10萬(wàn)噸天AAO接觸氧化工藝污水廠設(shè)計(jì)【含13張CAD圖紙、說(shuō)明書(shū)】
10萬(wàn)噸天AAO接觸氧化工藝污水廠設(shè)計(jì)【含13張CAD圖紙、說(shuō)明書(shū)】,含13張CAD圖紙、說(shuō)明書(shū),10,萬(wàn)噸天,aao,接觸,氧化,工藝,污水,設(shè)計(jì),13,cad,圖紙,說(shuō)明書(shū),仿單
學(xué)號(hào)：
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目
學(xué)院專(zhuān)業(yè)班級(jí)
學(xué) 生 姓 名
指 導(dǎo) 教 師
1. 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題論證書(shū) 共 1 頁(yè)
2. 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 共 4 頁(yè)
3. 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 共 3 頁(yè)
4. 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度檢查表 共 1 頁(yè)
5. 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師評(píng)定意見(jiàn) 共 1 頁(yè)
6. 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)閱人評(píng)閱意見(jiàn) 共 1 頁(yè)
7. 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯記錄及成績(jī) 共 1 頁(yè)
8. 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)評(píng)審意見(jiàn) 共 1 頁(yè)
畢業(yè)設(shè)計(jì)題目
指導(dǎo)教師姓名
職稱(chēng)
是否新題
是否首次指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)
選題依據(jù)
設(shè)計(jì)選題是工程設(shè)計(jì)題目，設(shè)計(jì)的內(nèi)容及難度滿(mǎn)足本專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)要求，知識(shí)覆蓋面廣，能夠使學(xué)生掌握城市排水工程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容、方法、步驟與要求，有利于培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)及相關(guān)知識(shí)的能力和工程實(shí)踐能力。該選題滿(mǎn)足本專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)并具有水廠規(guī)劃與設(shè)計(jì)能力的要求，適應(yīng)培養(yǎng)設(shè)計(jì)與管理污水廠人才的需要，有利于提高學(xué)生計(jì)算機(jī)計(jì)算與設(shè)計(jì)能力，利于學(xué)生掌握和運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能，學(xué)生有必要完成。學(xué)生通過(guò)專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)，具有完成此課題的理論基礎(chǔ)；經(jīng)過(guò)課程實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)和課程設(shè)計(jì)對(duì)管道和污水廠有較強(qiáng)的感性和理性認(rèn)識(shí)，并有一定的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，學(xué)生具備完成該選題的能力。選題工作量適中，學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間能夠完成設(shè)計(jì)任務(wù)。
設(shè)計(jì)內(nèi)容及成果要求
1.設(shè)計(jì)內(nèi)容：
（1）城市污水處理廠工藝設(shè)計(jì)
（2）污水處理工藝選擇及各污水處理構(gòu)筑物單元設(shè)計(jì)計(jì)算。
（3）污泥處理方法選擇及污泥處理構(gòu)筑物的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算。
（4）污水處理廠的平面布置。
（5）污水處理廠縱向布置及高程計(jì)算。
（6）工程投資及處理成本計(jì)算。
2.成果要求：
（1）圖紙要求：應(yīng)完成1#圖紙13張。其中手工繪制至少1張，渲染圖1張。
（2）外文翻譯要求：能夠較好的翻譯本專(zhuān)業(yè)外文資料，外文翻譯3000～5000字。
系（教研室）意見(jiàn)
學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）領(lǐng)導(dǎo)小組意見(jiàn)
主任簽字：
2013年1 月8日
組長(zhǎng)簽字：
2013年1 月9日
題目名稱(chēng)
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
專(zhuān)業(yè)班級(jí)
一、所選題目在其領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀、設(shè)計(jì)的目的和意義
1.發(fā)展現(xiàn)狀
隨著人類(lèi)社會(huì)的不斷發(fā)展，城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城市的用水量和排水量都在不斷增加，加劇了用水的緊張和水質(zhì)的污染，環(huán)境問(wèn)題日益突出，由此造成的水危機(jī)已經(jīng)成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要制約因素。
據(jù)統(tǒng)計(jì)：目前全國(guó)年排污量約為350億立方米,但城市污水集中處理率僅為15％，全國(guó)超過(guò)80％的城市污水未經(jīng)任何有效的收集處理就直接排放到附近的水體，使得原本具有泄洪和美化景觀作用的河渠變成了天然污水渠。特別是在全國(guó)2200座縣城與19200個(gè)建制鎮(zhèn)中，污水排放量約占污水排放總量的一半以上，但這些中小城鎮(zhèn)的污水處理能力都明顯低于全國(guó)平均水平。
目前我國(guó)新建及在建的城市污水處理廠所采用的工藝中，各種類(lèi)型的活性污泥法仍為主流，占90%以上，其余則為一級(jí)處理、強(qiáng)化一級(jí)處理、生物膜法及與其他處理工藝相結(jié)合的自然生態(tài)凈化法等污水處理工藝技術(shù)。傳統(tǒng)上廢水的處理方法分為物理法、化學(xué)法和生物法。物理法的去除對(duì)象是水中不溶解的懸浮物質(zhì)。化學(xué)法是指向廢水中投加化學(xué)物質(zhì)，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到凈化廢水的目的。生物法指采取一定的人工措施，創(chuàng)造微生物生長(zhǎng)、繁殖的環(huán)境，使微生物大量繁殖，從而提高微生物氧化、分解有機(jī)污染物的一種技術(shù)。生物法主要用于去除廢水中呈溶解態(tài)和膠態(tài)的有機(jī)物，與物理和化學(xué)法相比，生物處理在去除廢水中有機(jī)碳、硫、氮、磷等污染物質(zhì)方面，存在許多優(yōu)越之處。
傳統(tǒng)的活性污泥法與氧化溝，SBR等工藝相比最大的優(yōu)點(diǎn)能耗較低，運(yùn)營(yíng)費(fèi)用較低，規(guī)模越大，這種有點(diǎn)越明顯。 它適用于大中型城市，去除有機(jī)物的效率高。當(dāng)然，我國(guó)在污水處理新技術(shù)、污水再生利用新技術(shù)、污泥處理新技術(shù)等方面都取得了可喜的科研成果，某些研究成果達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。國(guó)外許多新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備被引進(jìn)到我國(guó)，AB法、氧化溝法、A／O工藝、A2／O工藝、SBR法在我國(guó)城市污水處理廠中均得到應(yīng)用。污水處理工藝技術(shù)在過(guò)去只注重去除有機(jī)物發(fā)展為具有除磷脫氮功能。國(guó)外一些先進(jìn)、高效的污水處理專(zhuān)用設(shè)備也進(jìn)入了我國(guó)污水處理行業(yè)市場(chǎng)?！?
