污水處理碳中和運(yùn)行技術(shù)

前言
第1章 污水處理與碳排放1 1
.1 問(wèn)題與挑戰(zhàn)1
1.1.1 污水處理與碳排放關(guān)系1
1.1.2 污水處理碳中和運(yùn)行挑戰(zhàn)3 1
.2 污水處理低碳運(yùn)行策略與技術(shù)導(dǎo)向4
1.2.1 引言4
1.2.2 污水處理與碳排放關(guān)系5
1.2.3 污水處理低碳運(yùn)行策略6
1.2.4 實(shí)現(xiàn)低碳運(yùn)行技術(shù)途徑8
1.2.5 低碳運(yùn)行技術(shù)導(dǎo)向12
參考文獻(xiàn)13
第2章 污水處理運(yùn)行優(yōu)化與低碳運(yùn)行15
2.1 污水處理廠原始數(shù)據(jù)可靠性評(píng)價(jià)方法15
2.1.1 引言15
2.1.2 試驗(yàn)方法與材料16
2.1.3 小結(jié)
22 2
.2 數(shù)學(xué)模擬應(yīng)用中的污水水質(zhì)(犆犗犇)特征化方法22
2.2.1 引言22
2.2.2 污水水質(zhì)特征化分析方法23
2.2.3 污水水質(zhì)特征化實(shí)驗(yàn)27
2.2.4 小結(jié)29 2
.3 生物營(yíng)養(yǎng)物去除(犅犖犚)工藝模型參數(shù)校正與驗(yàn)證方法29
2.3.1 引言29
2.3.2 試驗(yàn)系統(tǒng)與工藝模型30
2.3.3 試驗(yàn)與模擬結(jié)果32
2.3.4 模型校正35
2.3.5 小結(jié)38
2.4 污水處理運(yùn)行問(wèn)題診斷與工藝優(yōu)化模擬演示38
2.4.1 引言38
2.4.2 運(yùn)行狀況初步模擬評(píng)價(jià)39
2.4.3 工藝運(yùn)行問(wèn)題診斷39
2.4.4 倒置犃2/犗工藝的運(yùn)行優(yōu)化模擬分析41
2.4.5 小結(jié)46 2
.5 制定脫氮除磷(犅犖犚)工藝最佳運(yùn)行策略:模擬預(yù)測(cè)并試驗(yàn)驗(yàn)證46
2.5.1 模擬與試驗(yàn)方法46
2.5.2 模擬預(yù)測(cè)與試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果50
2.5.3 討論52
2.5.4 小結(jié)55 2
.6 倒置犃2/犗工藝運(yùn)行工況靜態(tài)模擬56
2.6.1 引言56
2.6.2 倒置犃2/犗工藝模型建立57
2.6.3 初步模擬?組分參數(shù)修正與模擬再驗(yàn)證58
2.6.4 參數(shù)修正后的工藝模型驗(yàn)證60
2.6.5 小結(jié)61 2
.7 倒置犃2/犗工藝運(yùn)行工況動(dòng)態(tài)模擬61
2.7.1 引言61
2.7.2 物料平衡分析62
2.7.3 動(dòng)態(tài)模擬66
2.7.4 日水量?水質(zhì)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)68
2.7.5 小結(jié)69 2
.8 數(shù)學(xué)模擬技術(shù)應(yīng)用于二級(jí)污水處理工藝升級(jí)改造69
2.8.1 引言69
2.8.2 背景與任務(wù)70
2.8.3 現(xiàn)存工藝模擬71
2.8.4 升級(jí)工藝與構(gòu)筑物71
2.8.5 模擬輔助工藝設(shè)計(jì)73
2.8.6 設(shè)備選型及布置75
2.8.7 小結(jié)76 2
.9 模擬評(píng)價(jià)?優(yōu)化大型污水處理廠升級(jí)改造方案77
2.9.1 引言77
2.9.2 改良犃2/犗工藝改造方案77
2.9.3 升級(jí)改造方案模擬評(píng)價(jià)79
2.9.4 升級(jí)改造方案優(yōu)化建議82
2.9.5 建議優(yōu)化方案及運(yùn)行參數(shù)84
2.9.6 小結(jié)85 2
.10 模擬評(píng)估大型市政污水處理廠超負(fù)荷運(yùn)行能力86
2.10.1 引言86
2.10.2 工藝概況與超負(fù)荷運(yùn)行87
2.10.3 數(shù)學(xué)模擬方法88
2.10.4 模擬結(jié)果與討論89
2.10.5 小結(jié)96 2
.11 污水處理運(yùn)行數(shù)字化控制集成方法97
2.11.1 引言97
2.11.2 犅犖犚工藝98
2.11.3 工藝運(yùn)行控制策略及控制參數(shù)選擇99
