城市污水处理厂能耗分析和曝气控制研究

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1、摘要摘要随人口的增长和城镇化的快速发展，污水排放量呈逐年增加的趋势，导致水环境污染日益严峻。为缓解水污染现象，大量城市污水处理厂随之建成并投入使用。本论文通过对南昌地区一处污水处理厂的运营情况进行调研。结合污水处理厂运行数据，运用层次分析法构建污水处理厂季节性能耗评价模型。针对该污水处理厂能耗量高的曝气环节进行曝气控制优化。本论文研究得到如下结论：（1）目标污水处理厂平均吨水电耗值为0.276kWh/t，其中预处理单元电耗量占总电耗的16.2%，生化处理单元电耗量占总电耗的64.7%，深度处理单元电耗量占总电耗的15.5%，污泥处理单元电耗量占总电耗的3.3%。目标污水

2、处理厂的运行成本中，电费、污泥处理费、药剂费、维修费、水费和其他费用分别占成本的65.73%、13.22%、9.37%、8.44%、0.93%和2.31%。（2）参考污水处理厂的运行数据，筛选影响污水处理厂能耗的指标。运用层次分析法构建污水处理厂季节性能耗评价模型，计算各指标权重。分析权重计算结果，得出曝气量权重指标在各项指标当中数值最大，是该污水处理厂能耗关键所在。在不同季节下，目标污水处理厂能耗效率即处理单位污水所消耗能耗量存在差异，春季最高，其次为秋季，夏季，冬季。（3）将PID控制技术、模糊PID控制技术、模糊神经网络PID控制技术应用于曝气环节的溶解氧控制。运

3、用MATLAB软件分别对以上三种控制方式进行模拟仿真，对比和分析MATLAB仿真曲线，得出模糊神经网络PID控制技术控制效果为最佳。关键词：污水处理厂；能耗；评价指标模型；曝气控制；溶解氧IABSTRACTABSTRACTWiththegrowthofpopulationandtherapiddevelopmentofurbanization,thesewagedischargeisincreasingyearbyyear,resultinginincreasinglyseverepollutionofthewaterenvironment.Inordertoallev

4、iatewaterpollution,alargenumberofmunicipalsewagetreatmentplantshavebeenbuiltandputintouse。ThepaperinvestigatestheoperationofasewagetreatmentplantinNanchang.Combinedwiththeoperationdataofthesewagetreatmentplant,andusingtheanalytichierarchyprocesstoconstructaseasonalenergyconsumptionassess

5、mentmodelofthesewagetreatmentplant。Theaerationcontroloptimizationwascarriedoutfortheaerationlinkwithhighenergyconsumptioninthesewagetreatmentplant.AccordingtoTheresearchofthethesis,wecancometothefollowingconclusions:(1)Theaveragetonofwaterandelectricityconsumptionofthetargetwastewatertre

6、atmentplantis0.276kWh/t,ofwhichthepowerconsumptionofthepre-treatmentunitaccountsfor16.2%ofthetotalelectricityconsumption,theelectricityconsumptionofthebiochemicaltreatmentunitaccountsfor64.7%ofthetotalelectricityconsumption,andthepowerconsumptionoftheadvancedtreatmentunitaccountsfor15.5%

7、ofthetotalpowerconsumption.Thepowerconsumptionofthesludgetreatmentunitaccountsfor3.3%ofthetotalpowerconsumption.Intheoperationcostofthetargetsewagetreatmentplant,thetargetWWTPs,electricitybills,sludgetreatmentbills,coagulantbills,maintenancebills,waterbillsandotherexpense