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文檔簡介
1、城鎮(zhèn)污水處理廠運行中存在能耗較高、污泥處理處置困難、中水回用困難等問題。在國家“十一·五”制定節(jié)能減排政策的背景下,基于節(jié)能減排的污水處理廠的優(yōu)化運行是目前廣泛被關(guān)注的課題。本論文以平頂山市污水處理廠二期氧化溝工藝為研究對象,從以下三個方面展開污水處理廠的節(jié)能減排初步探索:
(1)利用計算流體動力學(xué)(Computational Fluid Dynamics,簡稱CFD)模擬技術(shù)對氧化溝流場進(jìn)行優(yōu)化運行研究,對氧化溝的曝氣轉(zhuǎn)
2、碟和水下推進(jìn)器選擇合適模型,通過現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)和模擬結(jié)果的對比研究,證明了優(yōu)化運行的合理性。
由于所研究的氧化溝內(nèi)共設(shè)有曝氣轉(zhuǎn)碟13組,每組有碟片45片,設(shè)有9臺水下推進(jìn)器,造成了模型構(gòu)建復(fù)雜和模擬運行計算量大等問題。本文中首次利用滑移壁面模型(Moving wall model)和風(fēng)扇模型(Fan model),采用FLUENT軟件分別實現(xiàn)了對氧化溝內(nèi)動力來源——曝氣轉(zhuǎn)碟和水下推進(jìn)器的模擬,最終實現(xiàn)對氧化溝內(nèi)混合液流場分布
3、的模擬。模擬數(shù)據(jù)與實測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,部分位置模擬流速比實測流速偏小,但兩者的流場分布整體趨勢吻合良好。
分別模擬了現(xiàn)有運行模式下和優(yōu)化運行模式下平頂山污水廠氧化溝內(nèi)混合液的流場分布。對不同工況下的模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,從實測數(shù)據(jù)和模擬結(jié)果對目前氧化溝運行模式提出以下能耗優(yōu)化配置的建議:現(xiàn)有運行模式開啟曝氣轉(zhuǎn)碟共9 臺,其中非變頻轉(zhuǎn)碟4 臺,變頻轉(zhuǎn)碟5臺,開啟水下推進(jìn)器共3 臺。優(yōu)化運行模式開啟曝氣轉(zhuǎn)碟共6 臺,其中非變頻轉(zhuǎn)碟
4、2 臺,變頻轉(zhuǎn)碟4 臺,開啟水下推進(jìn)器共6 臺。
根據(jù)模擬和實測結(jié)果對比分析發(fā)現(xiàn),優(yōu)化運行模式每小時比現(xiàn)有運行模式節(jié)省電能98.43 kWh,約合節(jié)省28.5%的電能。
(2)從污泥含水率高,脫水困難的瓶頸問題出發(fā),提出基于骨架構(gòu)建體的污泥脫水及泥餅制備建材資源化的技術(shù),有效解決了污泥有機(jī)物含量高導(dǎo)致的泥餅壓縮問題,初步探討了脫水泥餅制備燒結(jié)磚和蒸壓磚的可行性。
基于骨架構(gòu)建體的污泥脫水,有效解
5、決了污泥有機(jī)物含量高導(dǎo)致的泥餅壓縮問題,結(jié)果表明采用粉煤灰和生石灰作為調(diào)理劑進(jìn)行污泥的脫水實驗時的優(yōu)化配方為:
100 mL 濕污泥中添加粉煤灰5g,生石灰5g,調(diào)理后污泥比阻降至10 7s2/g,脫水后泥餅含水率為45%左右。
在以骨架構(gòu)建體脫水的基礎(chǔ)上積極探索資源化的方法和工藝,進(jìn)行了脫水后泥餅制備燒結(jié)磚與蒸壓磚的實驗研究,通過XRD、SEM等手段對其強(qiáng)度及耐久性機(jī)理進(jìn)行了分析。結(jié)果表明以采用最優(yōu)工業(yè)脫水
6、后的泥餅為原料制備燒結(jié)磚,粉煤灰-粘土燒結(jié)磚摻入中40%污泥泥餅后抗壓強(qiáng)度和抗凍性均可以達(dá)到燒結(jié)普通磚(GB5101-2003)國家標(biāo)準(zhǔn)。
采用配比為泥餅摻量為50%,爐渣摻量為39%,粉煤灰摻量為5%,水泥摻量為6%時制備蒸壓磚時,含水率控制在20%,在20MPa下壓力成型,養(yǎng)護(hù)制度為180 ℃,0.8 Mpa 蒸汽養(yǎng)護(hù)8 h,得到的樣品進(jìn)行強(qiáng)度、浸出毒性和耐久性測試。樣品的強(qiáng)度性能、抗凍性能達(dá)到蒸壓灰砂磚標(biāo)準(zhǔn)(GB11
7、945-1999)中MU15的要求。樣品碳化系數(shù)為0.83,在27 ℃、40 ℃、60 ℃分別進(jìn)行干濕循環(huán)和冷熱循環(huán)后,抗折強(qiáng)度達(dá)到2.5MPa以上,抗壓強(qiáng)度達(dá)到10MPa以上,樣品的強(qiáng)度性能、抗凍性能同樣能夠達(dá)到蒸壓灰砂磚標(biāo)準(zhǔn)(GB11945-1999)中MU15的要求。XRD和SEM分析表明,污泥蒸壓磚中的主要物相為:CSH 凝膠、水化石榴石、莫來石、石英、方解石、其中CSH 凝膠、水化石榴石是強(qiáng)度的主要貢獻(xiàn)者。不同溫度下的干濕循環(huán)
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