2.11.4 在線監(jiān)測(cè)→模擬預(yù)測(cè)→自動(dòng)控制系統(tǒng)的構(gòu)建101
2.11.5 數(shù)字化自動(dòng)控制系統(tǒng)集成?運(yùn)行過(guò)程及運(yùn)行效果104
2.11.6 結(jié)語(yǔ)107 參考文獻(xiàn)
107
第3章 污水處理過(guò)程耗能與產(chǎn)能潛力112 3
.1 反硝化除磷對(duì)污水處理低碳運(yùn)行的實(shí)際貢獻(xiàn)分析112
3.1.1 反硝化除磷的節(jié)能減排作用112
3.1.2 實(shí)例污水處理廠概述113
3.1.3 模擬計(jì)算方法113
3.1.4 模擬計(jì)算結(jié)果分析115
3.1.5 小結(jié)119 3
.2 氧化溝在脫氮除磷方面功效與能效模擬評(píng)價(jià)119
3.2.1 引言119
3.2.2 工藝模型建立120
3.2.3 功效模擬分析122
3.2.4 運(yùn)行優(yōu)化模擬比較123
3.2.5 工藝能效分析125
3.2.6 小結(jié)127 3
.3 污水處理廠碳中和評(píng)價(jià)方法創(chuàng)建與案例分析128
3.3.1 引言128
3.3.2 模型建立129
3.3.3 案例分析135
3.3.4 結(jié)果分析與討論137
3.3.5 小結(jié)139 參考文獻(xiàn)
140
第4章 剩余污泥轉(zhuǎn)化能源關(guān)鍵技術(shù)143 4
.1 剩余污泥處理/處置方法全球概覽143
4.1.1 引言143
4.1.2 西歐:控制填埋,鼓勵(lì)返田,部分焚燒144
4.1.3 中?東歐:消化為主,堆肥普遍145
4.1.4 北美洲:嚴(yán)格管理146
4.1.5 拉丁美洲:污泥量少,傾向農(nóng)業(yè)使用147
4.1.6 東亞:熱干化?焚燒?填海轉(zhuǎn)向堆肥?焚燒?灰分利用147
4.1.7 東亞與中國(guó):填埋?農(nóng)業(yè)使用為主,機(jī)械脫水?消化為輔148
4.1.8 非洲:除南非外分散式處理為主149
4.1.9 大洋洲:主要填埋,研發(fā)新法149
4.1.10 小結(jié)150 4
.2 剩余污泥減量技術(shù)評(píng)價(jià)及未來(lái)潛在技術(shù)展望151
4.2.1 引言151
4.2.2 污泥減量技術(shù)一般性評(píng)價(jià)152
4.2.3 強(qiáng)化污泥消化及預(yù)處理技術(shù)154
4.2.4 未來(lái)潛在的污泥減量技術(shù)展望156
4.2.5 小結(jié)158 4
.3 剩余污泥轉(zhuǎn)化能源瓶頸與突破技術(shù)158
4.3.1 厭氧消化一般影響因素與工藝條件159
4.3.2 污泥厭氧消化內(nèi)在瓶頸與突破途徑161
4.3.3 污泥厭氧消化外部刺激手段166
4.3.4 小結(jié)168 4
.4 剩余污泥預(yù)處理技術(shù)概覽168
4.4.1 引言168
4.4.2 物理預(yù)處理方法169
4.4.3 機(jī)械預(yù)處理方法175
4.4.4 化學(xué)預(yù)處理方法177
4.4.5 生物預(yù)處理179
4.4.6 聯(lián)合預(yù)處理方法180
4.4.7 小結(jié)182 4
.5 剩余污泥中木質(zhì)纖維素能源轉(zhuǎn)化潛力分析183
4.5.1 引言183
4.5.2 木質(zhì)纖維素化學(xué)結(jié)構(gòu)184
4.5.3 木質(zhì)纖維素生物降解原理186
4.5.4 木質(zhì)纖維素能源轉(zhuǎn)化技術(shù)途徑189
4.5.5 剩余污泥中木質(zhì)纖維素能源轉(zhuǎn)化技術(shù)策略190
4.5.6 小結(jié)193 4
.6 剩余污泥中木質(zhì)纖維素穩(wěn)定并轉(zhuǎn)化能源可行性分析193
4.6.1 引言193
4.6.2 剩余污泥中木質(zhì)纖維素的來(lái)源194
4.6.3 木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)與生物降解性195
4.6.4 剩余污泥預(yù)處理197
4.6.5 木質(zhì)纖維素預(yù)處理197
4.6.6 強(qiáng)化剩余污泥預(yù)處理可行性分析200
4.6.7 小結(jié)201 4
.7 預(yù)處理破穩(wěn)污泥木質(zhì)纖維素并厭氧降解實(shí)驗(yàn)研究202