2.設(shè)計(jì)的目的
本設(shè)計(jì)的選題是工程實(shí)際設(shè)計(jì)題目，通過(guò)本次設(shè)計(jì)，培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用給水排水工程基本理論和專(zhuān)業(yè)知識(shí)的能力，進(jìn)行城市污水處理工藝系統(tǒng)的選擇和單元構(gòu)筑物設(shè)計(jì)計(jì)算的工程實(shí)踐技能，獨(dú)立分析問(wèn)題和解決工程實(shí)際問(wèn)題的初步能力。并且通過(guò)此次設(shè)計(jì)，訓(xùn)練我們閱讀中英文文獻(xiàn)的能力、技術(shù)和方案的比較能力、理論分析和設(shè)計(jì)計(jì)算能力、工程制圖以及編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明說(shuō)的能力等。設(shè)計(jì)要求綜合運(yùn)用所學(xué)的有關(guān)知識(shí)，在設(shè)計(jì)中掌握解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，并進(jìn)一步鞏固和提高理論知識(shí)。
3.設(shè)計(jì)的意義
（1）了解城市污水處理的發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展前景。
（2）提高綜合運(yùn)用給水排水工程專(zhuān)業(yè)基本理論知識(shí)的能力。
（3）掌握城市污水處理工藝的選擇以及可行性方案的確定。
（4）基本掌握排水管網(wǎng)的定線原則和技巧。
（5）掌握污水處理工藝單元構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)計(jì)算流程。
（6）提高技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析能力。
（7）提高設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)編寫(xiě)能力。
（8）提高相關(guān)專(zhuān)業(yè)資料查閱能力。
（9）提高閱讀中英文文獻(xiàn)的能力。
二、設(shè)計(jì)主要內(nèi)容
1.城市污水處理廠工藝設(shè)計(jì)
（1）污水處理工藝選擇及各單元構(gòu)筑物的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算。
（2）污泥處理方法選擇及污泥處理構(gòu)筑物的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算。
（3）污水處理廠的平面布置。
（4）污水處理廠豎向布置及高程計(jì)算。
2、.工程投資及處理成本計(jì)算。
基本掌握影響設(shè)計(jì)成本的主要因素。
三、設(shè)計(jì)方案及思路
本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是排水系統(tǒng)的規(guī)劃及污水處理廠的工藝設(shè)計(jì)。排水系統(tǒng)的體制一般分為合流制、分流制和混流制。排水體制的選擇，應(yīng)根據(jù)城鎮(zhèn)的總體規(guī)劃，滿(mǎn)足環(huán)境保護(hù)的需要，結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡匦翁攸c(diǎn)、水文條件、水體狀況、氣候特征、原有排水設(shè)施、污水處理程度和處理后出水利用等綜合考慮確定。根據(jù)葫蘆島市的實(shí)際情況，該市排水系統(tǒng)選用分流制，污水通過(guò)管道送至污水處理廠進(jìn)行處理，達(dá)標(biāo)后排入水體。雨水就近排入水體。污水管道布置充分考慮地形坡度，減小埋深，降低造價(jià)。污水處理采用生物二級(jí)處理工藝加三級(jí)處理，即格柵—沉砂池-吸附池—中沉池—再生池—倒置A20工藝（即缺氧-厭氧-好氧工藝）—二沉池處理工藝-出水在經(jīng)過(guò)絮凝池—最終沉淀池—消毒處理后排放；污泥采用濃縮—厭氧消化—機(jī)械脫水工藝進(jìn)行處理，脫水后的污泥外運(yùn)。
本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是污水處理工藝的選擇以及處理構(gòu)筑物的選型和參數(shù)的確定。
指導(dǎo)教師意見(jiàn)
系（教研室）意見(jiàn)
簽字：
2013年3月12 日
主任(簽字)：
2013年3月 14日
時(shí)間階段
學(xué)生完成的內(nèi)容
指導(dǎo)教師檢查意見(jiàn)
指導(dǎo)教師簽名
檢查日期
第一周
收集資料，查閱文獻(xiàn)
第二周
外文翻譯
第三周
畢業(yè)實(shí)習(xí)
第四周
畢業(yè)實(shí)習(xí)
第五周
污水處理廠工藝設(shè)計(jì)及選擇
第六周
污水處理廠構(gòu)筑物設(shè)計(jì)選擇
第七周
污水處理廠平面布置
第八周
污水處理廠構(gòu)筑物設(shè)計(jì)計(jì)算
第九周
污水處理廠平面布置圖及污水廠平面工藝圖（各1張）
第十周
中期檢查，曝氣池平剖圖（2張）
第十一周
高程計(jì)算，高程圖（1張）
第十二周
構(gòu)筑物工藝圖（2張）
第十三周
泵站工藝設(shè)計(jì)及工藝圖（1張）
第十四周
污水處理廠渲染圖（1張）
第十五周
整理、撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
