中，8区办公室与10-15个社区供水与污水处理设施合作，来完成下列任务：·当前和未来的基准使用于环保局组合管理工具[6]中艇·饺执行工艺的能湾源审计拴·沾利用环保局的匆确保可持续发菜展未来提升能愈源管理计划：临一本污水与供低水公用工程药的能源管理指覆南笛·窃与环保驴局兆8斑区共同致力于茄实施提高能源末效率和共享结宿果。而为了提高这一锋方案的广度，病向没参与的当测局政府证明它摆的价值，环保拍局述8腾区计划建立一狱个研究方案与端其他横跨西山赞间的供水和污录水公用工程分评享，简单介绍兆一些参与进来护的公用工程并小且阐述优化能棉源性能的工艺冒，利益和挑战焰。摧图灵1-1暗克雷斯特德比料特，科罗拉多政出处妖：额NREL/P输IX199较43伙第二吨章兴期案例研究：克扩雷斯特德比特2.1背景阿克雷斯特德比嚷特袋参与该计划的价支持，要求它塌们的污水处理裂厂者（及WWT铲P惕）在工艺中执召行能源审计。届通过工艺改造将和改善运营，绣能源审计侧重宣于容易实现的景节能减排的庭机会园。审计考虑优余化现有工艺来去实现更好的控就制，监测和污烧水处理厂的出抱水水质。克审计还帮助市暗镇开始跟踪及概评定尚了乞污水处理厂的朱能源利用。肺能源部的国家就再生能源实验球室缎（手NRE腔L赔）与克雷斯特秋德比特镇，马肚尔科姆皮尔尼岗，脱ARCADI近S淡的水部门，资妈源利用率办公译室，和甘尼森摆郡电力协会概（钉GCE列A字）（担任评估耗小组）合作执测行能源审计。遍这种合作关系煌为这些组织如亦何分析和实现岩节约能源效率共以支持当地能喝力发展，社区坛的教育工作和驶水穴/哀污水公用工程样创造了机会。蛋本文的目的是蔽分享从克雷斯乏特德比特和其潜他社区沙，帮助他们实揭现他筋们的节能减排猛和环保目标的鸣工艺能源审计匀中得到的能源另效率策略。尸2.2孝克雷斯特德比苦特的污水处理势厂俊克雷斯特德比态特是一个小镇招，位于科罗拉怨多州的西坡，甜它是户外运动久的一个主要旅泰游目的地。该掘污水处理厂建尘于陷199北7班年，服务于本陕镇，有常住人阀口曲150住0救人。寄污水处理厂处山理住宅和商业咸客户的污水，孙并没有较大的需工业污水排放院到工厂。器该工厂还接受徐从燥克雷斯特兔德比特山的水棉和卫生区充的泥污泥吊。驳这个镇有一个金氧化沟污水处葡理厂，拥有治以柳3诚0形天的每日平均烤流量，每出天冻0.所6抛百万加仑重（妥MG映D演）的处理能力涂。该水厂由沉群砂，进水泵，喘曝气，澄清，乓紫外线盗（王U泻V疏）消毒，和抬污泥地处理工艺组成白。经处理的污延水从水厂排入惹到石板河。矩污泥在水厂内驼进行增稠和脱地水，运送到当新地的垃圾填埋忠场处置。一个胀水厂简化的工侍艺流程图如克图仓2着所示。垃圾填埋场污泥处理石板河澄清进水泵紫外线消毒曝气沉沙城镇垃圾填埋场污泥处理石板河澄清进水泵紫外线消毒曝气沉沙城镇轧图镰2-1净克雷斯特德比帐特污水处理厂塞工艺流程图丹出处蚀：迟NREL两2.3绞能源审计乒作为在环保局淘项目中城镇参娱与的一部分，碍其要求对处理丝工艺进行能源煤审计。虽然在牢这项研究中不店包括建筑能源滑审计，但评估雀照明，加热，忙冷却和通风系原统也可以在污适水处理设施中阿节约大量的资向金和能源。俯由美国采暖，嘴制冷和空调工坝程师协会擦（膏ASHRA扮E稼）协会概述的疾能源审计有三耽个级别。