基于中空微型水轮机的污水发电可行性研究
- 格式:pdf
- 大小:4.83 MB
- 文档页数:9
中小型水轮发电机组项目可行性研究报告核心提示:中小型水轮发电机组项目投资环境分析,中小型水轮发电机组项目背景和发展概况,中小型水轮发电机组项目建设的必要性,中小型水轮发电机组行业竞争格局分析,中小型水轮发电机组行业财务指标分析参考,中小型水轮发电机组行业市场分析与建设规模,中小型水轮发电机组项目建设条件与选址方案,中小型水轮发电机组项目不确定性及风险分析,中小型水轮发电机组行业发展趋势分析提供国家发改委甲级资质专业编制写:中小型水轮发电机组项目建议书中小型水轮发电机组项目申请报告中小型水轮发电机组项目环评报告中小型水轮发电机组项目商业计划书中小型水轮发电机组项目资金申请报告中小型水轮发电机组项目节能评估报告中小型水轮发电机组项目规划设计咨询中小型水轮发电机组项目可行性研究报告【主要用途】发改委立项,政府批地,融资,贷款,申请国家补助资金等【关键词】中小型水轮发电机组项目可行性研究报告、申请报告【交付方式】特快专递、E-mail【交付时间】2-3个工作日【报告格式】Word格式;PDF格式【报告价格】此报告为委托项目报告,具体价格根据具体的要求协商,欢迎进入页眉中公司网址,查找联系方式,工程师会给您满意的答复。
【报告说明】本报告是针对行业投资可行性研究咨询服务的专项研究报告,此报告为个性化定制服务报告,我们将根据不同类型及不同行业的项目提出的具体要求,修订报告目录,并在此目录的基础上重新完善行业数据及分析内容,为企业项目立项、上马、融资提供全程指引服务。
可行性研究报告是在制定某一建设或科研项目之前,对该项目实施的可能性、有效性、技术方案及技术政策进行具体、深入、细致的技术论证和经济评价,以求确定一个在技术上合理、经济上合算的最优方案和最佳时机而写的书面报告。
可行性研究报告主要内容是要求以全面、系统的分析为主要方法,经济效益为核心,围绕影响项目的各种因素,运用大量的数据资料论证拟建项目是否可行。
对整个可行性研究提出综合分析评价,指出优缺点和建议。
水轮发电机组项目可行性研究报告一、项目背景水轮发电机组是一种利用水流能源进行发电的设备,通过水轮机的旋转来驱动发电机发电。
随着对可再生能源的需求不断增加,水力发电作为一种清洁、可持续的能源形式得到了广泛关注。
本项目拟在河流上建设水轮发电机组,以利用河流的水流能源进行发电,并将电能供应给周边地区。
二、市场需求分析1.可再生能源需求:随着全球对环境保护的要求越来越高,可再生能源的需求也逐渐增加,特别是对水力发电的需求更为迫切。
2.区域用电需求:项目所在地的用电需求逐年增加,现有电力供应已经不能满足需求,建设水轮发电机组可以有效补充当地用电需求。
三、项目可行性研究1.技术可行性:水轮发电技术成熟,现有的水轮发电机组在各个方面都有成熟的解决方案,具备可靠性和稳定性。
2.经济可行性:根据对当地用电需求和电价的调研,项目建设后预计每年可销售的电能产值达到一定数额,可以实现投资回收和获得一定的利润。
3.资金可行性:水轮发电机组项目需要一定的投资,但由于政府对可再生能源的支持政策,可以申请到一定的财政补助和优惠政策,降低项目建设的资金压力。
4.环境可行性:水轮发电属于清洁能源,不排放污染物,不对环境造成负面影响,符合可持续发展的要求。
四、项目建设进展1.地勘阶段:已完成对项目所在地水流情况、河道条件等进行详细调查和测量。
2.技术设计阶段:正在进行水轮机组的设计和选型,根据当地水流条件确定适用的水轮机型。
3.立项手续:已与相关部门沟通,正在办理项目立项手续和环评手续。
4.资金筹措:已提交项目申请材料,并与当地政府进行沟通,争取财政支持和银行贷款等资金筹措方式。
