城鎮污水處理廠運行中存在能耗較高、污泥處理處置困難、中水回用困難等問題。在國家“十一·五”制定節能減排政策的背景下，基于節能減排的污水處理廠的優化運行是目前廣泛被關注的課題。本論文以平頂山市污水處理廠二期氧化溝工藝為研究對象，從以下三個方面展開污水處理廠的節能減排初步探索：<br>　　 (1)利用計算流體動力學（Computational Fluid Dynamics，簡稱CFD）模擬技術對氧化溝流場進行優化運行研究，對氧化溝的曝氣轉碟和水下推進器選擇合適模型，通過現場實測數據和模擬結果的對比研究，證明了優化運行的合理性。<br>　　由于所研究的氧化溝內共... 城鎮污水處理廠運行中存在能耗較高、污泥處理處置困難、中水回用困難等問題。在國家“十一·五”制定節能減排政策的背景下，基于節能減排的污水處理廠的優化運行是目前廣泛被關注的課題。本論文以平頂山市污水處理廠二期氧化溝工藝為研究對象，從以下三個方面展開污水處理廠的節能減排初步探索：
　　 (1)利用計算流體動力學（Computational Fluid Dynamics，簡稱CFD）模擬技術對氧化溝流場進行優化運行研究，對氧化溝的曝氣轉碟和水下推進器選擇合適模型，通過現場實測數據和模擬結果的對比研究，證明了優化運行的合理性。
　　由于所研究的氧化溝內共設有曝氣轉碟13組，每組有碟片45片，設有9臺水下推進器，造成了模型構建復雜和模擬運行計算量大等問題。本文中首次利用滑移壁面模型（Moving wall model）和風扇模型（Fan model），采用FLUENT軟件分別實現了對氧化溝內動力來源——曝氣轉碟和水下推進器的模擬，最終實現對氧化溝內混合液流場分布的模擬。模擬數據與實測數據進行對比，部分位置模擬流速比實測流速偏小，但兩者的流場分布整體趨勢吻合良好。
　　分別模擬了現有運行模式下和優化運行模式下平頂山污水廠氧化溝內混合液的流場分布。對不同工況下的模擬數據進行了分析，從實測數據和模擬結果對目前氧化溝運行模式提出以下能耗優化配置的建議：現有運行模式開啟曝氣轉碟共9 臺，其中非變頻轉碟4 臺，變頻轉碟5臺，開啟水下推進器共3 臺。優化運行模式開啟曝氣轉碟共6 臺，其中非變頻轉碟2 臺，變頻轉碟4 臺，開啟水下推進器共6 臺。
　　根據模擬和實測結果對比分析發現，優化運行模式每小時比現有運行模式節省電能98.43 kWh，約合節省28.5％的電能。
　　 (2)從污泥含水率高，脫水困難的瓶頸問題出發，提出基于骨架構建體的污泥脫水及泥餅制備建材資源化的技術，有效解決了污泥有機物含量高導致的泥餅壓縮問題，初步探討了脫水泥餅制備燒結磚和蒸壓磚的可行性。
　　基于骨架構建體的污泥脫水，有效解決了污泥有機物含量高導致的泥餅壓縮問題，結果表明采用粉煤灰和生石灰作為調理劑進行污泥的脫水實驗時的優化配方為：
　　 100 mL 濕污泥中添加粉煤灰5g，生石灰5g，調理后污泥比阻降至10 7s2/g，脫水后泥餅含水率為45％左右。
　　在以骨架構建體脫水的基礎上積極探索資源化的方法和工藝，進行了脫水后泥餅制備燒結磚與蒸壓磚的實驗研究，通過XRD、SEM等手段對其強度及耐久性機理進行了分析。結果表明以采用最優工業脫水后的泥餅為原料制備燒結磚，粉煤灰－粘土燒結磚摻入中40％污泥泥餅后抗壓強度和抗凍性均可以達到燒結普通磚（GB5101-2003）國家標準。
　　采用配比為泥餅摻量為50％，爐渣摻量為39％，粉煤灰摻量為5％，水泥摻量為6％時制備蒸壓磚時，含水率控制在20％，在20MPa下壓力成型，養護制度為180 ℃，0.8 Mpa 蒸汽養護8 h，得到的樣品進行強度、浸出毒性和耐久性測試。樣品的強度性能、抗凍性能達到蒸壓灰砂磚標準（GB11945-1999）中MU15的要求。樣品碳化系數為0.83，在27 ℃、40 ℃、60 ℃分別進行干濕循環和冷熱循環后，抗折強度達到2.5MPa以上，抗壓強度達到10MPa以上，樣品的強度性能、抗凍性能同樣能夠達到蒸壓灰砂磚標準（GB11945-1999）中MU15的要求。XRD和SEM分析表明，污泥蒸壓磚中的主要物相為：CSH 凝膠、水化石榴石、莫來石、石英、方解石、其中CSH 凝膠、水化石榴石是強度的主要貢獻者。不同溫度下的干濕循環和冷熱循環對樣品內物相有一定的影響。
　　本論文利用計算流體力學模擬技術對氧化溝流場進行了優化運行研究，以基于骨架構建體的污泥脫水及泥餅制備建材資源化的技術探討了脫水泥餅制備燒結磚和蒸壓磚的可行性。對平頂山市改良型的氧化溝工藝運行中優化動力配置降低運行能耗、污泥脫水處理-建材資源化的初步探索，對國內其他污水處理廠開展節能減排的研究具有一定的參考價值和指導意義。