4.7.1 引言202
4.7.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法203
4.7.3 結(jié)果與討論205
4.7.4 結(jié)論209 4
.8 污泥預(yù)處理逾越厭氧水解瓶頸產(chǎn)甲烷實(shí)驗(yàn)研究209
4.8.1 引言209
4.8.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法210
4.8.3 結(jié)果與討論212
4.8.4 結(jié)論216 4
.9 降解剩余污泥中木質(zhì)纖維素微生物富集培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)研究217
4.9.1 引言217
4.9.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法218
4.9.3 結(jié)果分析與討論222
4.9.4 結(jié)論226 4
.10 強(qiáng)化污泥中木質(zhì)纖維素產(chǎn)甲烷實(shí)驗(yàn)研究226
4.10.1 引言226
4.10.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法227
4.10.3 結(jié)果分析與討論228
4.10.4 結(jié)論237 4
.11 鐵腐蝕析氫強(qiáng)化甲烷產(chǎn)率實(shí)驗(yàn)研究238
4.11.1 引言238
4.11.2 材料與方法239
4.11.3 結(jié)果與討論241
4.11.4 小結(jié)248 參考文獻(xiàn)
248
第5章 新知識(shí)下的低碳工藝研發(fā)與優(yōu)化262 5
.1 厭氧氨氧化技術(shù)工程化現(xiàn)狀與展望262
5.1.1 引言262
5.1.2 從發(fā)現(xiàn)到應(yīng)用264
5.1.3 工程實(shí)例266
5.1.4 應(yīng)用前景展望268 5
.2 好氧顆粒污泥技術(shù)工程化進(jìn)展270
5.2.1 引言270
5.2.2 從概念到技術(shù)271
5.2.3 犖犲狉犲犱犪?工程應(yīng)用實(shí)例273
5.2.4 中國(guó)工程實(shí)例276
5.2.5 應(yīng)用前景276 5
.3 對(duì)強(qiáng)化生物除磷(犈犅犘犚)機(jī)理與工藝的認(rèn)識(shí)誤區(qū)277
5.3.1 引言277
5.3.2 強(qiáng)化生物除磷機(jī)理認(rèn)識(shí)誤區(qū)277
5.3.3 強(qiáng)化生物除磷工藝認(rèn)識(shí)誤區(qū)282
5.3.4 小結(jié)286 5
.4 低碳源污水生物除磷強(qiáng)化技術(shù)方式287
5.4.1 引言287
5.4.2 試驗(yàn)與模擬方法288
5.4.3 結(jié)果與分析290
5.4.4 討論293
5.4.5 結(jié)論294 5
.5 犆/犘比與磷回收對(duì)生物營(yíng)養(yǎng)物去除系統(tǒng)的影響294
5.5.1 引言294
5.5.2 材料與方法295
5.5.3 結(jié)果與分析297
5.5.4 討論300
5.5.5 小結(jié)302 5
.6 控制犅犖犚工藝厭氧釋磷效果的因素302
5.6.1 引言302
5.6.2 實(shí)驗(yàn)方法與材料303
5.6.3 結(jié)果304
5.6.4 討論308
5.6.5 小結(jié)309 5
.7 控制犅犖犚工藝好氧?反硝化除磷效果的因素310
5.7.1 引言310
5.7.2 實(shí)驗(yàn)方法與材料310
5.7.3 結(jié)果312
5.7.4 討論316
5.7.5 小結(jié)317 5
.8 側(cè)流磷回收強(qiáng)化低碳源污水脫氮除磷效果模擬與試驗(yàn)317
5.8.1 引言317
5.8.2 模擬與試驗(yàn)方法318
5.8.3 結(jié)果與討論321
5.8.4 小結(jié)325 5
.9 懸浮填料強(qiáng)化污水生物處理的實(shí)際作用325
5.9.1 引言325
5.9.2 自有課題試驗(yàn)結(jié)果326
5.9.3 自有課題試驗(yàn)現(xiàn)象分析327
5.9.4 其他懸浮填料試驗(yàn)效果328
5.9.5 其他懸浮填料試驗(yàn)結(jié)果分析330
