T∕CAQI 187-2021 污水生物处理系统能效测算方法.pdf

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ICS 13.030.40 CCS P 41 CAQI 团体标准 T/CAQI 1872021 污水生物处理系统能效测算方法 Calculation method for energy efficiency of wastewater biological treatment system 2021-03-15 发布 2021-07-01 实施 中国质量检验协会 发 布 T/CAQI XXXXXXXXX I 目 次 前言 . II 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 1 4 缩略语 . 1 5 方法提要 . 2 6 通则 . 2 7 能效测算 . 2 7.1 比能耗的计算及校正 . 2 7.2 总电耗的计算 . 3 7.3 净可氧化质量去除的计算 . 3 附录 A(资料性)污水生物处理系统能效测算表 . 5 库七七 w w w .k q q w .c o m 提供下载 T/CAQI XXXXXXXXX II 前 言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起 草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国质量检验协会提出并归口。 本文件起草单位:南京大学、南京大学宜兴环保研究院、北控水务(中国)投资有限公司、南京高 科水务有限公司、江苏力鼎环保装备有限公司、江苏中宜金大分析检测有限公司、苏州苏净环保工程有 限公司、北京中质国研环境科技研究有限公司、南京江岛环境科技研究院有限公司、南京碧盾环保科技 股份有限公司。 本文件主要起草人:任洪强、耿金菊、张徐祥、于清淼、薛晓飞、吴飞、沈礼明、王庆、李双、朱 燕、马楫、苑萍、黄开龙、程刘柯、叶伟、蒋红与、穆永杰、朱国营、杨星月、虞婕、王晶。 库七七 w w w .k q q w .c o m 提供下载 T/CAQI XXXXXXXXX 1 污水生物处理系统能效测算方法 1 范围 本文件规定了污水生物处理系统能效测算的方法提要、通则、比能耗的计算及校正、总电耗的计算 和净可氧化质量去除的计算。 本文件适用于膜生物反应器、循环式活性污泥法、序批式活性污泥法、氧化沟、厌氧好氧法、厌 氧缺氧好氧法、生物滤池等污水生物处理工艺,用于计算污水生物处理系统的性能和效率,管理污 水生物处理系统的设备。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中, 注日期的引用文件, 仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本 文件。 HJ 495 水质采样方案设计技术规定 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 污水生物处理 wastewater biological treatment 利用微生物的代谢能力去除污水中有机污染物,属于污水处理中能耗占比比较高的过程。 来源:T/CAQI 582018,3.1,有修改 3.2 比能耗 specific energy consumption 对污水生物处理设备进行能耗分析的标准能效指标,以总电耗比净可氧化质量去除计算。 4 缩略语 下列缩略语适用于本文件。 COD:化学需氧量(Chemical oxygen demand) DO:溶解氧(Dissloved oxygen) NO2-N:亚硝态氮(Nitrite nitrogen) NO3-N:硝态氮(Nitrate nitrogen) TKN:总凯氏氮(Total kjeldahl nitrogen) VSS:挥发性悬浮固体(Volatile suspended solids) 库七七 w w w .k q q w .c o m 提供下载 T/CAQI XXXXXXXXX 2 5 方法提要 污水生物处理系统能效的测算,首先,通过生物处理系统的进出水流量、污泥产生量、各组分进出 水浓度以及污泥中各组分的浓度计算净可氧化质量去除; 其次, 结合总电耗计算去除单位质量的污染物 所消耗的能量,即比能耗;最后,根据实际情况,对比能耗进行温度校正和气压校正,得到污水生物处 理系统的能效。 6 通则 6.1 能效测算中的所有值应说明测量值或设计值。 6.2 能效测算表见附录 A。 7 能效测算 7.1 比能耗的计算及校正 7.1.1 比能耗计算 污水生物处理系统的比能耗按式(1)计算: (1) 式中: SEC 污水生物处理系统的比能耗,单位为千瓦时每千克(kWh/kg) ; W 污水生物处理系统的总电耗,单位为千瓦时每天(kWh/d) ; NOR 污水生物处理系统的净可氧化质量去除,单位为千克每天(kg/d) 。 7.1.2 温度校正 比能耗计算中,标准温度为 20C 条件,温度校正按式(2)计算: (2) 式中: SEC20 20C 条件下污水生物处理系统的比能耗,单位为千瓦时每千克(kWh/kg) ; T 设计水温或测量水温,单位为摄氏度() 。 注:温度校正适用于整个需氧量计算。曝气是主要耗能过程,为简化计算,可仅校正曝气过程。 7.1.3 气压校正 比能耗计算中,气压校正为 1 个标准大气压(760 mmHg,1.013105 Pa) ,采用氧传递压力,按式 (3)计算: (3) 式中: SEC1atm 标准大气压下污水生物处理系统的比能耗,单位为千瓦时每千克(kWh/kg) ; SECp 测量大气压下污水生物处理系统的比能耗,单位为千瓦时每千克(kWh/kg) ; P 设计气压或现场测量气压,标准状态下的气压为 1 atm。 