第十六周
檢查圖紙、準(zhǔn)備答辯
第十七周
畢業(yè)答辯
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師評(píng)定意見(jiàn)書(shū)
評(píng)定成績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字：
指導(dǎo)教師職稱(chēng)： 指導(dǎo)教師單位：
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)閱人評(píng)閱意見(jiàn)書(shū)
評(píng)閱成績(jī)： 評(píng)閱教師簽字：
評(píng)閱教師職稱(chēng)： 評(píng)閱教師單位：
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯記錄及成績(jī)
專(zhuān)業(yè) 班級(jí) 學(xué)生 指導(dǎo)教師
畢業(yè)設(shè)計(jì)題目
答辯時(shí)間： 年 月 日 時(shí) 分 至 時(shí) 分
出 席 人
主任委員（組長(zhǎng)）
委 員（組員） 、
、
答辯委員會(huì)（答辯小組）提出的問(wèn)題及答辯情況：
記錄人：
答辯成績(jī)： 主任委員（組長(zhǎng)）簽字：
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)評(píng)審意見(jiàn)
學(xué)生姓名：院（系）：專(zhuān)業(yè)班級(jí)：
題目名稱(chēng)：
評(píng)審意見(jiàn)：
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)?cè)u(píng)定量化表（按百分制分配）：
項(xiàng)目
評(píng)定成績(jī)
評(píng)閱成績(jī)
答辯成績(jī)
其他成績(jī)（可選）
總分
比例
分?jǐn)?shù)
經(jīng)評(píng)定，該生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)?yōu)椋?
沈陽(yáng)建筑大學(xué) 學(xué)院答辯委員會(huì)
主 任（簽字）：
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 題 目
學(xué)院專(zhuān)業(yè)班級(jí)
學(xué) 生 姓 名 性別
指 導(dǎo) 教 師 職稱(chēng)
畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)
題 目
學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名
專(zhuān)業(yè)班級(jí) 學(xué)院
指導(dǎo)教師（簽字） 職 稱(chēng)
指導(dǎo)教師單位 設(shè)計(jì)地點(diǎn)
起止日期
1.設(shè)計(jì)原始條件、主要技術(shù)指標(biāo)與技術(shù)參數(shù)（或其它數(shù)據(jù)資料）
（1）、葫蘆島市污水處理廠規(guī)劃位置圖；
（2）、葫蘆島市污水處理廠污水排放量10萬(wàn)m3/d和水質(zhì)資料,見(jiàn)下表。
污水水質(zhì)參數(shù) 單位 mg/l
水質(zhì)指標(biāo)
PH值
SS
BOD
COD
NH3-N
TP
進(jìn)水濃度
7.3
140
200
310
26
2.5
出水濃度
20
20
60
10
0.5
（3）、主導(dǎo)風(fēng)向：西北風(fēng)；
（4）、地下其他建筑物不用考慮；
（5）、水文地質(zhì)資料：、污水處理廠地下水位埋深2m，凍深1.3m。
（6）、污水處理廠地面標(biāo)高4.0m；
（7）、污水排放水體—連山河，連山河最高水位2.5m、最低水位2.0m常水位2.20m。
2.設(shè)計(jì)內(nèi)容（任務(wù)）
根據(jù)實(shí)際情況，在經(jīng)濟(jì)上合理和技術(shù)上可能并可行的前提下，擬定整個(gè)城市的排水系統(tǒng)管網(wǎng)規(guī)劃方案及污水處理廠設(shè)計(jì)方案；作出基本的技術(shù)決定、工程概算、提出技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。具體地說(shuō)，需要進(jìn)行下列各項(xiàng)工作：
（1）、依據(jù)原始資料確定污水泵站工藝設(shè)計(jì)；
（2）、污水處理廠污水處理工藝設(shè)計(jì)；
1）污水處理工藝選擇及各工藝單元的設(shè)計(jì)；
2）污泥處理方法選擇及污泥處理構(gòu)筑物的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算；
3）污水處理廠的平面布置；
4）污水處理廠豎向布置及高程計(jì)算；
（3）、污泥處理工藝設(shè)計(jì)及污水處理廠的工程概算；
（4）、利用AutoCAD繪制各種相關(guān)圖件12張（其中含效果圖1張）。
3.設(shè)計(jì)工作及成果基本要求
設(shè)計(jì)工作：
（1）污水泵站工藝設(shè)計(jì)要確定水泵機(jī)組的臺(tái)數(shù)、水泵型號(hào)、泵站的結(jié)構(gòu)形式等。
（2）根據(jù)資料與城市規(guī)劃情況、考慮環(huán)境效益與社會(huì)效益，合理選擇污水處理廠位置。污水處理廠平面布置要緊湊合理，節(jié)省占地面積，同時(shí)應(yīng)保證運(yùn)行管理方便。