这些摔审计级别的不炕同，是由水平群的复杂性，深湖入分析和审计崇的详细程度来区规定。审计范扔围从榨一祥级（演练通）到醉三机级（计算机模往拟）。能源审计级别[7]一级：演练评估能源审计级别[7]一级：演练评估二级：能源的调查与分析三级：详细的分析/建模笛图马2-2计能源审计级别骨出处也：舱NREL朵以克雷斯特德救比特为例，一游级审计，其中涂包括注重于集莲中处理工艺能手源使用的水厂许演练。一级审峡计：绪·棒通过现场调查饮，以确定维修匆和拐/塑或运营需求和货缺陷设备，评绝估能耗和效率浴·集使用能耗信息蜻，以了解使用灵模式和发展能闷源基准烂·菌以低或无措施竭为成本，估算滚能源和成本节熔约婶2.4关收集数据脏工艺的能源审处计由从图纸，滴操作记录，水酒电费和设备清圾单中编纂的数愈据汉着手，以提高宋对水厂能源使垦用模式的了解湿。评估小组对她图纸进行磋商匙，以寻找可与房水厂物理布局商联系起来的任识何操作或能源富的问题。例如票，图纸表明现丝有的溶解氧诸（贝D裙O放）计，位于氧殃化沟的缺氧区键。这样的构造业并没有建立出惊一个理想的控拌制氧气或氧化暑沟性能的反馈疤。语通常，在溶解框氧水平大于零滤时，币查找黎这种测量装置遮更有效果，比石如在出水区。物操作记录和参撕数，如生物需限氧量爹（型BO勒D严）和总悬浮固耀体惧（爽TS或S窃），是用来区导别原水水质的董组成形式和污需水处理厂的性钞能。水厂运行泼数据是用来建不立具有鲜明原漠水条件的三巴个恒“汤作业时精期属”退。这些时期反嘱映了暂住人口毅的变化和全年伶收集系统的减经验将渗透。下面总肃结了与三个时鼓期相关的条件定：贯·拍第飞一血季银（楚1弄0村月久-拳3返月）：低流量蓬，低负荷雾（葱BO苦D恭，毅TS啊S吴在一问英镑每天的基限础上），污揭水温度低衬·蜡第二季亲（状4互月盗-越6斜月）：高流动饺性，平均负载暖，污水温度低房·挥第三季刺（姿7智月棚-符9留月）：平均流博量，高负荷，御污水温度较高鞭。赵评估小组审查播设备清单来确体定水厂设备的文年龄和马力，祝并查明该设备杠的主要能源消惰耗。根据它们疤特有的操作和冤控制，镇污水姥处理厂的主要枝能源消耗简略分清单总结如管表你1暮。挽这个信息用于响将能源设计集躁中在水厂内工瞧艺的主要能源头消耗，来最织大限度的得到咽节约能源的机通会业表选2-1晃克雷斯特德比时特污水处理厂装：主要能源消饭耗萝设备似数量勤马力斑运行绪控制舱机械曝气机捧1占75宜连续沃变频调速造（赶VF闲D磨），手动调整呢离心机堵1饮40掏10-2狗0温小惊时炎/钱周骑VF束D孩，固定速度醋进水泵菠（释1报号）邪1撞4.7朋连续宅VF溜D论，基于流动速绳度神进水泵脉（惹2竟、近3黄号）脖2霉17.5窜2颠号泵连续戒3过号泵备用凤VF固D匀，基于流动速盾度骂VF灵D丽，基于流动速联度妖鼓风机炸3霸15陷间歇胡固定速度乱搅拌机鸽3寒4板连续问固定速度咸U甩V骗系统猛2矩岸轨7.3(k遭w)义连续眠固定镇，辞2认岸绣2.5瓶现有的工艺性群能千水厂的操作人趣员对每一工艺晶进行了详细的贝讨论，来了解惕性能的倾向和容重点部分。以宋下各段所述了止污水处理厂的阴工艺性能和经女营策略上的一歇般性意见。绍进水泵搂房击/乔渠首乏进水系统由三且个泵组成：鞭·剂一渠个库4.乓7气马力猪（伏H夜P喷）泵怀（薄1佛号泵）狡·哗两争个芦17.衰5昆马力泵拢（负2员号倾和勺3促号泵）。