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《工程(英文)》 >> 2024年 第36卷 第5期 doi: 10.1016/j.eng.2022.02.011
基于云模型的全尺寸污水处理厂水-能关联特征分析
a State Key Laboratory of Urban Water Resource and Environment, Harbin Institute of Technology, Harbin 150000, China
b Key Laboratory of Environmental Biotechnology, Research Center for Eco-Environmental Sciences, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100085, China
c School of Civil and Environmental Engineering, Harbin Institute of Technology (Shenzhen), Shenzhen 518055, China
d China Energy Conservation and Environmental Protection Group, Beijing 100089, China
摘要
污水处理厂是至关重要且能源密集型的城市基础设施。在碳中和的背景下,高能耗和较低的运行性能是污水厂主要的挑战。然而,目前对于污水厂水—能关系分析和相关模型的研究十分有限。本研究以某实际污水厂为案例,采用基于云模型的能耗分析(CMECA)方法,通过对污水处理厂进水参数的聚类分析,探索污水厂进水与能耗之间的关系。研究利用主成分分析(PCA)和K均值聚类方法对水质和水量数据进行进水条件分类,并根据双边约束条件和黄金分割法确定污水厂的能耗标准评价等级以及提取能耗云数字特征(CDC)。结果发现,随着进水浓度和水量的降低,该污水厂的能耗云模型逐渐偏离高斯分布并呈现出分散趋势,平均能源消耗为0.3613 kW·h·m−3,跨越四个能耗等级。通过进一步聚类从该进水类别中提取高能效的运行日,并基于紧凑型能耗云模型曲线识别影响能耗稳定分布的运行条件。高能效日的平均充氧能力、内回流比和外回流比分别为0.2924~0.3703 kg·m−3、1.9576~2.4787和0.6603~0.8361,可作为低能效日的运行指导。因此,本研究提供了一种水能关联分析方法以识别操作管理异常的进水情况,并可作为污水厂优化运行的经验参考。
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