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【硕士论文】浅议借鉴国际经验推进我国污水处理节能发展(论文范文题目)

星级: ★★★★★ 期刊: 《环境保护》作者:浏览量:6812 论文级别:最新本章主题:技术和工艺原创论文: 5156论文网时间:2012年5月4日审核稿件编辑:Stanford本文版权归属:www.5156chinese.cn 分享次数:4819 评论次数: 3617

导读:怎么写作好技术和工艺相关方面的论文。本篇借鉴国际经验推进我国污水处理节能发展中的相关 毕业论文希望会对你的写作带来参考帮助以解你的写作忧愁。

文/杨玉川 赵利 范海涛 高丽莉

“十一五”期间,我国污水处理设施高速建设,化学需氧量(CODcr)、五日生化需氧量(BODs)、总氮、总磷大幅度削减,产生了巨大的环境效益.但是我国污水处理总体运营水平与发达国家存在差距,一是出水水质不能稳定达标,二是能耗物耗偏高.提高水质、节能降耗是污水处理厂运营管理的重要任务.

发达国家污水处理厂运营优化技术现状

美国、加拿大、欧盟、挪威等发达国家在污水处

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理厂运营优化方面有许多先进的技术与经验,主要有以下特点:

整体运营水平较高

西方发达国家污水处理厂的出水质量高且达标稳定,总体运营水平较高,原因之一是对运行技术的长期积累和不断总结研究.美国环保局组织高水平专家团队,总结研究各地污水处理运营经验,分析研究各地的水质特点和工艺特点,编制了权威的运营管理指南作为全国污水处理运营的基本技术工具;加拿大从污水处理厂全厂的角度考察各流程之间的相互影响,并通过大量的模型模拟或试验的方式印证了这些影响,为污水处理厂提高处理性能、降低处理成本提供了可靠的数据基础与控制策略.

国外污水处理厂高运营水平的另一原因是多年来持续性的员工培训.美国环保署编制了运营培训教材,每年举办大量的运营管理培训班,并举行优秀污水处理厂评比,评选出在高出水水质、低能耗等方面的优秀处理厂.加拿大关键控制点体系(CCP)综合校正计划中,关键的CTA技术的实施也要求操作人员具有专业水准.污水处理厂的优化操作可能只是一个小的改动,但结果可能会带来很大的效益,而这些操作需要研究人员进行严谨的小试或者中试实验来验证.

运营管理体系完善

美国污水管理署办公室编写了一套能源持续管理的系统方案,分为“计划行动一核查一实施”四个阶段.这个方法发展成一个适用于自来水厂和污水处理厂的“九步方案”,包括组建可持续发展团队、收集数据、测定污水厂设备性能、能源计算、提出量化的能源改进目标、设计节能计划、实施计划、改进计划以及成功的经验交流与传递等部分.通过该套方案系统地改进后,污水处理厂能很好地解决存在的问题,节能降耗效果也非常明显.

运营优化技术领先

美国许多污水处理厂运用了先进的运营优化技术,使污水处理能效大大提高.美国将运营优化技术分为两大类:新兴技术和创新技术.新兴技术指虽然在中试示范项目尚未有完善的操作数据,但是在试验阶段已经显示出节能潜力的技术;创新技术指可能已经在国外确立或在美国作为示范项目已经做过验证,或在美国污水处理厂使用了1~5年的技术.这些技术可概括为以下三部分:高效的控制策略、高效的机电设备和高效的管理体系.这些新兴技术和创新技术的使用可以使污水处理厂单元能耗降低20%~90%.

基础理论研究深入

在污水处理运营管理与节能降耗方面,发达国家进行了很多基础性理论研究.欧盟在污水处理方面倡导各方广泛地研究与交流,开展各国间的科技合作,具有代表性的研究项目有欧洲“欧盟科学技术合作计划(COST)”的课题《综合废水管理1992-1998》以及《废水系统的优化管理1998-2004》课题等;国际水质协会联合多个国家开发了活性污泥模型、基准模拟模型等,在欧洲许多污水处理厂的运营管理中已投入应用.

工艺优化为主,工程建设为辅

一般来说,污水处理厂的提标改造有两种途径可供选择,一是大规模的土建改造;二是工艺优化升级.欧盟提升城市污水处理厂处理能力和运行效果的基本理念是:先优化工艺,后建工程设施.欧盟重点研究了污水处理工艺的优化技术,以便在满足欧洲排放标准的前提下,了解污水处理厂装置的潜能,达到减少投入、减少占地、减少运营费的目的.