五、项目运营预期效益2.社会效益:项目建成后,可以有效补充当地电力供应,缓解用电紧张局面,提高生活质量。
同时,减少对传统能源的依赖,推动可再生能源的开发利用,对环境保护和可持续发展具有重要意义。
3.环境效益:水轮发电是一种清洁能源,不排放污染物,对环境没有负面影响。
小规模一体化污水处理设备可研3000t1. 引言随着我国工业化和城镇化进程的加速,水资源短缺和污水治理问题日益凸显。
在传统的处理方式中,主要依靠集中式处理方式来处理污水,但是由于这种处理方式需要大量的土地和运输成本,造成了极大的资源浪费和环境污染。
小规模一体化污水处理设备作为新型的污水处理方式,已经逐渐被人们所接受,并得到了广泛应用。
针对这一情况,本文将进行小规模一体化污水处理设备可研。
2. 小规模一体化污水处理设备的概述小规模一体化污水处理设备是一种集机械、生物、化学处理于一体的污水处理设备,它具有占地面积小、处理效果好、操作简单、运行费用低等优点。
该设备可以在各种规模环境下进行操作,因此被广泛应用于企事业单位、学校和城市等地方。
小规模一体化污水处理设备的主要组成部分包括机械过滤器、活性污泥法处理、生物膜法处理、沉淀池等,其处理流程如图所示:imageimage其中,污水首先经过机械过滤器的过滤,将大颗粒的污物过滤掉,然后经过活性污泥法处理和生物膜法处理,进一步进行有机物质的降解和消除。
最后,经过沉淀池沉淀分离处理完成。
3. 小规模一体化污水处理设备可研对于小规模一体化污水处理设备的可研究,需要考虑到其投资、运营和维护成本等多个方面。
3.1 投资成本小规模一体化污水处理设备的投资成本主要来自于设备的采购和安装,其所需的场地、建筑材料和设备价格都是需要考虑的因素。
根据开发商提供的资料,我们得知该设备的投资金额约为200万元。
3.2 运营成本小规模一体化污水处理设备的运营成本主要来自于电力、化学药品和设备的维护费用。
根据初步估算,小规模一体化污水处理设备的运营成本大约为每年80万元。
3.3 维护成本小规模一体化污水处理设备所需的维护成本包括人员工资和维护设备的成本。
调查市场的情况得出,机器操作人员2人,工资约为每人每月3000元,年薪72,000元;设备维修保养费用约为每年10万元。
4. 研究结果分析根据以上可研结果,小规模一体化污水处理设备的总成本可明确为240万元/年。
小规模一体化污水处理设备可研1. 引言随着城市化进程的不断加快,污水处理成为环境保护的重要任务。
小规模一体化污水处理设备作为一种简便、高效的污水处理解决方案,受到了越来越多的关注。
本文将对小规模一体化污水处理设备的可行性进行研究和分析。
2. 概述小规模一体化污水处理设备是一种将污水处理过程集成在一个设备中的方案。
它通过物理、化学和生物方法处理污水,使其达到排放标准,并具有体积小、运行成本低等优点。
因此,小规模一体化污水处理设备在农村、小型工业园区等场景中具有广泛应用前景。
3. 技术原理小规模一体化污水处理设备的技术原理主要包括以下几个方面:3.1. 机械处理机械处理是小规模一体化污水处理设备的第一步,主要包括筛除和沉淀。
通过筛网可以将较大的固体颗粒物去除,然后通过沉淀池将悬浮物沉淀到底部。
3.2. 生物处理生物处理是小规模一体化污水处理设备的核心环节,主要利用微生物来分解和降解有机物。
常见的生物处理方法包括接触氧化法、厌氧处理法等。
3.3. 化学处理化学处理主要针对一些难降解的有机物或有毒物质,采用化学氧化或化学沉淀等方法进行处理,以达到更高的处理效果。
3.4. 管道和泵站小规模一体化污水处理设备还需要配备相应的管道和泵站,用于输送和回收处理后的污水。