（3）在確定污水處理工藝流程時(shí)，同時(shí)選擇適宜的各處理單體構(gòu)筑物的類(lèi)型。對(duì)所有構(gòu)筑物都進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，包括確定各有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)、負(fù)荷、尺寸與所需的材料與規(guī)格等。
（4）對(duì)污水與污泥處理系統(tǒng)要做出較準(zhǔn)確的水力計(jì)算與高程計(jì)算。
（5）對(duì)需要繪制工藝施工圖的構(gòu)筑物還要進(jìn)行更詳細(xì)的施工圖所必須的設(shè)計(jì)與計(jì)算，包括各部位構(gòu)件的形式、構(gòu)成與具體尺寸等。
（6）污水處理廠要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)概算與成本分析
基本要求:
(1)、繪制1張手工圖，其余圖用CAD繪制并出圖，
(2)、所有圖都要求存盤(pán)并做成電子文件存檔。
(3)、外文翻譯要求：能夠較好的翻譯本專(zhuān)業(yè)外文資料，外文翻譯3000～5000字。
4.時(shí)間進(jìn)度安排：
時(shí)間
計(jì) 劃 完 成 內(nèi) 容
第一周
收集資料，開(kāi)題
第二周
外文翻譯，資料準(zhǔn)備
第三周
污水處理廠工藝選擇及設(shè)計(jì)計(jì)算
第四周
污水處理廠工藝選擇及設(shè)計(jì)計(jì)算
第五周
污水處理廠平面布置及高程計(jì)算
第六周
設(shè)計(jì)平面、管線布置圖
第七周
設(shè)計(jì)高程、提升泵房
第八周
設(shè)計(jì)平流沉砂池、集配水井
第九周
設(shè)計(jì)倒置A/O平剖圖
第十周
中期檢查、設(shè)計(jì)接觸消毒池
第十一周
畢業(yè)實(shí)習(xí)參觀
第十二周
畢業(yè)實(shí)習(xí)參觀
第十三周
設(shè)計(jì)絮凝池、最終沉淀池
第十四周
設(shè)計(jì)吸附池、再生池
第十五周
設(shè)計(jì)渲染圖、整理說(shuō)明書(shū)
第十六周
檢查圖紙、準(zhǔn)備答辯
第十七周
畢業(yè)答辯
5.主要參考文獻(xiàn)與資料
1.李亞峰、尹士君主編《給水排水工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指南》 化學(xué)工業(yè)出版社
2．《中小城市污水處理投資決策與工藝技術(shù)》化學(xué)工業(yè)出版社
3．姜乃昌、陳錦章，《水泵及水泵站》中國(guó)建筑工業(yè)出版社 1988
4．顧夏生、黃銘榮、王占生，《水處理工程》清華大學(xué)出版社1988.12
5．《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》第一、五、十、十一冊(cè)，中國(guó)建筑工業(yè)出版社1986
6．《給水排水工程快速設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二冊(cè)，中國(guó)建筑工業(yè)出版社1996
8．《工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范匯編》中國(guó)計(jì)劃出版社1991
8．《 給水排水工程基本建設(shè)概預(yù)算》同濟(jì)大學(xué)出版社1991
9．《排水工程設(shè)計(jì)分析》 哈爾濱建筑工程學(xué)院給水排水教研室編
10.哈爾濱建筑工程學(xué)院主編，《排水工程》下冊(cè) 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 1988
11．重慶建筑工程學(xué)院主編，《排水工程》上冊(cè) 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 1988
12．《給水排水專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)參考圖集》 沈陽(yáng)建筑工程學(xué)院給排水教研室編
系（教研室）意見(jiàn)
學(xué)院審批意見(jiàn)
經(jīng)論證，該畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 人才培養(yǎng)方案要求。
主任（簽字）：
經(jīng)審核， 下發(fā)該任務(wù)書(shū)。
主管院長(zhǎng)（主任）（簽字）：
（任務(wù)書(shū)下發(fā)）日期：2013年1月9 日
備注：系（教研室）意見(jiàn)填寫(xiě)“符合” 或“不符合”；學(xué)院審批意見(jiàn)填寫(xiě)“同意”或“不同意”
附錄一 中文譯文
城市污水處理設(shè)施的能源效率策略
J.昂和K.哈勒特(國(guó)家再生能源實(shí)驗(yàn)室),J.德沃爾夫和I.文納
馬爾科姆·皮爾尼(荷蘭阿卡迪斯的水利廳)
執(zhí)行摘要
水和污水處理系統(tǒng)是重要的能源消費(fèi)者，據(jù)估計(jì)美國(guó)總電力消耗的3％-4％用于水和污水處理和調(diào)動(dòng)[1,2]。水-能源的問(wèn)題在水資源短缺，能源和原材料成本較高，氣候變化的背景下顯得日益重要。在這種經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，無(wú)論在水和能源的利用上，效率都是公用事業(yè)上的最大利益。在水和污水處理設(shè)施方面的能源審計(jì)，是社會(huì)能源管理人員可以尋找機(jī)會(huì)來(lái)節(jié)省資金，能源和水的方法之一。