模型模拟与数据监测相结合

利用先进的工艺综合模型,预测工艺处理效果、发现系统问题、及时修补工艺缺陷,是污水处理厂优化运营的科学、经济的技术方案,它不仅节约大量投资,缩短改造时间,而且成本小,与此同时出水水质也得到了稳定及提升.芬兰提倡运用基于数据处理的新方法对污水处理过程进行模拟.基于数据的分析模拟通常需要在线测量仪来获得足够的数据,因此芬兰的污水处理厂在设计规划阶段还充分考虑了一些必要的仪器仪表的使用,以构建高质量的确定性模型.挪威推荐应用精确的数学模型控制化学混凝,实现了污水处理厂可以根据进水水质及水量按比例精确加药,达到了节省絮凝剂消耗、提升自动化控制水平、提高出水水质和降低污泥管理成本的目的.

单元优化与全厂优化相结合

加拿大污水处理厂的运营优化结合了单元优化和全厂的系统优化,并且针对不同规模的处理系统提出了相应的调节方式与优化措施.目前正在广泛应用的CCP综合校正技术从两个阶段四个步骤对污水处理厂进行了问题识别和综合评价,并基于水力模型以及小试或中试研究分析与识别出了全部过程单元的效能,绘制单元过程能力图,并据此确定了优化改进方案.加拿大还特别提出了以污泥管理为核心的优化策略,分别包括污泥存量管理和剩余污泥处理的优化方法,以提高污水处理厂的处理性能,减少剩余污泥的处理成本.

我国城镇污水处理厂污水处理现状与问题

污水处理设施高速建设

“十一五”期间,我国城镇污水处理设施高速建设,2007年全国建成投入运营的污水处理厂1236座,日处理能力为7700万立方米;2008年全国污水处理厂达到1583座,日处理能力为9160万立方米;到2010年底,全国建成投入运营的污水处理厂达2842座,设计日总处理能力1。 28亿立方米,年实际总处理量为343。7亿立方米,化学需氧量消减量921万吨,生化需氧量消减量395万吨,氨氮消减量70。4万吨,总氮消减量57。6万吨,总磷消减量10。5万吨,产生了巨大的环境效益.

污水处理能耗逐年上升

污水处理是能源密集型的综合技术,由于其能耗大、运行费用高,在一定程度上阻碍了我国城市污水处理事业的进一步发展.从2006年到2011年,我国进水化学需氧量的浓度逐年降低,但是单位污水量的电耗和单位化学需氧量消减量电耗却逐年升高,由2007年的0。 24度/立方米上升为2011年的0。 275度/立方米.在今后相当长的一段时期内,能耗问题将成为城市污水处理的瓶颈.

污水处理能效普遍很低

我国城镇污水处理水平与发达国家存在很大差距,具体体现在两个方面:一是出水水质不能稳定达标,二是能耗物耗偏高.美国污水处理行业平均电耗为每立方米0。 32度电,其中污水收集平均为每立方米0。 04度电,污水及污泥处理平均为每立方米0。 28度电.我国污水处理厂平均进水污染物浓度约为美国的2/3,出水水质标准总体远低于美国、80%以上的污泥除脱水外未进行其他处理处置;但我国2012年污水处理行业总电耗高达100亿度,单位电耗为0。 26度/立方米,与美国相当,说明能耗偏高、能效很低.因此,提高水质、节能降耗是目前我国污水处理厂运营管理的重要任务.

设施运营水平总体较差

与西方国家相比,我国目前污水处理运营水平总体较差,全国绝大部分污水处理厂氮磷指标总体上不能稳定达到国家相关排放标准.其次,各流域污水处理工艺中传统的厌氧一缺氧一好氧法(AAO)、序列间歇式活性污泥法(SBR)和氧化沟工艺所占比例较大,工艺陈旧,且大同小异.即使在各地污水处理厂的改造项目中,也有相当一部分的污水处理厂运行现状较差,远远没有达到运行优化的效果.

运营优化基本处于空白

导致我国污水处理能耗高的原因有很多,如污染物负荷率不足、设施设备效率低等,但长期“重建设、轻运营”,不注重运行技术研究、运行技术体系缺失是重要原因之一.美国、加拿大和欧洲加大了污水处理运行优化技术的研究力度,初步形成了各自的运行优化技术体系,进一步提高了污水处理总体运行水平.而我国目前尚没有一套系统完整的运营技术指南或手册,在污水处理单元工艺优化技术、工艺系统优化技术等方面还基本处于空白状态.许多污水处理厂对于基本的排泥控制、污泥回流控制、配水控制等方面的理解和认识较为薄弱,污水处理厂的运行优化空间很大.

