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废水生物处理系统的物质流和能量流解析及应用

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文摘

英文文摘

第一章 文献综述

1.1废水生物处理系统研究进展

1.1.1概述

1.1.2废水生物处理方法

1.1.3废水生物处理的作用原理

1.1.4废水生物处理系统的发展

1.2废水生物处理系统分析的研究进展

1.2.1废水生物处理系统的运行控制

1.2.2废水生物处理系统的优化分析

1.3研究的目的和意义

1.4研究的主要内容

参考文献

第二章 废水生物处理系统物质流与能量流分析方法的建立

2.1概述

2.2废水生物处理系统物质流分析

2.2.1物质流的研究方法

2.2.2研究体系的界定

2.2.3物质流各技能指标的平衡分析方法的建立

2.3废水生物处理系统能量流分析

2.3.1物质流与能量流的关联

2.3.2研究体系的界定

2.3.3能量流分析中的技能指标

2.3.4研究体系中各指标能量流平衡分析方法的建立

2.4小结

附命名

参考文献

第三章 废水生物处理系统的物耗能耗评价与工况优化

3.1概述

3.2厌氧单元物质流与能量流平衡分析

3.2.1厌氧单元的物料碳流向分配

3.2.2厌氧单元的能量流平衡评价及能量分配

3.3好氧单元物质流与能量流平衡分析

3.3.1好氧单元的碳流向分配

3.3.2好氧单元的氮流向分配

3.3.3好氧单元的磷流向分配

3.3.4系统的能量流平衡评价及能量分配

3.4小结

参考文献

第四章 废水生物处理系统的综合评价

4.1概述

4.2废水生物处理系统的综合评价方法的建立

4.2.1废水生物处理系统运行的影响因素

4.2.2废水生物处理系统的生命周期评价

4.2.3系统运行效果与经济效益的模糊识别与灰色关联评价与优化方法

4.2.4系统运行环境影响、能量回收与运行效果的综合评价方法的建立

4.3废水生物处理系统综合评价新方法的应用

4.3.1废水生物处理系统实例概述

4.3.2基于物质流与能量流平衡结果的耦合生命周期评价方法的应用

4.3.3模糊识别方法的应用

4.3.4灰色关联方法的应用

4.3.5系统运行环境影响、能量回收与运行效果的综合评价的应用

4.4小结

参考文献

第五章 结论

攻读博士学位期间的学术论文

致谢

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摘要

对于废水生物处理系统的评价尚缺少科学、有效的综合评价方法。针对这一问题,本论文以一个典型的工业废水生物处理厂为对象,建立了废水生物处理系统的物质流与能量流分析方法;以此为基础,利用单物质区域观察法和数学模型解析了进入该系统的碳、氮及磷元素的物质流向和能量流向;集成应用基于物质流与能量流分析的耦合生命周期评价模型、模糊识别以及灰色关联模型,探讨了废水生物处理系统的环境影响、效果以及能量消耗;构建了结合环境影响、能量回收以及运行效果指标的废水生物处理厂综合评价新方法。论文的主要研究内容和研究成果包括:
   1.在对废水生物处理系统厌氧与好氧单元的深入分析基础上,采用单物质区域观察和数学模型相结合的方法,建立了废水生物处理系统中物质流与能量流平衡分析的新方法,有效地解析了厌氧与好氧单元内部的物质与能量流向。
   2.对废水生物处理系统的物质流和能量流解析结果表明:厌氧单元被微生物分解的有机物主要转化为甲烷(CH4),其次转化为二氧化碳(CO2),还有小部分用于合成细胞,进入系统的内能绝大部分转化为甲烷内能;在好氧单元中碳进入到剩余污泥中的比例最高,进入单元的氮分布在剩余污泥、反硝化以及出水中;而进入好氧单元的总磷大部分转移到剩余污泥中;耗散的功和热占去进入系统内能中较大的比例。
   3.利用基于物质流与能量流分析的耦合生命周期评价模型,探索了所选择废水生物处理系统在1年内(2008年7月-2009年6月)的环境影响。研究发现:该系统的厌氧单元2009年2月份环境影响的综合指数最小(97.89),2008年7月环境影响的综合指数最大(112.50);好氧单元在2008年8月份环境影响的综合指数最小(12.34),2008年12月环境影响的综合指数最大(13.45)。
   4.利用模糊识别模型与灰色关联模型,分别考察了所选择废水生物处理系统的运行效果及能量消耗情况。该系统的厌氧单元在2008年8月份属运行状况最佳;好氧单元在2009年2月份属运行状况最佳;厌氧单元能量利用率是影响系统能量消耗的最大因素,碳的平衡率和出水有机酸相对而言对能耗的影响较小;而好氧单元中COD的去除率是影响电耗的最大因素,其次是氮、磷平衡率。该结果能够为企业降低废水处理系统的消耗、提高其效率提供依据。
   5.构建了所选择废水生物处理系统运行时的环境影响、运行效果以及能量回收等因素的综合评价新方法,获得了厌氧与好氧单元的优化工况时间。该系统的厌氧单元在2008年7月的综合评价最好,其次是2008年8月,但在9月至12月的结果看来整体效果较差;到了2009年1-4月,综合分析效果整体转好;而好氧单元在整个生命周期内的综合评价结果波动较大,2008年12月、2009年1月、2月的评价指数较高,属于好氧单元的运行评价较优时段。

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