7.2 总电耗的计算 7.2.1 基本要求 库七七 w w w .k q q w .c o m 提供下载 T/CAQI XXXXXXXXX 3 7.2.1.1 污水生物处理系统所有动力设备均应安装电能表,电耗通过电能表进行测量。 7.2.1.2 污水生物处理系统中变频设备或间歇式设备的电耗计算应采用日均值。 7.2.1.3 纳入计算清单中设备的电耗均应以日耗电量进行计算。 7.2.2 计算清单 污水生物处理系统的总电耗包括曝气系统电耗和其他机械系统电耗两部分。电耗设备计算清单包 括: 曝气设备,包括生物处理系统中所有的鼓风曝气设备、机械曝气装置和反冲洗设备等; 搅拌设备,包括生物处理系统曝气、厌氧、缺氧和加药阶段任何类型的搅拌器; 各类泵,包括生物处理系统中所有的循环泵、排泥泵、提升泵、加药泵和回流泵等; 固液分离过程涉及的设备,包括生物处理系统中所有的离心机、气浮机或膜过滤组件等; 其他设备,包括生物处理系统中所有的加热设备、冷却设备、风机等电力设备。 7.2.3 计算公式 污水生物处理系统的总电耗按式(4)计算: (4) 式中: W 污水生物处理系统的总电耗,单位为千瓦时每天(kWh/d) ; j 纳入总电耗计算清单中(参见 7.2.2)的设备数目。 7.3 净可氧化质量去除的计算 7.3.1 基本要求 7.3.1.1 各组分的进水浓度应采用预处理后的浓度。 7.3.1.2 各组分的浓度应来源于 24 h 混合样品的测量值。 7.3.1.3 各组分浓度的采样应符合 HJ 495 的相关规定。 7.3.1.4 生物处理系统的测量流量或设计流量应采用日平均流量值。 7.3.1.5 生物处理系统的流量和各组分的浓度应包括滤池反冲洗和污泥处理的回流。 7.3.1.6 去除 COD、TKN 等各工艺阶段耗氧污染物的耗氧量及 DO 均应纳入计算。 7.3.2 计算公式 污水生物处理系统的净可氧化质量去除按式(5)计算: (5) 式中: NOR 污水生物处理系统的净可氧化质量去除,单位为千克每天(kg/d) ; LRCOD COD 每日负荷(实际去除) ,单位为千克每天(kg/d) ; LRTKN TKN 每日负荷(实际去除) ,单位为千克每天(kg/d) ; NO3-N 每日负荷(实际去除) ,单位为千克每天(kg/d) ; NO2-N 每日负荷(实际去除) ,单位为千克每天(kg/d) ; LRDO DO每日负荷(实际去除),单位为千克每天(kg/d)。 污水生物处理系统的耗氧污染物或供氧物质的每日负荷按式(6)计算: (6) 式中: 库七七 w w w .k q q w .c o m 提供下载 T/CAQI XXXXXXXXX 4 LRi 组分 i 的每日负荷,单位为千克每天(kg/d) ; Qo 生物处理系统的进水流量,单位为立方米每天(m3/d) ; Qe 生物处理系统的出水流量,单位为立方米每天(m3/d) ; Qs 生物处理系统的污泥产生量,单位为立方米每天(m3/d) ; Ci, o 组分 i(COD、TKN、NO3-N、NO2-N、DO)的进水浓度,单位为毫克每升(mg/L) ; Ci, e 组分 i(COD、TKN、NO3-N、NO2-N、DO)的出水浓度,单位为毫克每升(mg/L) ; Ci, s 污泥中所含成分 i (COD、 TKN、 NO3-N、 NO2-N、 DO) 的浓度, 单位为毫克每升 (mg/L) 。 注:当污泥中 VSS 浓度与污泥处理单元的设计浓度一致时,污泥中 COD 浓度可按 VSS 浓度的 1.42 倍计算,污泥 中 TKN 浓度可按 VSS 浓度的 0.12 倍计算。 库七七 w w w .k q q w .c o m 提供下载 T/CAQI XXXXXXXXX 5 附 录 A (资料性) 污水生物处理系统能效测算表 表A.1提供了污水处理系统能效测算过程和方法。 表A.1 污水生物处理系统能效测算表 污水处理厂名称 处理工艺 数据收集 参数 单位 数据来源 数值 生化处理单元进水流量 m3/d 测量值/设计值 生化处理单元出水流量 m3/d 测量值/设计值 生化处理单元污泥产生量 m3/d 测量值/设计值 COD进水浓度 mg/L 测量值/设计值 COD出水浓度 mg/L 测量值/设计值 污泥中COD的浓度 mg/L 测量值/设计值 TKN进水浓度 mg/L 测量值/设计值 TKN出水浓度 mg/L 测量值/设计值 污泥中TKN的浓度 mg/L 测量值/设计值 NO3-N进水浓度 mg/L 测量值/设计值 NO3-N出水浓度 mg/L 测量值/设计值 污泥中NO3-N的浓度 mg/L 测量值/设计值 NO2-N进水浓度 mg/L 测量值/设计值 NO2-N出水浓度 mg/L 测量值/设计值 污泥中NO2-N的浓度 mg/L 测量值/设计值 DO进水浓度 mg/L 测量值/设计值 DO出水浓度 mg/L 测量值/设计值 污泥中DO的浓度 mg/L 测量值/设计值 生化处理单元总电耗 kW h/d 测量值/设计值 温度 测量值/设计值 气压 atm 测量值/设计值 每日负荷的计算 COD每日负荷 kg/d 由公式 (6) 计算得到 TKN每日负荷 kg/d 由公式 (6) 计算得到 NO3-N每日负荷 kg/d 由公式 (6) 计算得到 NO2-N每日负荷 kg/d 由公式 (6) 计算得到 DO每日负荷 kg/d 由公式 (6) 计算得到 净可氧化质量去除的 计算 NOR净可氧化质量去除 kg/d 由公式 (5) 计算得到 比能耗的计算及校正 SEC比能耗 kWh/kg 由公式 (1) 计算得到 SEC比能耗(温度校正) kWh/kg 由公式 (2) 计算得到 SEC比能耗(气压校正) kWh/kg 由公式 (3) 计算得到 _ 库七七 w w w .k q q w .c o m 提供下载
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