本文利用克雷斯特德比特，科羅拉多州的污水處理廠：
執(zhí)行的過(guò)程中能量審計(jì)的一個(gè)案例研究，來(lái)說(shuō)明了污水處理設(shè)施使用能源的重要性。能源審計(jì)從電源密集單位的過(guò)程，如泵進(jìn)水，曝氣，紫外線消毒，污泥處理等方面，鑒定了顯著節(jié)約能源的機(jī)會(huì)。本案例研究介紹了在水和污水處理方面滿(mǎn)足設(shè)施管理者節(jié)約能源和財(cái)政的追求，而很樂(lè)意被接受的最佳做法。本文的目的是提高社會(huì)能源管理者對(duì)于水和污水部門(mén)在一個(gè)社會(huì)能源消費(fèi)總量中地位的認(rèn)識(shí)。所描述的能源效率策略提供了節(jié)約能源機(jī)會(huì)的信息，可以用來(lái)作為一個(gè)討論水與污水處理設(shè)備管理者的能源管理目標(biāo)的基礎(chǔ)。
第一章 引言
1.1水和污水部門(mén)的能源使用
供水和污水處理系統(tǒng)是重要的能源消費(fèi)者。據(jù)估計(jì)美國(guó)電力消耗的3％-4％用于水及污水的調(diào)動(dòng)和處理[1,2]。從一項(xiàng)功用到另一項(xiàng)，能源使用的確切成本會(huì)呈現(xiàn)很大的不同，估計(jì)范圍在總運(yùn)行成本的2%—60%[3,4]。能源代表了污水公用事業(yè)大體上的成本，因?yàn)閺奈唇?jīng)處理污水的收集到處理后污水的排放，在處理的各個(gè)階段中都特別需要它。由于供水和污水處理廠在設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)時(shí)，主要關(guān)切的并不是能源效率，當(dāng)能源的社區(qū)基金提高突出時(shí)，這些系統(tǒng)可以被忽略。
然而，通過(guò)業(yè)務(wù)的變化和供水和污水處理事業(yè)成本的改善，可發(fā)現(xiàn)大量的能源和財(cái)政節(jié)余。供水和污水設(shè)備的操作者和管理者有一個(gè)范圍很廣泛的優(yōu)先次序，能源消費(fèi)是其中之一[5]。其主要職責(zé)包括：
·遵守法規(guī)要求，以滿(mǎn)足客戶(hù)，公眾健康和生態(tài)需求
·在合理的和可預(yù)測(cè)的利率上提供可靠的服務(wù)
·從長(zhǎng)期債務(wù)，設(shè)備條件，日常運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本以及收入中平衡的維修和更換的需求
·優(yōu)化運(yùn)營(yíng)和維護(hù)，以降低成本，并確保資產(chǎn)的長(zhǎng)壽。
分配時(shí)間進(jìn)行能源審計(jì)，并作出必要的物理和運(yùn)營(yíng)的變化，可以產(chǎn)生可觀的效益。能源審計(jì)幫助確認(rèn)在設(shè)備方面的最大能源消耗，顯示改善運(yùn)營(yíng)的機(jī)會(huì)，檢測(cè)設(shè)備老化和運(yùn)行不佳的問(wèn)題。審計(jì)結(jié)果可以幫助提高能源利用率，從而顯示出市政府減少運(yùn)行成本機(jī)會(huì)，同時(shí)也減少對(duì)環(huán)境和周邊社會(huì)的影響。
1.2環(huán)保局8區(qū)的合作伙伴
美國(guó)環(huán)境保護(hù)署（EPA）地區(qū)8辦公服務(wù)于西山間：科羅拉多州，蒙大拿州，北達(dá)科他州，南達(dá)科他州，猶他州和懷俄明州。2010年10月，環(huán)保局8區(qū)著手關(guān)于公共污水和飲用水公用工程項(xiàng)目的環(huán)保局8區(qū)公用工程合作能源管理倡議， 其重點(diǎn)是幫助市政供水和污水公用工程減少能源消費(fèi)，提高可靠性和性能，并且減少對(duì)環(huán)境的影響。在這個(gè)方案中，8區(qū)辦公室與10-15個(gè)社區(qū)供水與污水處理設(shè)施合作，來(lái)完成下列任務(wù)：
·當(dāng)前和未來(lái)的基準(zhǔn)使用于環(huán)保局組合管理工具[6]中
·執(zhí)行工藝的能源審計(jì)
·利用環(huán)保局的確?？沙掷m(xù)發(fā)展未來(lái)提升能源管理計(jì)劃：一本污水與供水公用工程 http://www.epa.gov/owm/waterinfrastructure/pdfs/guidebook_si_energymanagement.pdf
的能源管理指南
·與環(huán)保局8區(qū)共同致力于實(shí)施提高能源效率和共享結(jié)果。
為了提高這一方案的廣度，向沒(méi)參與的當(dāng)局政府證明它的價(jià)值，環(huán)保局8區(qū)計(jì)劃建立一個(gè)研究方案與其他橫跨西山間的供水和污水公用工程分享，簡(jiǎn)單介紹一些參與進(jìn)來(lái)的公用工程并且闡述優(yōu)化能源性能的工藝，利益和挑戰(zhàn)。
圖1-1克雷斯特德比特，科羅拉多
出處：NREL/PIX 19943
第二章 案例研究：克雷斯特德比特
2.1背景
