污水處理碳中和運行技術

前言
第1章 污水處理與碳排放1 1
.1 問題與挑戰(zhàn)1
1.1.1 污水處理與碳排放關系1
1.1.2 污水處理碳中和運行挑戰(zhàn)3 1
.2 污水處理低碳運行策略與技術導向4
1.2.1 引言4
1.2.2 污水處理與碳排放關系5
1.2.3 污水處理低碳運行策略6
1.2.4 實現(xiàn)低碳運行技術途徑8
1.2.5 低碳運行技術導向12
參考文獻13
第2章 污水處理運行優(yōu)化與低碳運行15
2.1 污水處理廠原始數(shù)據(jù)可靠性評價方法15
2.1.1 引言15
2.1.2 試驗方法與材料16
2.1.3 小結
22 2
.2 數(shù)學模擬應用中的污水水質(犆犗犇)特征化方法22
2.2.1 引言22
2.2.2 污水水質特征化分析方法23
2.2.3 污水水質特征化實驗27
2.2.4 小結29 2
.3 生物營養(yǎng)物去除(犅犖犚)工藝模型參數(shù)校正與驗證方法29
2.3.1 引言29
2.3.2 試驗系統(tǒng)與工藝模型30
2.3.3 試驗與模擬結果32
2.3.4 模型校正35
2.3.5 小結38
2.4 污水處理運行問題診斷與工藝優(yōu)化模擬演示38
2.4.1 引言38
2.4.2 運行狀況初步模擬評價39
2.4.3 工藝運行問題診斷39
2.4.4 倒置犃2/犗工藝的運行優(yōu)化模擬分析41
2.4.5 小結46 2
.5 制定脫氮除磷(犅犖犚)工藝最佳運行策略:模擬預測并試驗驗證46
2.5.1 模擬與試驗方法46
2.5.2 模擬預測與試驗驗證結果50
2.5.3 討論52
2.5.4 小結55 2
.6 倒置犃2/犗工藝運行工況靜態(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)修正與模擬再驗證58
2.6.4 參數(shù)修正后的工藝模型驗證60
2.6.5 小結61 2
.7 倒置犃2/犗工藝運行工況動態(tài)模擬61
2.7.1 引言61
2.7.2 物料平衡分析62
2.7.3 動態(tài)模擬66
2.7.4 日水量?水質監(jiān)測試驗68
2.7.5 小結69 2
.8 數(shù)學模擬技術應用于二級污水處理工藝升級改造69
2.8.1 引言69
2.8.2 背景與任務70
2.8.3 現(xiàn)存工藝模擬71
2.8.4 升級工藝與構筑物71
2.8.5 模擬輔助工藝設計73
2.8.6 設備選型及布置75
2.8.7 小結76 2
.9 模擬評價?優(yōu)化大型污水處理廠升級改造方案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 升級改造方案模擬評價79
2.9.4 升級改造方案優(yōu)化建議82
2.9.5 建議優(yōu)化方案及運行參數(shù)84
2.9.6 小結85 2
.10 模擬評估大型市政污水處理廠超負荷運行能力86
2.10.1 引言86
2.10.2 工藝概況與超負荷運行87
2.10.3 數(shù)學模擬方法88
2.10.4 模擬結果與討論89
2.10.5 小結96 2
.11 污水處理運行數(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 工藝運行控制策略及控制參數(shù)選擇99
2.11.4 在線監(jiān)測→模擬預測→自動控制系統(tǒng)的構建101
2.11.5 數(shù)字化自動控制系統(tǒng)集成?運行過程及運行效果104
2.11.6 結語107 參考文獻
107
第3章 污水處理過程耗能與產(chǎn)能潛力112 3
.1 反硝化除磷對污水處理低碳運行的實際貢獻分析112
3.1.1 反硝化除磷的節(jié)能減排作用112
3.1.2 實例污水處理廠概述113
3.1.3 模擬計算方法113
3.1.4 模擬計算結果分析115
3.1.5 小結119 3
.2 氧化溝在脫氮除磷方面功效與能效模擬評價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 運行優(yōu)化模擬比較123
3.2.5 工藝能效分析125
3.2.6 小結127 3
.3 污水處理廠碳中和評價方法創(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 結果分析與討論137
3.3.5 小結139 參考文獻
140
第4章 剩余污泥轉化能源關鍵技術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?填海轉向堆肥?焚燒?灰分利用147
4.1.7 東亞與中國:填埋?農(nóng)業(yè)使用為主,機械脫水?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150 4
.2 剩余污泥減量技術評價及未來潛在技術展望151
4.2.1 引言151
4.2.2 污泥減量技術一般性評價152
4.2.3 強化污泥消化及預處理技術154
4.2.4 未來潛在的污泥減量技術展望156
4.2.5 小結158 4
.3 剩余污泥轉化能源瓶頸與突破技術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168 4
.4 剩余污泥預處理技術概覽168
4.4.1 引言168
4.4.2 物理預處理方法169
4.4.3 機械預處理方法175
4.4.4 化學預處理方法177
4.4.5 生物預處理179
4.4.6 聯(lián)合預處理方法180
4.4.7 小結182 4
.5 剩余污泥中木質纖維素能源轉化潛力分析183
4.5.1 引言183
4.5.2 木質纖維素化學結構184
4.5.3 木質纖維素生物降解原理186
4.5.4 木質纖維素能源轉化技術途徑189
4.5.5 剩余污泥中木質纖維素能源轉化技術策略190
4.5.6 小結193 4
.6 剩余污泥中木質纖維素穩(wěn)定并轉化能源可行性分析193
4.6.1 引言193
4.6.2 剩余污泥中木質纖維素的來源194
4.6.3 木質纖維素結構與生物降解性195
4.6.4 剩余污泥預處理197
4.6.5 木質纖維素預處理197
4.6.6 強化剩余污泥預處理可行性分析200
