城市污水處理廠運行能耗影響因素研究

【摘要】：本論文調(diào)取了我國現(xiàn)有的正在運行的1441座污水處理廠各指標數(shù)據(jù),通過SPSS數(shù)理統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行多種統(tǒng)計方法結(jié)合統(tǒng)一進行處理,其中包括頻數(shù)分析方法、單樣本K-S檢驗、K-Means快速聚類法、頻數(shù)分析和描述性分析、Kruskal-WallisH方法(K-W檢驗)、回歸分析和多元回歸、多變量主成分分析、交叉列聯(lián)表分析等,對污水廠各水質(zhì)指標能耗、單位COD削減電耗、單位耗氧污染物削減電耗等水質(zhì)指標進行處理,研究其內(nèi)部各指標之間關(guān)系,影響能耗、單位COD削減電耗、單位耗氧污染物削減電耗等水質(zhì)指標的因子分析,其中包括污水廠處理工藝(A2/O工藝、氧化溝工藝、SBR工藝、活性污泥工藝)、設(shè)計規(guī)模、實際排放標準、環(huán)評批復(fù)標準等因子,從而得出相關(guān)能耗、單位COD削減電耗、單位耗氧污染物削減電耗等水質(zhì)指標的理論參考范圍。 地區(qū)間能耗值的差異,實質(zhì)是污染物削減濃度的差異造成的,隨COD削減濃度的增加,單方水電耗增加,單位COD削減電耗、單位耗氧污染物削減電耗均下降。隨NH3-N削減濃度增大,單方水電耗增加,單位COD削減電耗、單位耗氧污染物削減電耗均上升。 相同工藝和規(guī)模的污水處理廠,因出水水質(zhì)排放級別不同,單方水電耗和單位耗氧污染物削減電耗都隨排放級別提高而增加,以上四種工藝在不同規(guī)模下均有此規(guī)律。相同工藝,相同出水標準,不同規(guī)模的污水處理廠,規(guī)模越大,能耗越小。 四種工藝,日進水規(guī)模對三種能耗相關(guān)性均呈負相關(guān)；進水COD濃度對單方水電耗和單位耗氧污染物削減電耗均呈負相關(guān)；進水BOD濃度對單位耗氧污染物削減電耗均呈正相關(guān)；除活性污泥外,進水NH3-N濃度對單位耗氧污染物削減電耗呈負相關(guān)；總磷濃度對單方水電耗和單位耗氧污染物削減電耗均呈正相關(guān)。 對不同污水處理工藝,進水BOD濃度對單方水電耗相關(guān)性有不同表現(xiàn)：(1)氧化溝工藝：進水BOD濃度對單方水電耗負相關(guān)。(2)A2/O工藝和SBR工藝：進水BOD濃度對單方水電耗正相關(guān)。(3)活性污泥工藝：進水BOD濃度對單方水電耗不相關(guān)。 按工藝、規(guī)模及出水環(huán)評批復(fù)分類考核單方水電耗及單位耗氧污染物削減電耗的交叉列聯(lián)表分析,得到的考核方法及考核區(qū)間比較嚴格。按設(shè)計環(huán)評批復(fù)排水級別并不能完全反映運行實際,一是不少廠已完成提標改造,二是實際控制和管理水平對出水級別有較大影響。按實際出水等級、分規(guī)模的進行單方水電耗及單位耗氧污染物削減電耗的交叉列聯(lián)表分析,統(tǒng)計得出考核區(qū)間,該指標考核設(shè)計由分析統(tǒng)計結(jié)果后提出,基本反映我國現(xiàn)在的管理和運行水平。按照幾個區(qū)間把全國污水處理廠單位水量電耗進行統(tǒng)計考核,比較符合實際,能作為全國污水處理廠績效考核分段考核的依據(jù)。特別是上下限之間增加60%分位值數(shù)據(jù),考核方法適用性更強。 將聚類分析方法應(yīng)用于污水處理廠能耗績效的考核,宏觀上不用分規(guī)模、工藝及出水標準,提出不同的考核區(qū)間、考核方法及警戒上限值。即單方水電耗大于0.375kWh/m3(共占總數(shù)的22.3%),考核不得分；單方水電耗小于0.166kWh/m3(共占總數(shù)的35.7%)考核得10分；單方水電耗在0.166kWh/m3至0.254kWh/m3考核得6至10分(共占總數(shù)的21.35%)；單方水電耗在0.254kWh/m3至0.375kWh/m3(共占總數(shù)的20.65%)考核得1至6分。這樣,共有(35.7%+21.35%)的廠即57.05%的廠合格,得6分以上。警戒上限值為0.480kWh/m3。 K-Means快速聚類法確定政府監(jiān)管污水處理廠運行績效時的警戒上限值0.48kWh/m3和頻數(shù)分析90%分位值的廠單方水電耗大于0.471kWh/m3值接近。頻數(shù)分析90%分位值的單位COD削減電耗、單位耗氧污染物削減電耗數(shù)值2.603kWh/kg、3.249kWh/kg也可確定為政府監(jiān)管污水處理廠運行績效時的警戒上限值。按實際出水等級、分規(guī)?？己朔椒ǖ目己藚^(qū)間較按工藝、規(guī)模及出水環(huán)評批復(fù)分類考核方法區(qū)間上下限更寬,要求降低,甚至個別單方水電耗指標接近或超過聚類分析方法警戒上限值0.480kWh/m3。 【關(guān)鍵詞】：城市污水處理廠 單方水能耗 單位COD削減電耗 單位耗氧污染物削減電耗 頻數(shù)分析 快速聚類 多元回歸分析