克雷斯特德比特參與該計(jì)劃的支持，要求它們的污水處理廠（WWTP）在工藝中執(zhí)行能源審計(jì)。通過(guò)工藝改造和改善運(yùn)營(yíng)，能源審計(jì)側(cè)重于容易實(shí)現(xiàn)的節(jié)能減排的機(jī)會(huì)。審計(jì)考慮優(yōu)化現(xiàn)有工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)更好的控制，監(jiān)測(cè)和污水處理廠的出水水質(zhì)。審計(jì)還幫助市鎮(zhèn)開(kāi)始跟蹤及評(píng)定了污水處理廠的能源利用。能源部的國(guó)家再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）與克雷斯特德比特鎮(zhèn)，馬爾科姆皮爾尼，ARCADIS的水部門(mén)，資源利用率辦公室，和甘尼森郡電力協(xié)會(huì)（GCEA）（擔(dān)任評(píng)估小組）合作執(zhí)行能源審計(jì)。這種合作關(guān)系為這些組織如何分析和實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源效率以支持當(dāng)?shù)啬芰Πl(fā)展，社區(qū)的教育工作和水/污水公用工程創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。本文的目的是分享從克雷斯特德比特和其他社區(qū)，幫助他們實(shí)現(xiàn)他們的節(jié)能減排和環(huán)保目標(biāo)的工藝能源審計(jì)中得到的能源效率策略。
2.2克雷斯特德比特的污水處理廠
克雷斯特德比特是一個(gè)小鎮(zhèn)，位于科羅拉多州的西坡，它是戶(hù)外運(yùn)動(dòng)的一個(gè)主要旅游目的地。該污水處理廠建于1997年，服務(wù)于本鎮(zhèn)，有常住人口1500人。污水處理廠處理住宅和商業(yè)客戶(hù)的污水，并沒(méi)有較大的工業(yè)污水排放到工廠。該工廠還接受從克雷斯特德比特山的水和衛(wèi)生區(qū)的污泥。
這個(gè)鎮(zhèn)有一個(gè)氧化溝污水處理廠，擁有以30天的每日平均流量，每天0.6百萬(wàn)加侖（MGD）的處理能力。該水廠由沉砂，進(jìn)水泵，曝氣，澄清，紫外線（UV）消毒，和污泥處理工藝組成。經(jīng)處理的污水從水廠排入到石板河。污泥在水廠內(nèi)進(jìn)行增稠和脫水，運(yùn)送到當(dāng)?shù)氐睦盥駡?chǎng)處置。一個(gè)水廠簡(jiǎn)化的工藝流程圖如圖2所示。
垃圾填埋場(chǎng)
污泥處理
石板河
澄 清
進(jìn)水泵
紫外線消毒
曝 氣
沉 沙
城 鎮(zhèn)
圖2-1克雷斯特德比特污水處理廠工藝流程圖
出處：NREL
2.3能源審計(jì)
作為在環(huán)保局項(xiàng)目中城鎮(zhèn)參與的一部分，其要求對(duì)處理工藝進(jìn)行能源審計(jì)。雖然在這項(xiàng)研究中不包括建筑能源審計(jì)，但評(píng)估照明，加熱，冷卻和通風(fēng)系統(tǒng)也可以在污水處理設(shè)施中節(jié)約大量的資金和能源。
由美國(guó)采暖，制冷和空調(diào)工程師協(xié)會(huì)（ASHRAE）協(xié)會(huì)概述的能源審計(jì)有三個(gè)級(jí)別。這些審計(jì)級(jí)別的不同，是由水平的復(fù)雜性，深入分析和審計(jì)的詳細(xì)程度來(lái)規(guī)定。審計(jì)范圍從一級(jí)（演練）到三級(jí)（計(jì)算機(jī)模擬）。
能源審計(jì)級(jí)別[7]
一級(jí)：演練評(píng)估
二級(jí)：能源的調(diào)查與分析
三級(jí)：詳細(xì)的分析/建模
圖2-2能源審計(jì)級(jí)別
出處：NREL
以克雷斯特德比特為例，一級(jí)審計(jì)，其中包括注重于集中處理工藝能源使用的水廠演練。一級(jí)審計(jì)：
·通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，以確定維修和/或運(yùn)營(yíng)需求和缺陷設(shè)備，評(píng)估能耗和效率
·使用能耗信息，以了解使用模式和發(fā)展能源基準(zhǔn)
·以低或無(wú)措施為成本，估算能源和成本節(jié)約
2.4收集數(shù)據(jù)
工藝的能源審計(jì)由從圖紙，操作記錄，水電費(fèi)和設(shè)備清單中編纂的數(shù)據(jù)著手，以提高對(duì)水廠能源使用模式的了解。評(píng)估小組對(duì)圖紙進(jìn)行磋商，以尋找可與水廠物理布局聯(lián)系起來(lái)的任何操作或能源的問(wèn)題。例如，圖紙表明現(xiàn)有的溶解氧（DO）計(jì)，位于氧化溝的缺氧區(qū)。這樣的構(gòu)造并沒(méi)有建立出一個(gè)理想的控制氧氣或氧化溝性能的反饋。通常，在溶解氧水平大于零時(shí)，查找這種測(cè)量裝置更有效果，比如在出水區(qū)。
操作記錄和參數(shù)，如生物需氧量（BOD）和總懸浮固體（TSS），是用來(lái)區(qū)別原水水質(zhì)的組成形式和污水處理廠的性能。水廠運(yùn)行數(shù)據(jù)是用來(lái)建立具有鮮明原水條件的三個(gè)“作業(yè)時(shí)期”。這些時(shí)期反映了暫住人口的變化和全年收集系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)滲透。下面總結(jié)了與三個(gè)時(shí)期相關(guān)的條件：
·第一季（10月 - 3月）：低流量，低負(fù)荷（BOD，TSS在一英鎊每天的基礎(chǔ)上），污水溫度低
·第二季（4月 - 6月）：高流動(dòng)性，平均負(fù)載，污水溫度低
·第三季（7月 - 9月）：平均流量，高負(fù)荷，污水溫度較高。
