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水处理节能和新能源的应用

作者:陆煜康,唐锂

出版时间: 2010年7月1日

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图书信息

本书主要探讨水处理全程节能的可能性,找出节能的关键,介绍当前适用于水处理的节能技术,简述其原理和使用方法。内容主要包括:水处理工艺节能、电机拖动设备与节能、变频调速在水处理中的应用、废物利用和能源、水处理节能新技术和新工艺、水处理厂可开发应用的新能源。

国家发改委在“节能中长期专项规划”中提到,“能源是战略资源,是全面建设小康社会的重要物质基础。解决能源约束问题,一方面要开源,加大国内勘探开发力度,加快工程建设,充分利用国外资源。另一方面,必须坚持节约优先,走一条跨越式节能的道路。节能是缓解能源约束矛盾的现实选择,是解决能源环境问题的根本措施,是提高经济增长质量和效益的重要途径,是增强企业竞争力的必然要求。不下大力节约能源,难以支持国民经济持续快速协调健康发展;不走跨越式节能的道路,新型工业化难以实现。必须从战略高度充分认识节能的重要性,树立忧患意识,增强危机感和责任感,大力节能降耗,提高能源利用的效率,加快建设节能型社会,为保障到2020年实现全面建设小康社会的目标作贡献。”
水处理厂是耗能大户,多年来我国水处理技术都侧重于工艺研究和技术改进方面,取得了很大的成果。对水处理能耗的研究只是根据某个具体工程的设计做一些探讨,虽然这方面的报道量少而且分散在不同的刊物上,但对水处理节能做了有益的经验介绍,而水处理全程的节能尚未见报道。水处理是一个系统工程,节能潜力巨大,水处理全程节能问题确实是一个复杂而难度较大的问题,因为水处理技术涉及的边缘学科较多,如水力学、物理学、化学、微生物学、机械、电气、仪表自动化以及近期出现的膜技术、变频技术、热泵技术等。如何将这些技术有机地结合起来,用于水处理全程的节能,是一个值得探讨的课题。编者几年前就考虑全程水处理节能的问题,苦于知识贫乏,感觉无从着手。因为水处理的能耗和能效体现在整个工艺过程中,如考虑水处理新技术新工艺的节能,离不开机械、电气、化学等技术;而考虑变频和热泵节能技术在水处理中的应用,又离不开水处理工艺和新技术、新工艺的应用。各边缘学科相互交叉、纷纭复杂又环环相扣,想要理顺很困难。最后决定先探讨水处理各个工艺的能耗表征、耗能的主要原因及节能的可能性,初步了解在水处理工艺中哪些阶段能耗最大,需要采取什么方法节能,再说明水处理中能够采用的各种节能方法,并简述这些节能技术的原理、特点,进而研究这些节能技术如何应用在水处理工艺中,最后分析水处理工艺对可再生能源生产利用的可能性和自产能源的方法。因为节能是降低成本的重要手段,但自产能源是节能的一个补充,甚至可以解决水处理厂大部分的能耗。本书只是概括地介绍节能技术原理,因为这里不是探讨节能技术本身,而是探讨这些节能技术如何用于水处理工艺,至于各种节能技术的详细原理、理论分析、设计方法等请参考有关专业书籍。
随着我国经济的快速发展,资源匮乏、环境污染的问题日益突出,经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐。近几年以电费为主的能耗费用不断上涨,许多污水处理厂因为巨额的运行费用而不能正常运转,使国家投资建设的污水处理厂没有发挥应有的作用。因此,污水处理厂除采用节能方法降低能源消耗外,还应尽力根据自身的特点寻找替代能源,因为降低水处理成本是保障水处理厂正常运转和进一步发展的重要手段。
在本书的编写过程中张延灿、侯立安等同志做了认真的审阅,詹才英对书稿素材的整理、归类做了大量的工作,张素春绘制了部分插图,在此表示真诚的感谢。
由于节能技术涉及面较广,而编者编写时间和水平有限,书中不足和疏漏之处恳请广大读者给予批评指正。
编者