5.9.6 小結(jié)331 5
.10 天然水體氮自凈過(guò)程及硝化所需溶解氧源331
5.10.1 簡(jiǎn)介331
5.10.2 試驗(yàn)材料與方法332
5.10.3 試驗(yàn)結(jié)果334
5.10.4 討論338
5.10.5 小結(jié)338 5
.11 源分離技術(shù)國(guó)內(nèi)外研發(fā)進(jìn)展及應(yīng)用現(xiàn)狀339
5.11.1 源分離技術(shù)背景339
5.11.2 源分離及其優(yōu)越性340
5.11.3 源分離技術(shù)研發(fā)進(jìn)展341
5.11.4 源分離工程典型范例344
5.11.5 尿液源分離技術(shù)展望348
5.12 美國(guó)分散式污水處理的歷史?現(xiàn)狀與未來(lái)348
5.12.1 引言348
5.12.2 發(fā)展歷史349
5.12.3 研發(fā)/應(yīng)用現(xiàn)狀351
5.12.4 未來(lái)前景354
5.12.5 小結(jié)355 5
.13 提高“未來(lái)的城市”可持續(xù)性的水與資源綜合管理系統(tǒng)356
5.13.1 城市傳統(tǒng)水資源管理系統(tǒng)弊端與未來(lái)的城市發(fā)展方向356
5.13.2 水與資源綜合管理系統(tǒng)思路與概念357
5.13.3 水與資源綜合管理系統(tǒng)含義358
5.13.4 水與資源綜合管理系統(tǒng)實(shí)踐與探索363
5.13.5 水與資源綜合管理系統(tǒng)技術(shù)與管理問(wèn)題364
5.13.6 可持續(xù)水的基礎(chǔ)設(shè)施展望365 參考文獻(xiàn)
366
第6章 污水處理廠非傳統(tǒng)能源利用潛力380 6
.1 污水源熱泵與光伏發(fā)電潛力計(jì)算分析380
6.1.1 引言380
6.1.2 污水源熱泵能量回收潛力382
6.1.3 光伏發(fā)電潛能估算385
6.1.4 能耗赤字補(bǔ)給率案例分析388
6.1.5 結(jié)果討論與建議390
6.1.6 小結(jié)390 6
.2 微生物燃料電池處理污水并產(chǎn)能潛力分析391
6.2.1 引言391
6.2.2 犕犉犆發(fā)展歷程與研究現(xiàn)狀391
6.2.3 犕犉犆工作原理與基本構(gòu)造392
6.2.4 犕犉犆在污水處理中的應(yīng)用396
6.2.5 犕犉犆/犕犈犆應(yīng)用于實(shí)際污水處理并產(chǎn)能潛力分析397
6.2.6 小結(jié)與展望399 參考文獻(xiàn)
400
第7章 國(guó)外污水處理廠碳中和運(yùn)行現(xiàn)狀與未來(lái)404 7
.1 荷蘭未來(lái)污水處理新概念———犖犈犠狊及其實(shí)踐405
7.1.1 犖犈犠狊框架與意義406
7.1.2 犖犈犠狊技術(shù)路線圖407
7.1.3 犖犈犠狊實(shí)踐與案例412
7.1.4 結(jié)語(yǔ)418 7
.2 德國(guó)可持續(xù)污水處理工程典范———犛狋犲犻狀犺狅犳廠419
7.2.1 引言419
7.2.2 處理工藝流程與效果420
7.2.3 能源與資源產(chǎn)生422
7.2.4 能量平衡計(jì)算423
7.2.5 工藝改進(jìn)措施426
7.2.6 結(jié)論428 7
.3 污水處理碳中和運(yùn)行國(guó)際先驅(qū)———奧地利犛狋狉犪狊狊廠案例剖析429
7.3.1 引言429
7.3.2 工藝流程430
7.3.3 工藝單元與能量平衡431
7.3.4 產(chǎn)能/耗能比分析435
7.3.5 結(jié)語(yǔ)437 7
.4 美國(guó)碳中和運(yùn)行成功案例———犛犺犲犫狅狔犵犪狀污水處理廠437
7.4.1 引言437
7.4.2 工藝概況與處理效果438
7.4.3 能源回收與節(jié)能440
7.4.4 結(jié)語(yǔ)448 7
.5 新加坡再生水廠能耗目標(biāo)及技術(shù)發(fā)展方向448
7.5.1 引言448
7.5.2 能源自給率目標(biāo)449
7.5.3 近期目標(biāo)———棕色水廠改造450
7.5.4 短期目標(biāo)———新建綠色水廠454
7.5.5 長(zhǎng)期目標(biāo)———未來(lái)綠色水廠456
7.5.6 結(jié)論457 參考文獻(xiàn)
457
第8章 結(jié)語(yǔ)與展望460 彩圖