評(píng)估小組審查設(shè)備清單來(lái)確定水廠設(shè)備的年齡和馬力，并查明該設(shè)備的主要能源消耗。根據(jù)它們特有的操作和控制，鎮(zhèn)污水處理廠的主要能源消耗簡(jiǎn)略清單總結(jié)如表1。這個(gè)信息用于將能源設(shè)計(jì)集中在水廠內(nèi)工藝的主要能源消耗，來(lái)最大限度的得到節(jié)約能源的機(jī)會(huì)
表2-1克雷斯特德比特污水處理廠：主要能源消耗
設(shè)備
數(shù)量
馬力
運(yùn)行
控制
機(jī)械曝氣機(jī)
1
75
連續(xù)
變頻調(diào)速（VFD），手動(dòng)調(diào)整
離心機(jī)
1
40
10-20小時(shí)/周
VFD，固定速度
進(jìn)水泵
（1號(hào)）
1
4.7
連續(xù)
VFD，基于流動(dòng)速度
進(jìn)水泵
（2、3號(hào)）
2
17.5
2號(hào)泵連續(xù)
3號(hào)泵備用
VFD，基于流動(dòng)速度
VFD，基于流動(dòng)速度
鼓風(fēng)機(jī)
3
15
間歇
固定速度
攪拌機(jī)
3
4
連續(xù)
固定速度
UV系統(tǒng)
2岸
7.3 (kw)
連續(xù)
固定，2岸
2.5現(xiàn)有的工藝性能
水廠的操作人員對(duì)每一工藝進(jìn)行了詳細(xì)的討論，來(lái)了解性能的傾向和重點(diǎn)部分。以下各段所述了污水處理廠的工藝性能和經(jīng)營(yíng)策略上的一般性意見(jiàn)。
2.5.1進(jìn)水泵房/渠首
進(jìn)水系統(tǒng)由三個(gè)泵組成：
·一個(gè)4.7馬力（HP）泵（1號(hào)泵）
·兩個(gè)17.5馬力泵（2號(hào)和3號(hào)泵）。
2號(hào)泵在濕井水平檢測(cè)的基礎(chǔ)上連續(xù)運(yùn)行。所有泵變頻調(diào)速（VFDs）。
2.5.2曝氣/氧化溝
鎮(zhèn)上的污水處理廠有一個(gè)氧化溝，用來(lái)提供好氧條件以去除BOD和氨氮。氧化溝的缺氧部分用來(lái)進(jìn)行反硝化，恢復(fù)堿度以及降低需氧量。氧化溝有一個(gè)75馬力的運(yùn)行于變頻調(diào)速的曝氣機(jī)，它的操作基于根據(jù)每天DO濃度讀數(shù)的手動(dòng)調(diào)整。通常情況下，從VFDs上節(jié)約的能源是來(lái)自于適應(yīng)系統(tǒng)條件的自動(dòng)調(diào)整，而不是手動(dòng)調(diào)整。氧化溝在缺氧區(qū)還有兩個(gè)連續(xù)運(yùn)行的攪拌機(jī)?，F(xiàn)有位于缺氧區(qū)的DO儀還無(wú)法運(yùn)作。
2.5.3沉淀
該污水處理廠有兩個(gè)沉淀池，一個(gè)連續(xù)運(yùn)行，另一個(gè)在流量過(guò)大時(shí)進(jìn)行補(bǔ)足沉淀。
2.5.4紫外線消毒
水廠的紫外線系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量為1.3MGD（該設(shè)施允許容量的兩倍）。該系統(tǒng)目前在兩岸上線運(yùn)行。水廠人員每年更換一次紫外線系統(tǒng)燈以進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)。
自2008年以來(lái)，平均污水大腸桿菌群濃度一直在8.3計(jì)數(shù)/100毫升（mL），每7天平均為214.3計(jì)數(shù)/100mL。污水允許大腸桿埃希氏菌（大腸桿菌群組的一部分）的濃度是1372 計(jì)數(shù)/100mL（平均30天）和2,744 計(jì)數(shù)/100mL（平均7天）。目前的操作方法使得大腸桿菌群水平顯著低于允許要求。
2.5.5污泥處置
污水處理廠具有自熱式高溫好氧消化（ATAD）系統(tǒng)，但因?yàn)闅馕秵?wèn)題而無(wú)法運(yùn)作。因此，目前污泥在貯泥池中增稠并轉(zhuǎn)運(yùn)到濃縮池中保存。由于現(xiàn)有廠房管道配置，污泥必須從濃縮池中抽取到ATAD貯存池中，以到達(dá)離心機(jī)來(lái)進(jìn)行脫水作用。雖然這給予了額外的存儲(chǔ)空間，并因此不必太頻繁地前往垃圾填埋場(chǎng)，但它也需要與ATAD儲(chǔ)罐相關(guān)的15馬力的鼓風(fēng)機(jī)保持運(yùn)行狀態(tài)。
40馬力的離心機(jī)是由變頻驅(qū)動(dòng)控制，但通常是在一個(gè)恒定的速度下運(yùn)行。離心機(jī)每周可填滿(mǎn)一次一個(gè)20立方碼的垃圾箱。來(lái)自離心機(jī)的離心機(jī)分離液通過(guò)管道輸送到氧化溝，這可能會(huì)影響到氧化過(guò)程的性能。
2.6水廠演練
利用這個(gè)運(yùn)行的見(jiàn)解，評(píng)估小組參觀了污水處理廠進(jìn)行的一級(jí)水廠演練。這個(gè)工作包括目視檢查以確定操作或維護(hù)的問(wèn)題，并從主要的水廠設(shè)備中收集能源數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)將用于城鎮(zhèn)發(fā)展中關(guān)于運(yùn)營(yíng)和維護(hù)（O＆M）的節(jié)約費(fèi)用估計(jì)以及設(shè)備的優(yōu)先資金改善。