  • 第一章 水处理工艺节能
    • 第一节 给水处理工艺的能耗和能效
      • 一、给水处理工艺中的电耗
      • 二、生产过程的电耗
      • 三、给水处理主要节能方法
      • 四、给水处理节能措施
      • 五、供水系统的节能
      • 六、供水系统调节方式与节能选择
      • 七、预处理和常规处理节能
    • 第二节 污水处理工艺的能耗和能效
      • 一、污水处理厂的节能途径
      • 二、鼓风机降耗
      • 三、空压机流量和工作压力的确定
      • 四、工业废水处理节能技术
  • 第二章 电机拖动设备与节能
    • 第一节 水处理中主要设备的耗能
      • 一、电动机负载功率
      • 二、电机节能
    • 第二节 电动机的节能方法
      • 一、异步电动机同步运行改造
      • 二、改变定子绕组的形式
      • 三、重绕定子绕组
      • 四、改变电动机的极数
      • 五、使用节能材料
      • 六、使用电动机节电风扇风罩
    • 第三节 变频调速技术
      • 一、变频调速节电
      • 二、变频控制方式
    • 第四节 电机拖动设备的节能
      • 一、水泵节能
      • 二、泵站节能
      • 三、空压机节能
      • 四、阀门节能
    • 第五节 热泵节能
      • 一、热泵的原理
      • 二、水源热泵技术的应用
  • 第三章 变频调速在水处理中的应用
    • 第一节 变频调速在供水中的应用
      • 一、取水泵变频控制
      • 二、变频恒压供水
      • 三、控制系统的组成
      • 四、城市供水变频调速系统
      • 五、变频调速水位控制
      • 六、水位闭环控制
      • 七、定时供水控制
      • 八、循环水控制
      • 九、小区变频恒压供水
      • 十、深水井变频供水
      • 十一、变频调速供水电控装置
      • 十二、水塔与水池循环用水控制
      • 十三、消防给水的变频调速
      • 十四、冷却水系统变频调速
      • 十五、加药搅拌机变频控制
      • 十六、滤池反冲洗变频
      • 十七、工业锅炉给水的变频器控制
      • 十八、变频供水实例
    • 第二节 污水处理变频控制
      • 一、污水处理变频控制
      • 二、排水泵变频
      • 三、空气压缩机变频控制
      • 四、风机变频调速要点
      • 五、恒压供气控制
      • 六、空气压缩机的选择
      • 七、风机选型的依据
      • 八、风机的维护
      • 九、排泥行车变频控制
      • 十、桥式吊车变频控制
      • 十一、其他工艺变频控制
      • 十二、变频控制实例
    • 第三节 管路系统节能
      • 一、管网特性曲线
      • 二、管道压力降
      • 三、降低管道漏耗
      • 四、提高管路效率的途径
      • 五、管道检测技术
      • 六、管道物探技术的应用实例
  • 第四章 废物利用和能源
    • 第一节 污泥沼气发电和利用
      • 一、污泥沼气的制备
      • 二、沼气发电系统
      • 三、混合消化气发电技术
      • 四、污水处理小型发电
      • 五、工业污水沼气发电
      • 六、日本污泥气的利用
      • 七、沼气发电余热的利用
      • 八、太阳能沼气
    • 第二节 垃圾焚烧能源的回收利用
      • 一、城市垃圾焚烧发电
      • 二、污泥油化
      • 三、污泥炭化
      • 四、烟道气余热的利用
    • 第三节 废弃物能源应用实例
      • 一、污泥处理及能源利用实例
      • 二、山形县净化中心污泥消化气发电
      • 三、海南生物质气化发电厂
      • 四、利用污水排放落差发电
      • 五、生物质生产液体燃料
      • 六、工业废水回收利用实例
  • 第五章 水处理节能新技术新工艺集景
    • 第一节 节能和工艺优化的活性污泥法
      • 一、AB工艺
      • 二、A2/O工艺与节能
      • 三、A/O工艺
      • 四、OAO工艺
      • 五、序批式间歇活性污泥法及其衍变
      • 六、BMS处理系统
      • 七、SPR污水处理技术
      • 八、SAS工艺
    • 第二节 节能型曝气法及其衍变
      • 一、氧化沟及其改进
      • 二、CLR工艺
      • 三、EWP高效污水净化器
      • 四、S-BF新型高效接触氧化工艺
      • 五、WT-FG生物法
      • 六、VT-VD深井曝气技术
      • 七、BIOSTYR处理技术
      • 八、HCR高效好氧生物处理技术
      • 九、百乐克工艺
    • 第三节 污水厌氧处理新技术
      • 一、厌氧接触(AC)工艺
      • 二、厌氧流化床(AFB)
      • 三、内循环反应器(IC)
      • 四、厌氧折流板反应器(ABR)
      • 五、厌氧膜生物反应器(AMBR)
      • 六、Bardenpho工艺
      • 七、Phostrip生物除磷工艺
      • 八、Barth脱氮工艺
      • 九、Dephanox工艺
      • 十、厌氧氨氧化(ANAMMOX)工艺
      • 十一、短程硝化-反硝化(SHARON)工艺
      • 十二、生物膜内自养脱氮(CANON)工艺
      • 十三、OLAND工艺
      • 十四、SND工艺
      • 十五、升流式厌氧污泥床反应器(UASB)
      • 十六、UCT工艺
      • 十七、VIP工艺
      • 十八、膨胀颗粒污泥床(EGSB)
    • 第四节 几种组合工艺
      • 一、BAF+常规处理+UF组合工艺
      • 二、UASB+CASS组合工艺
      • 三、DAT-IAT工艺
      • 四、PAC-SBR组合工艺
      • 五、GSH组合式高效生物法
      • 六、UASB+TF (滴滤床)组合工艺
      • 七、BSBR (膜+SBR)工艺
      • 八、SHARON-ANAMMOX组合工艺
      • 九、UASB+AF组合工艺
      • 十、UASB+SBR厌氧反应器
  • 第六章 水处理厂可开发应用的新能源
    • 第一节 太阳能发电方法和应用
      • 一、太阳能光伏发电系统
      • 二、太阳能热发电的方法
      • 三、色素敏化太阳能电池的应用
    • 第二节 太阳能在水处理厂中的应用
      • 一、利用有利条件发电的方法
      • 二、太阳能在水处理设备中的应用
      • 三、路灯照明节能
      • 四、太阳能应用实例
    • 第三节 太阳能热泵在水处理中的应用
      • 一、太阳能热泵的基本原理和特点
      • 二、太阳能热泵污泥干化技术
      • 三、高效节能的双热源热泵
    • 第四节 风能在水处理中的应用
      • 一、国内各地区风力资源
      • 二、风机和风力发电
      • 三、风能在污水处理工艺中的应用
    • 第五节 近海水处理厂海洋能的应用
      • 一、海洋能发电的应用
      • 二、利用海洋的风-光发电
      • 三、海流和盐位差发电
  • 名词和缩写
  • 附录
    • 附录一 中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要(有关环境和水处理部分)
    • 附录二 国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006~2020年)(有关节能和水处理部分)
  • 参考文献

本书可供水处理领域的研究人员、技术人员、管理人员阅读使用,也可供高等院校相关专业师生参考。

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