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：X703
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 1 國內(nèi)外污水處理績效管理研究13-29
• 1.1 國外污水處理系統(tǒng)運行績效管理研究現(xiàn)狀13-19
• 1.1.1 國外污水處理系統(tǒng)運行績效管理現(xiàn)狀分析13-15
• 1.1.2 城市污水處理系統(tǒng)運行績效評價研究及進展15
• 1.1.3 標桿管理法15-16
• 1.1.4 平衡記分法16-18
• 1.1.5 關(guān)鍵績效指標法18-19
• 1.2 國內(nèi)城市污水處理系統(tǒng)運行績效管理現(xiàn)狀分析19-20
• 1.3 在我國污水系統(tǒng)績效管理的應(yīng)用和發(fā)展20-26
• 1.3.1 我國污水處理行業(yè)標桿管理體系20-22
• 1.3.2 我國污水處理行業(yè)平衡計分法指標體系22-23
• 1.3.3 我國污水處理廠節(jié)能降耗績效評估研究現(xiàn)狀23-26
• 1.4 城市污水處理系統(tǒng)績效指標體系構(gòu)建方法研究26-27
• 1.5 污水處理廠節(jié)能途徑與手段27-29
• 1.5.1 提高能效的技術(shù)手段27-28
• 1.5.2 節(jié)能的新工藝28-29
• 2 運行績效數(shù)據(jù)分布規(guī)律研究的統(tǒng)計分析方法和模式29-37
• 2.1 采用頻數(shù)分析和描述性分析方法對績效數(shù)據(jù)的分布特征進行研究31-33
• 2.2 政府監(jiān)管污水處理廠運行績效時的警戒上限值研究33-37
• 3 影響污水處理廠運行能耗因素的研究37-77
• 3.1 采用頻數(shù)分析對全國能耗分析37-39
• 3.2 采用頻數(shù)分析對不同工藝和不同規(guī)模能耗分析39-41
• 3.3 全國污水處理廠進出水濃度及削減濃度的統(tǒng)計分析41-49
• 3.4 全國污水處理廠不同地區(qū)污染物削減和能耗情況的統(tǒng)計分析49-53
• 3.5 不同規(guī)模、不同出水等級的能耗分布特征研究及績效考核方法設(shè)計53-71
• 3.5.1 按工藝、規(guī)模及出水環(huán)評批復(fù)分類考核能耗的交叉列聯(lián)表分析53-55
• 3.5.2 按規(guī)模、實際出水等級分組考核55-57
• 3.5.3 污水處理廠單位水量電耗及單位耗氧污染物削減電耗考核方法的比較57-71
• 3.6 影響污水處理廠能耗的因素71-77
• 3.6.1 采用單變量回歸分析來量化實際污染物處理量和能耗之間的關(guān)系72
• 3.6.2 應(yīng)用多變量主成分分析和多元回歸模型研究影響能耗因素(線性擬合)72-77
• 4 50示范廠能耗指標驗證數(shù)據(jù)分析及指標圖77-83
• 4.1 單位水量電耗,單位耗氧污染物削減電耗77-78
• 4.2 50示范廠能耗指標得分圖對比78-83
• 5 改進城市污水處理系統(tǒng)運行績效水平的措施、方法和途徑83-89
• 5.1 系統(tǒng)改進措施83
• 5.2 規(guī)劃設(shè)計改進措施83-84
• 5.3 運行調(diào)控及管理改進措施84-86
• 5.4 技術(shù)改進措施86-89
• 6 總結(jié)89-91
• 參考文獻91-95
• 作者簡歷95-99
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集99

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