GCEA協(xié)助評(píng)估小組，在審計(jì)過(guò)程中，通過(guò)測(cè)量主要設(shè)備的實(shí)際功耗，包括污泥輸送泵和風(fēng)機(jī)，其中投產(chǎn)15分鐘的增量用來(lái)記錄實(shí)際功耗。使用一致的時(shí)間間隔來(lái)測(cè)量功耗讓設(shè)備平穩(wěn)啟動(dòng)功耗得到足夠的時(shí)間。這些數(shù)據(jù)將會(huì)被視為城鎮(zhèn)幫助制定的發(fā)展優(yōu)化。
圖2-3收集紫外線系統(tǒng)的功耗數(shù)據(jù)
出處： NREL/PIX 19941
在審計(jì)過(guò)程中，對(duì)溶解氧濃度進(jìn)行測(cè)量以確定氧化溝曝氣效果。這些濃度創(chuàng)建成一個(gè)DO的資料，用來(lái)更好地了解水廠運(yùn)作。
圖2-4測(cè)量溶解氧資料
出處：NREL/PIX 19942
為水廠而開(kāi)發(fā)出的一個(gè)BioWin模型 BioWin是基于Microsoft Windows的模擬器，用于污水處理廠的設(shè)計(jì)和分析。
http://www.envirosim.com/products/bw32/bw32intro.php
，利用了進(jìn)水特性，溫度，歷史的溶解氧濃度，典型曝氣機(jī)速度以及測(cè)量溶解氧資料。利用這個(gè)工藝模型，評(píng)估小組確定出現(xiàn)有的約使用15年的曝氣機(jī)，相對(duì)于新的曝氣機(jī)，其擁有較低的轉(zhuǎn)移效率——這意味著要達(dá)到預(yù)計(jì)的溶解氧濃度，需要更多的能量來(lái)驅(qū)動(dòng)曝氣機(jī)。
2.7節(jié)約能源的首要機(jī)遇
基于水廠運(yùn)行信息和在審計(jì)過(guò)程中收集的數(shù)據(jù)，評(píng)估小組為污水處理廠提出了節(jié)約能源的建議。
2.7.1進(jìn)水泵房/渠首
污水處理廠提供的流量數(shù)據(jù)指出，第二季（4月—6月）期間的滲透和進(jìn)水(I&I)是有問(wèn)題的。為了減輕這些問(wèn)題，在收集系統(tǒng)中識(shí)別由泄漏和斷裂所造成的關(guān)鍵性的I&I區(qū)域是很有用的。這些信息將有助于區(qū)分修理或更換系統(tǒng)管道工作的優(yōu)先次序。
2.7.2曝氣/氧化溝
與運(yùn)行數(shù)據(jù)一起，氧化溝中的溶解氧水平測(cè)量，指明曝氣機(jī)并沒(méi)有有效地運(yùn)行。鑒于這是污水處理廠最大馬力的電機(jī)，曝氣機(jī)已接近結(jié)束其使用壽命，評(píng)估小組建議用一個(gè)更節(jié)能的模式取代它。該污水處理廠也可以考慮安裝一個(gè)新的DO表和/或在氧化溝排污口附近安裝氨氣傳感器，以提供給氧化溝更多有用的反饋性能。把儀表連接到水廠的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集（SCADA）系統(tǒng)上，這將使其能夠進(jìn)行連續(xù)的監(jiān)測(cè)和控制溶解氧水平。如果用這些讀數(shù)來(lái)自動(dòng)控制曝氣機(jī)的速度，則可以節(jié)約額外的能源。
圖2-5機(jī)械曝氣氧化溝
出處：NREL/PIX 19944
2.7.3紫外線消毒
當(dāng)前運(yùn)行的UV系統(tǒng)與最終設(shè)計(jì)流量一直，為1.3MGD。與目前最大的工作流量0.6百萬(wàn)MGD相比（少于一半的UV系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量），污水處理廠超過(guò)了許可規(guī)定。因此，評(píng)估小組建議，污水處理廠只運(yùn)作UV系統(tǒng)的一岸來(lái)代替運(yùn)行兩岸。由于該系統(tǒng)的目的是主要處理比污水處理廠現(xiàn)有收到的更多的污水，設(shè)備還可以與制造商一起進(jìn)行可能的系統(tǒng)修改，通過(guò)卸下燈泡，翻新或?qū)⒁恍╂?zhèn)流器斷電以節(jié)省能源。將UV系統(tǒng)連接到SCADA也將提高控制性能。
污水處理廠也可能考慮較少更換UV系統(tǒng)燈——制造商建議運(yùn)作13,500小時(shí)后或每1.5年更換燈泡。目前的運(yùn)行做法是計(jì)劃每年都維修更換燈泡，無(wú)論運(yùn)行多長(zhǎng)時(shí)間。增加更換燈泡的時(shí)間間隔，將節(jié)省水廠的材料成本和浪費(fèi)的運(yùn)作。
2.7.4污泥處置
目前污泥處理工藝運(yùn)行效率低下是由于為進(jìn)行脫水作用，而使用現(xiàn)行的ATAD系統(tǒng)管道來(lái)到達(dá)離心機(jī)造成的。ATAD系統(tǒng)重新開(kāi)始運(yùn)作時(shí)，這種效率低下會(huì)有所提高。不過(guò)，污水處理廠也可以考慮管道改造，允許污泥直接從濃縮池移動(dòng)到離心機(jī)，繞過(guò)ATAD系統(tǒng)。這種改變將淘汰污泥處理系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)移泵。
污水處理廠的主要產(chǎn)品之一，是污泥或生物固體[8]。直到二，三十年以前，8區(qū)污水處理廠的通常做法是通過(guò)填埋或焚燒處置污泥。不過(guò)，這些時(shí)間以來(lái)，更多的設(shè)施放入生物固體進(jìn)行有益的回用，并且現(xiàn)在8區(qū)產(chǎn)生的85%的生物固體被回收利用[9]。最常見(jiàn)的做法是，生物固體作為土壤改良劑用于農(nóng)業(yè)土地施肥，或用于土壤恢復(fù)。
參考文獻(xiàn)
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