策2挑号泵在湿井水音平检测的基础智上连续运行。方所有泵变频调扶速沙（漏VFD奉s兵）。曝气/氧化沟荣镇上的污水处鄙理厂有一个氧星化沟，用来提辉供好氧条件以甩去资除舅BO柱D检和氨氮。氧化知沟的缺氧部分你用来进行反硝北化，恢复碱度接以及降低需氧诱量。氧化沟有跪一精个却7撤5密马力的运行于雅变频调速的曝粥气机，它的操死作基于根据每灶天智D喇O贝浓度读数的手怖动调整。通常盒情况下，矛从眠VFD牌s恰上节约的能源魔是来自于适应挖系统条件的自铺动调整，而不效是手动调整。口氧化沟在缺氧乳区还有两个连存续运行的搅拌颤机。现有位于览缺氧区蓬的思D锯O昆仪还无法运作辣。沉淀菊该污水处理厂南有两个沉淀池京，一个连续运情行，另一个在蜜流量过大时进碗行补足沉淀。紫外线消毒琴水厂的紫外线丙系统设计流量伍为江1.3MG呈D捧（该设施允许门容量的两倍）刺。该系统目前党在两岸上线运说行。水厂人员成每年更换一次葛紫外线系统灯屯以进行预防性跌维护。域自骆200缴8塌年以来，平均淋污水大肠杆菌培群浓度一直羡在朋8.桨3丽计尊数中/10悟0州毫升扯（存m惰L何），稿每止7费天平均撒为是214.习3穴计异数议/100m炊L桨。污水允许大璃肠杆埃希氏菌盲（大肠杆菌群寿组的一部分）垫的浓度旺是揭1372笼慢计碧数将/100m帅L县（平煮均娃3万0缘天）辨和教2,744怖茅计下数察/100m搂L愉（平悔均福7荐天）。目前的冻操作方法使得蜻大肠杆菌群水绳平显著低于允兵许要求。污泥处置琴污水处理厂具锁有自热式高温签好氧消化抬（艇ATA露D皂）系统，但因撇为气味问题而内无法运作。帐因此，目前污荣泥在贮泥池中刷增稠并转运到逝浓缩池中保存足。由于现有厂饭房管道配置，华污泥必须从浓迫缩池中抽取泥到桶ATA株D泉贮存池中，以销到达离心机来丙进行脱水作用秀。虽然这给予丝了额外的存储运空间，并因此坑不必太频繁地铅前往垃圾填埋洽场，但它也需焰要歇与卸ATA陈D敲储罐相关委的屯1侧5狼马力的鼓风机批保持运行状态陡。随4扰0告马力的离心机黑是由变频驱动携控制，但通常册是在一个恒定允的速度下运行亦。离心机每周植可填满一次一骨个匪2倡0行立方码的垃圾木箱。来自离心常机的离心机分蠢离液通过管道价输送到氧化沟企，这可能会影锦响到氧化过程闲的性能。昌2.6扩水厂演练潜利用这个运行摊的见解，评估踏小组参观了污叶水处理厂进行吩的一级水厂演要练。这个工作征包括目视检查员以确定操作或逆维护的问题，堂并从主要的水孝厂设备中收集仇能源数据。这余些数据将用于供城镇发展中关暂于运营和维护周（坑O奇＆般M喷）的节约费用倦估计以及设备冈的优先资金改锤善。灰GCE将A边协助评估小组董，在审计过程克中，通过测量趟主要设备的实捷际功耗，包括业污泥输送泵和纤风机，其中投宣产存1于5鼻分钟的增量用离来记录实际功月耗。使用一致陶的时间间隔来龙测量功耗让设也备平稳启动功曲耗得到足够的全时间。这些数编据将会被视为墓城镇帮助制定尝的发展优化。姻图招2-3夜收集紫外线系裙统的功耗数据爪出处：胆NREL/宿PIX19跟941扮在审计过程中袭，对溶解氧浓笛度进行测量以使确定氧化沟曝灭气效果。这些庄浓度创建成一散个漂D帆O功的资料，用来艺更好地了解水郑厂运作。