4. 系统设计小规模一体化污水处理设备的系统设计主要包括设备选型、工艺流程设计、设备布局设计等方面。
4.1. 设备选型根据实际需求和处理规模,选择适合的设备,包括机械处理设备、生物处理设备、化学处理设备等。
4.2. 工艺流程设计根据污水的性质和要求,设计合理的工艺流程,确保污水在系统中得到充分处理。
4.3. 设备布局设计考虑设备的占地面积、设备之间的距离等因素,进行合理的设备布局,以利于操作和维护。
5. 可行性分析5.1. 技术可行性小规模一体化污水处理设备的技术可行性已得到验证,国内外很多案例证明了其有效性和可靠性。
5.2. 经济可行性小规模一体化污水处理设备相比传统污水处理设备具有运行成本低、占地面积小等优点,从经济角度来看具有可行性。
小规模一体化污水处理设备可行性研究报告首先,本研究对小规模一体化污水处理设备进行了市场调研。
调研结果表明,当前市场缺乏适合小规模社区或乡村使用的一体化污水处理设备,市场需求旺盛。
同时,调研还发现,一些先进的污水处理技术已经被应用于大型污水处理厂,但在小规模设备中尚未得到充分利用。
其次,本研究进行了小规模一体化污水处理设备的技术研究。
研究团队针对小规模场景进行了设备结构设计,选择了一些小型化的污水处理技术进行整合,并对设备进行了实验验证。
实验结果表明,小规模一体化污水处理设备具有处理效率高、占地面积小、运营成本低等优点。
最后,本研究进行了经济效益分析。
通过对比传统污水处理设备和小规模一体化污水处理设备的投资成本和运营成本,研究发现小规模一体化污水处理设备具有明显的经济优势,可以满足一些小型社区或乡村的污水处理需求。
综合以上研究,本研究认为小规模一体化污水处理设备具有可行性,并具有较大的市场潜力。
未来可以进一步扩大样本规模,完善设备技术,推动小规模一体化污水处理设备的应用和推广。
未来可以进一步扩大样本规模,完善设备技术,推动小规模一体化污水处理设备的应用和推广。
在研究小规模一体化污水处理设备的可行性时,还需要考虑相关技术、政策、市场等方面因素。
首先,对于设备技术方面,可以进一步对小规模一体化污水处理设备进行优化和改进。
例如,结合生物膜工艺和膜分离技术,提高污水处理效率和水质净化效果。
此外,可以对设备进行模块化设计,方便安装和维护,降低使用成本。
同时,还可以引入智能化技术,实现设备自动化运行和远程监控,提高运营效率和管理水平。
其次,政府应在政策上给予支持。
可通过制定相关政策和标准,鼓励和推动小规模一体化污水处理设备的研发、生产和应用。
例如,提供补贴和税收优惠,鼓励企业投入研发;建立相应的市场准入机制和技术认证体系,帮助设备获得市场认可和信任。
同时,政府还可以加大对污水处理领域的监管力度,促进环保产业的健康发展。
水轮发电机组在小水电站中的经济性和可行性研究小水电站作为一种清洁、可再生能源发电方式,受到了越来越多的关注与重视。
而水轮发电机组作为小水电站中常用的发电装置,其经济性和可行性十分重要。
本文将对水轮发电机组在小水电站中的经济性和可行性进行研究与分析。
首先,我们来探讨水轮发电机组在小水电站中的经济性。
经济性是评价一个发电机组是否值得投资的重要指标。
在小水电站中,水轮发电机组的建设和运行成本是考虑经济性的关键因素之一。
水轮发电机组的建设成本主要包括水轮机、发电机、调速器、进水和出水设备等方面的投入。
而运行成本则主要包括水的供应和维护费用。
相比之下,水轮发电机组的建设和运行成本相对较低,部分设备可以使用封闭式水轮发电机组,以降低运行成本。
此外,水轮发电机组可以根据水资源的供给情况进行灵活调整,进一步提高经济性。
其次,我们来探讨水轮发电机组在小水电站中的可行性。
可行性是指在技术、环境和社会等方面,水轮发电机组能否在小水电站中发挥作用,并取得预期效果。