我国城镇污水处理厂节能减排潜力

化学需氧量减排潜力很小

截至2012年11月,出水化学需氧量年均值没达到一级A排放标准的污水处理厂共285座,对应日总处理能力为1224。 72万立方米,全年处理水量30亿立方米,出水化学需氧量年均值为74。8毫克/升.若出水水质化学需氧量为50毫克

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/升(国家污水排放一级A标准),据计算可得我国污水处理厂年增加化学需氧量消减量为7。 44万吨,占2012年总消减量0。 82%,实现化学需氧量减排的潜力已很小.

氨氮减排潜力很大

截至2012年11月,氨氮年均值没有达到一级A排放标准的污水处理厂共757座,对应日总处理能力3199。 89万立方米,全年处理水量85亿立方米,出水氨氮年均值为10。2毫克/升.假设经过优化后这些设施出水氨氮年均值可以达到5毫克/升(国家污水排放一级A标准),计算可得年增加氨氮消减量为4。 42万吨,占2012年总消减量的5。3%,潜力很大.

总磷减排潜力很大

截至2012年11月,总磷没有达到一级A排放标准的污水处理厂共1585座,对应日总处理能力7340。 07万立方米,全年赴理水量204亿立方米,出水总磷为0。 949毫克/升.通过优化运营,总磷目标值为0。5毫克/升(国家污水排放一级A标准),通过计算,总磷总消减量为0。 92万吨,占2012年总消减量的7。 63%,减排潜力亦较大.

节能潜力很

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以美国污水处理的进水水质与吨水电耗作为我国污水处理的能耗标准,我国的吨水电耗应该为0。 21度.我国2012年的处理水量为386亿吨,则以美国为标准的总耗电量为81亿度,可节省的电量为19亿度,占总耗电量的19%,节能降耗的空间很大.-我国污水处理厂运营优化技术对策

污染物减排技术对策

第一,工艺的优化控制.从我国污水处理厂运行现状可以看出,氮、磷的去除潜力巨大,因此污水处理厂的运营优化首先应从脱氮除磷工艺人手.目前,我国污水处理厂使用的主流脱氮除磷工艺为传统AAO工艺、氧化沟工

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艺和SBR工艺(分别占20%、15%和12。3%).因此改进与升级应集中在该三类工艺上,目前分别有不同的改良工艺,这些改进工艺与传统工艺相比可以取得更好的脱氮除磷效果.

第二,运行的优化控制.污水处理厂运行优化控制策略可分为四个类型,包括经典控制( Clas sicalcontrol)、基于规则的控制(Rule-based control),模型控制(Model-based control)以及监管和厂级控制(Supervisory andplant-wide control),通过这些手段对运行过程进行优化,找出污水处理厂存在问题,能最大程度降低系统运行费用,提高处理效果.

节能降耗技术对策

第一,工程的提效改造.一是使用高能效的设备,主要包括使用先进的曝气设备、搅拌设备以及对污水泵和污泥回流泵的改进.在污水处理过程中,曝气系统是最主要的能耗单元,占整个系统的70%以上,通过采用新型的高效率曝气器,可以提升曝气效率,节省运行能耗;采用先进的搅拌设备,加强搅拌设备的日常保养和定期维修,或者通过使用变频器调整泵的转速,改变水泵性能曲线,使之符合相应的水量,确保其在高效区工作,都可以达到降低运行能耗的目标.二是构筑物的优化改造,主要包括对单个构筑物的结构优化以及对全部构筑物的高程布局优化.

第二,运行的精确控制.主要包括精确曝气控制技术、污泥回流的优化控制技术、基于微波干度测定的脱水控制技术以及多参数智能加药控制技术.

第三,运行的优化调度.主要包括三部分,一是水泵的级配,比如根据不同的进水流量,采用不同流量泵相互匹配,避免流量较大的水泵同时工作;二是对各处理单元的优化调度,比如对处理构筑物进行合理的分组,根据进水有机物浓度的高低,不同季节水量大小的变化,在非满负荷的条件下,可用两组或三组并联运行,而不是满负荷运行,以达到节约能源的目的;三是进行污水处理厂的错峰运行,比如科学调度各时段的生产运行,避过尖段、峰段用电,充分利用谷段用电,对节约电费具有很好的实用性.

(杨玉川系环境保护部对外合作中心工程师、项目组长;赵利系太原市环保局工程师;范海涛,通讯作者,中国人民大学环境学院;高丽莉系环境保护部对外合作中心项目官员)

[ 参考文献 ]

1、公民意识的培养与独立人格的塑造——中学历史岳麓版《北美大陆新体制》 王崇鉴 (哈尔滨师范大学,哈尔滨150025) 历史教育是公民教育的重要组成部分,公民社会价值观的生成与确立,公民权利的维护与发展,都必须借助历史认识以及由历史认识所提升的社

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