变图雀2-4牢测量溶解氧资炒料捕出处：采NREL/P各IX199累42隔为水厂而开发瘦出的一械个陡BioWi廊n译模型BioWin是基于MicrosoftWindows的模拟器，用于污水处理厂的设计和分析。宗，利用了进水书特性，温度，蓝历史的溶解氧睛浓度，典型曝很气机速度以及张测量溶解氧资坐料。利用这个狐工艺模型，评正估小组确定出赞现有的约使类用毙1宪5颗年的曝气机，阶相对于新的曝厚气机，其拥有御较低的转移效搁率口—盘—踩这意味着要达鼓到预计的溶解归氧浓度，需要脚更多的能量来页BioWin是基于MicrosoftWindows的模拟器，用于污水处理厂的设计和分析。漏2.7和节约能源的首常要机遇揭基于水厂运行走信息和在审计寻过程中收集的走数据，评估小撞组为污水处理通厂提出了节约墙能源的建议。迹进水泵墙房利/浅渠首尤污水处理厂提肆供的流量数据控指出，第二季唤（眉4段月倚—傻6归月）期间的渗栋透和进水糠(悦I&I)封是有问题的。已为了减轻这些零问题，在收集皂系统中识别由末泄漏和断裂所甲造成的关键性叠的拣I&I披区域是很有用脚的。这些信息越将有助于区分锐修理或更换系预统管道工作的敬优先次序。曝气/氧化沟幻与运行数据一午起，氧化沟中喘的溶解氧水平盼测量，指明曝愿气机并没有有烛效地运行。鉴摩于这是污水处诵理厂最大马力携的电机，曝气吉机已接近结束趴其使用寿命，救评估小组建议模用一个更节能考的模式取代它右。该污水处理芬厂也可以考虑夫安装一个新究的刮D招O驴表劫和济/葬或在氧化沟排裹污口附近安装锋氨气传感器，粉以提供给氧化照沟更多有用的怀反馈性能。把喇仪表连接到水炼厂的监控和数贼据采集潮（棕SCAD管A臭）系统上，这症将使其能够进扁行连续的监测蕉和控制溶解氧笑水平。如果用鸟这些读数来自洗动控制曝气机文的速度，则可阳以节约额外的摸能源。付图弃2-5民机械曝气氧化弱沟片出处：猪NREL/P你IX199雪44紫外线消毒唐当前运行伟的爪U惩V亲系统与最终设婚计流量一直，排为肉1.3MG窜D帽。与目前最大估的工作流缸量狗0.横6住百单万农MG坡D太相比（少于一栏半闹的党U睛V申系统的设计流奇量），污水处摩理厂超过了许拥可规定。因此买，评估小组建四议，污水处理贡厂只运凉作伙U促V赞系统的一岸来柿代替运行两岸躲。由于该系统躁的目的是主要墙处理比污水处兽理厂现有收到嫩的更多的污水油，设备还可以过与制造商一起龟进行可能的系龄统修改，通过链卸下灯泡，翻退新或将一些镇泳流器断电以节闻省能源。烫将足U搅V抗系统连接痛到容SCAD轧A冬也将提高控制爪性能。泰污水处理厂也施可能考虑较少歉更货换割U辟V个系统桥灯狭—途—较制造商建议运做作学13,50暮0鞋小时后或猎每陷1.蠢5鸽年更换灯泡。纤目前的运行做挑法是计划每年妇都维修更换灯荣泡，无论运行延多长时间。增怠加更换灯泡的获时间间隔，将诸节省水厂的材伪料成本和浪费包的运作。污泥处置妄目前污泥处理兽工艺运行效率婚低下是由于为舌进行脱水作用哀，而使用现行再的洪ATA巷D兰系统管道来到讨达离心机造成属的廊。届ATA全D赔系统重新开始派运作时，这种灿效率低下会有撤所提高。不过惕，污水处理厂鹅也可以考虑管吴道改造，允许高污泥直接从浓梁缩池移动到离岭心机，绕初过迟ATA墨D笼系统。这种改见变将淘汰污泥叛处理系统中的指转移泵。边污水处理厂的蛾主要产品之一飞，是污泥或生故物固万体贼[8此]棕。直到二，三阔十年以前关，索8届区污水处理厂枕的通常做法是停通过填埋或焚雁烧处置污泥。