技术可行性是考虑水轮发电机组是否与小水电站的水资源、地理环境相适应。
水轮发电机组对水资源的要求相对较低,只要有一定的水流、水头条件,就可以进行发电。
此外,水轮发电机组技术成熟,操作简单,维护成本低。
环境可行性是指水轮发电机组是否对周围环境产生不可逆的影响。
水轮发电机组的运行不会排放废气、废水等污染物,对环境几乎没有任何负面影响。
社会可行性是指水轮发电机组是否符合社会发展需求和利益的考量。
由于水轮发电机组是一种清洁能源,能够减少温室气体排放,符合社会发展的可持续性需求,具有较好的社会可行性。
另外,水轮发电机组在小水电站中还有其他的优点。
首先是稳定性和可靠性。
水轮发电机组运行稳定,基本上不会受到外界因素的影响,可以提供持续、可靠的电力供应。
其次是适应性和灵活性。
水轮发电机组可以根据水资源的供给情况进行调整,适应不同水流条件,具有较强的适应性和灵活性。
此外,水轮发电机组的寿命长,维护成本低,能够提供长期的经济效益。
水轮机项目可行性研究报告范文第一章水轮机项目概要第二章水轮机项目背景及可行性第三章水轮机项目选址用地规划及土建工程第四章水轮机项目总图布置方案第五章水轮机项目规划方案第六章水轮机项目环境保护第七章水轮机项目能源消费及节能分析第八章水轮机项目建设期及实施进度计划第九章水轮机项目投资估算第十章水轮机项目融资方案第十一章水轮机项目经济效益分析第十二章水轮机项目社会效益评价第十三章水轮机项目综合评价及投资建议第一章项目概要一、项目名称及建设性质(一)项目名称水轮机生产项目(二)项目建设性质本期工程项目属于新建工业项目,主要从事水轮机项目投资及运营。
二、项目承办企业及项目负责人某某有限责任公司三、项目建设背景分析第三次工业革命不是诸如工业机器人、3D打印、人工智能、数字制造等一部分关键制造技术的突破,而是基础制造技术、制造技术(工具)和制造系统各个层次的技术内部以及不同技术层次之间交互融合、相互促进的交互性、群体性、系统性突破过程。
我们需要从我国的制造业和制造系统发展的基础、现实要求、国际竞争格局、未来定位等着眼,构建我国制造技术突破的总体架构和路线。
四、项目建设选址“水轮机投资建设项目”计划在某某省某某市某某县经济开发区实施,本期工程项目规划总用地面积106667.20 平方米(折合约160.00 亩),净用地面积106107.20 平方米(红线范围折合约159.16 亩)。
该建设场址地理位置优越,交通便利,规划道路、电力、天然气、给排水、通讯等公用设施条件完善,非常适宜本期工程项目建设。
五、项目占地及用地指标1、本期工程项目拟申请有偿受让国有土地使用权,规划总用地面积106667.20 平方米(折合约160.00 亩),其中:代征公共用地面积560.00 平方米,净用地面积106107.20 平方米(红线范围折合约159.16 亩);本期工程项目建筑物基底占地面积75665.05 平方米;项目规划总建筑面积108346.06 平方米,其中:不计容建筑面积0.00 平方米,计容建筑面积108346.06 平方米;绿化面积7278.95 平方米,场区停车场和道路及场地硬化占地面积20214.08 平方米;土地综合利用面积106107.20 平方米,土地综合利用率100.00 %。
水轮机微型水力发电机组项目可行性研究报告环评用一、项目背景和目的水轮机微型水力发电机组项目是利用水力能源来发电的一种可再生能源项目。
本项目旨在利用小型水轮机装置来发电,满足当地乡村和山区的用电需求,促进当地经济的发展和生活质量的提高。
本报告的目的是对该项目进行可行性研究,评估项目对环境的影响和可行性。