4.6.7 小結201 4
.7 預處理破穩(wěn)污泥木質纖維素并厭氧降解實驗研究202
4.7.1 引言202
4.7.2 實驗材料與方法203
4.7.3 結果與討論205
4.7.4 結論209 4
.8 污泥預處理逾越厭氧水解瓶頸產(chǎn)甲烷實驗研究209
4.8.1 引言209
4.8.2 實驗材料與方法210
4.8.3 結果與討論212
4.8.4 結論216 4
.9 降解剩余污泥中木質纖維素微生物富集培養(yǎng)實驗研究217
4.9.1 引言217
4.9.2 實驗材料與方法218
4.9.3 結果分析與討論222
4.9.4 結論226 4
.10 強化污泥中木質纖維素產(chǎn)甲烷實驗研究226
4.10.1 引言226
4.10.2 實驗材料與方法227
4.10.3 結果分析與討論228
4.10.4 結論237 4
.11 鐵腐蝕析氫強化甲烷產(chǎn)率實驗研究238
4.11.1 引言238
4.11.2 材料與方法239
4.11.3 結果與討論241
4.11.4 小結248 參考文獻
248
第5章 新知識下的低碳工藝研發(fā)與優(yōu)化262 5
.1 厭氧氨氧化技術工程化現(xiàn)狀與展望262
5.1.1 引言262
5.1.2 從發(fā)現(xiàn)到應用264
5.1.3 工程實例266
5.1.4 應用前景展望268 5
.2 好氧顆粒污泥技術工程化進展270
5.2.1 引言270
5.2.2 從概念到技術271
5.2.3 犖犲狉犲犱犪?工程應用實例273
5.2.4 中國工程實例276
5.2.5 應用前景276 5
.3 對強化生物除磷(犈犅犘犚)機理與工藝的認識誤區(qū)277
5.3.1 引言277
5.3.2 強化生物除磷機理認識誤區(qū)277
5.3.3 強化生物除磷工藝認識誤區(qū)282
5.3.4 小結286 5
.4 低碳源污水生物除磷強化技術方式287
5.4.1 引言287
5.4.2 試驗與模擬方法288
5.4.3 結果與分析290
5.4.4 討論293
5.4.5 結論294 5
.5 犆/犘比與磷回收對生物營養(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 結果與分析297
5.5.4 討論300
5.5.5 小結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 實驗方法與材料303
5.6.3 結果304
5.6.4 討論308
5.6.5 小結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 實驗方法與材料310
5.7.3 結果312
5.7.4 討論316
5.7.5 小結317 5
.8 側流磷回收強化低碳源污水脫氮除磷效果模擬與試驗317
5.8.1 引言317
5.8.2 模擬與試驗方法318
5.8.3 結果與討論321
5.8.4 小結325 5
.9 懸浮填料強化污水生物處理的實際作用325
5.9.1 引言325
5.9.2 自有課題試驗結果326
5.9.3 自有課題試驗現(xiàn)象分析327
5.9.4 其他懸浮填料試驗效果328
5.9.5 其他懸浮填料試驗結果分析330
5.9.6 小結331 5
.10 天然水體氮自凈過程及硝化所需溶解氧源331
5.10.1 簡介331
5.10.2 試驗材料與方法332
5.10.3 試驗結果334
5.10.4 討論338
5.10.5 小結338 5
.11 源分離技術國內(nèi)外研發(fā)進展及應用現(xiàn)狀339
5.11.1 源分離技術背景339
5.11.2 源分離及其優(yōu)越性340
5.11.3 源分離技術研發(fā)進展341
5.11.4 源分離工程典型范例344
5.11.5 尿液源分離技術展望348
5.12 美國分散式污水處理的歷史?現(xiàn)狀與未來348
5.12.1 引言348
5.12.2 發(fā)展歷史349
5.12.3 研發(fā)/應用現(xiàn)狀351
5.12.4 未來前景354
5.12.5 小結355 5
.13 提高“未來的城市”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)實踐與探索363
5.13.5 水與資源綜合管理系統(tǒng)技術與管理問題364
5.13.6 可持續(xù)水的基礎設施展望365 參考文獻
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 能耗赤字補給率案例分析388
6.1.5 結果討論與建議390
6.1.6 小結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造392
6.2.4 犕犉犆在污水處理中的應用396
6.2.5 犕犉犆/犕犈犆應用于實際污水處理并產(chǎn)能潛力分析397
6.2.6 小結與展望399 參考文獻
400
第7章 國外污水處理廠碳中和運行現(xiàn)狀與未來404 7
.1 荷蘭未來污水處理新概念———犖犈犠狊及其實踐405
7.1.1 犖犈犠狊框架與意義406
7.1.2 犖犈犠狊技術路線圖407
7.1.3 犖犈犠狊實踐與案例412
7.1.4 結語418 7
.2 德國可持續(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 能量平衡計算423
7.2.5 工藝改進措施426
7.2.6 結論428 7
.3 污水處理碳中和運行國際先驅———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 結語437 7
.4 美國碳中和運行成功案例———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 結語448 7
.5 新加坡再生水廠能耗目標及技術發(fā)展方向448
7.5.1 引言448
7.5.2 能源自給率目標449
7.5.3 近期目標———棕色水廠改造450
7.5.4 短期目標———新建綠色水廠454
7.5.5 長期目標———未來綠色水廠456
7.5.6 結論457 參考文獻
457
第8章 結語與展望460 彩圖