怨不过，这些时远间以来，更多贝的设施放入生供物固体进行有欲益的回用，并脊且现绩在堡8虎区产生电的调85陡%海的生物固体被驾回收利用笼[9]灶。掘最常见的做法理是，生物固体露作为土壤改良席剂用于农业土膏地施肥，或用把于土壤恢复。参考文献随[1]El亮ectric叛Power刑Resea黄rchIn粉stitut慢e(EPR茅I).Wa脆ter&宰Sustai趟nabili贸ty(Vo羞lume4傻):U.S包.Elec饥tricit秀yCons窄umptio榴nfor当theWa铲terSu餐pply&晚Treat朋men艰t罩–佳TheNe笨xtHal外fCent丰ury.T封opical良Repor甲t10067攀87.Pa茫loAlt疯o,CA:絮EPRI,贿March增2002.惹[2]Ga斩lbrait捕h,Kat非e.班话“深HowEn到ergyD沙rains奸Water廊Suppli妨es哗.尿”孝NewY圈orkTi辟mes,S相eptemb竖er18,缸2011.单Acces溜sedSe妹ptembe略r22,疮2011.插[3]Ca炕rlson,拼S.;W纪alburg区er,A.吊Energ罗yInde脱xDeve喘lopmen盖tfor练Benchm胶arking秤Water搬Utili绳tiesa卸ndWas玻tewate访rUtil贡ities.守Denve槐r,CO:纷AWWA字Resear领chFou联ndatio替n,200饱7.应[4]El盐liott,竟T.;Z呀eier,怕B.,Xa健gorara提ki,I.敌;Harr页ington裂,G.W页.Ener竿gyUse叛atWi崇sconsi词n奴’役sDrin尼kingW昌aterF郑acilit符ies.R凑eport梢222-1.欲Madis个on,WI扫:Ener归gyCen邪terof企Wisco论nsin,外July2葱003.饭[5]Ut嗓ility章Adviso缠ryGro榴up.Ef锦fectiv别eUtil佳ityMa闸nageme元nt:A袭Primer熔forW傻atera强ndWas脊tewate泳rUtil译ities.扎Utili专tyAdv仪isory史Group,室June厨2008.蒸[6]EN鲜ERGYS荒TAR®.扩Portfo糠lioMa替nager崇Overvi柏ew.Ac侍cessed垒Octob心er27,纲2011.羞村[7]Am犯erican觉Socie丛tyfor男Heati等ng,Re漠friger申ating管andAi震r-Cond僚itioni轻ngEng糊ineers植(ASHR垮AE).返碧“冠Energy案Usea艇ndMan败agemen价t呜,物”逗Chapt春er36搏inASH困RAEHa涛ndbook微-HVA局CAppl露icatio失ns.(A呈tlanta马:2011删).振[8]U.躺S.Env软ironme石ntalP健rotect饭ionAg否ency(渴EPA).轿Biosol王ids:T静argete歪dNati合onalS育ewage昼Sludge弄Surve才yRepo薯rt射相–底Overv般iew.E臂PA