二、项目描述本项目的核心技术是水轮机发电,通过引导山区溪流的水流经过水轮机,通过机械能转化为电能,以供当地乡村使用。
项目选址在山区溪流丰水期较为充足的地方,根据周边村庄的用电需求,选择合适的装机容量。
项目建设包括水轮机站房、水库、引水设施和输电线路等。
三、环境影响评估1.水资源利用:项目将根据当地水资源情况进行水库规划,合理利用水资源,确保项目的可持续发展。
2.土地利用:项目选址主要在山区溪流上,占地面积相对较小,对土地的占用影响较小。
3.生态影响:项目建设过程中需要进行环境保护工作,如植被保护、避免河道破坏等,减少对生态环境的负面影响。
4.水生生物影响:项目建设需要充分考虑水生生物的生活环境,合理规划引水设施和水轮机等,减少对水生生物的影响。
5.噪声和振动:项目的噪声和振动对周边居民和野生生物的影响较小,通过建设隔音设施等减少对生活环境的噪音和振动干扰。
6.废弃物和废水处理:项目建设和运营过程中产生的废弃物和废水将进行规范处理,确保不对环境造成污染。
7.气候影响:项目利用水力能源发电,不产生二氧化碳等温室气体,对气候影响较小。
四、项目可行性分析1.经济可行性:项目建设和运营费用相对较低,水力发电成本低,且具有可再生能源优势,预计可以实现盈利,具备较强的经济可行性。
2.技术可行性:水轮机发电技术成熟,操作简单,可靠性高,具备较强的技术可行性。
3.社会可行性:项目可以解决当地乡村和山区的用电需求,改善用电条件,提高生活质量,具备较强的社会可行性。
4.环境可行性:通过科学规划和环保措施,可以减少对环境的负面影响,确保项目的可持续发展,具备较强的环境可行性。
3-5万t/d(中小规模)污水处理厂BOT运营可行性分析报告目录1 政策分析 (4)概念 (4)背景分析 (4)相关政策 (4)结论 (6)技术要求 (6)工艺选择 (7)结论 (9)3 成本收益分析 (9)成本分析 (9)收益分析 (10)个案分析 (10)4 风险分析 (11)技术风险分析 (11)政策风险分析 (11)财务风险分析 (11)结论 (12)摘要:本文从政策、技术、成本收益和风险的角度分析了3-5万t/d污水处理厂BOT运行的可行性,对中小规模污水处理厂BOT运行有一定的指导作用。
1 政策分析概念“BOT(Build-Operate-Transfer)投融资方式”又称为“特许权投融资方式”。
其定义是指国家或地方政府部门通过特许权协议,授予签约方私营企业(民营或外资)承担公共性基础设施(基础产业)项目的融资、建造、经营和维护;在协议规定的特许期限内,项目公司拥有投资建造设施的所有权(这个所有权不是完整意义的上的所有权),允许向设施使用者收取适当费用,由此回收项目投融资、经营和维护成本并获得合理的回报;特许期满,项目公司将设施无偿地移交给签约方的政府部门。
背景分析2006年我国生活污水排放量为亿吨,城市污水处理率达到%,距达到70%的处理率还有60亿吨的缺口,提高污水处理能力所需资金量巨大,为加快污水处理设施建设,国家积极引导以BOT模式建设污水处理厂。
相关政策2000年党的十五届三中全会在《关于促进小城镇健康发展的若干意见》中明确提出:“要充分运用市场机制搞好小城镇建设。
各地要制定相应的优惠政策,吸引企业、个人及外商以多种方式参与小城镇基础设施的投资、建设和经营,多渠道投资小城镇教育、文化、卫生等公用事业,走出一条在政府引导下主要依靠社会资金建设小城镇的路子。
”2001年国务院在《关于国家环境保护“十五”规划的批复》中要求:“积极推进污染治理的企业化、产业化、市场化。
结合扩大内需多渠道筹集资金,鼓励和支持各类社会资金投向环境保护,加大城市污水处理费、垃圾处理费征收力度,使污染治理设施运行达到保本微利的水平,形成政府、企业、社会多元化投人和政府主导、市场推进、公众参与的环境保护机制。
中小型水电站水轮机转轮改型设计的必要性和可行性(一)摘要:中小型水电站技术改造是水电事业发展的重要组成部分,本文通过对我国中小型水电站发展现状的论述,分析了在中小型水电站技术改造中水轮机转轮改型设计的必要性和可行性,并介绍了当前水轮机转轮设计、测试和制造方面的新技术。
关键词:中小型水电站水轮机转轮改型设计1我国中小型水电站的发展现状建国以来,我国水电建设取得了巨大成就,据统计我国常规水电装机容量已达到7700×104kW,其中,中小型水电站4.5×104余座,拥有机组7×104余台,总装机容量达2020×104kW,有近一半为50~60年代制造的设备〔1〕。
由于当时条件限制,这些电站的水轮机多数是应用前苏联40~50年代的技术,制造技术落后,效率较低,过流能力差,总的能量指标偏低。
加上大部分国产机组生产于特殊年代,不按电厂各种条件而硬性套用定型图纸,或仅按模型试验的特定角度硬性规定设计,致使原来水力效率不高的转轮又偏离了高效率区。
还有性能指标较低,如高效区狭小、振动区范围大、空化性能差等,对机组的安全稳定运行产生了严重的影响,很大程度上降低了电站设备的运行管理水平和效益。
另外,由于大部分电站已运行了三四十年,机组设备在性能和结构方面都已陈旧、事故增多、检修频繁。
长期运行已使过流部件磨损,特别是转轮、导叶等部件由于空蚀和磨损,叶型遭到破坏,间隙增加而使效率下降。
根据国外有关资料介绍,效率下降约为2%。
特别是有些电站或由于当年是套用机组,或由于电站参数发生变化,使机组长期在低效率下运行,浪费能源,亟待早日解决。
与此形成鲜明对比的是,近年来,随着国民经济的发展和人民生活水平的不断提高,电力负荷峰谷差愈来愈大,增大中小型电厂在电网系统中的调峰、调频能力也愈显重要。
而电力系统越来越多地要求水电机组特别是中小型水电机组担负调峰、调频和事故备用任务,这样就增加了机组启动、停机次数,致使水轮机部件动载荷增加,运行条件变得苛刻,对那些设备陈旧的老电站,担负这样任务显然力不从心。
Engineering 2 (2016) xxx–xxxResearchHydro Projects—Article基于中空微型水轮机的污水发电可行性研究Tomomi Uchiyama a ,*, Satoshi Honda b , Tomoko Okayama c , Tomohiro Degawa aa Institute of Materials and Systems for Sustainability, Nagoya University, Nagoya 464-8603, Japan bGraduate School of Information Science, Nagoya University, Nagoya 464-8601, Japan cFaculty of Human Studies, Taisho University, Tokyo 170-8470, Japana r t i c l e i n f o摘要Article history:Received 21 May 2016Revised 21 June 2016Accepted 6 September 2016Available online 6 December 2016本文利用微型水轮机技术,着重对污水管道水力发电的可行性进行了研究。
首先,对日本丰川河流域排水系统两连接点处的污水流量进行了一年以上的观测,借此分析污水的水力势能;其次,假定微型水轮机被安装在污水管道的连接点位置,通过实验室试验研究微型水轮机的性能。
研究表明:污水管道的连接点处蕴藏有可用于全年发电的水力势能,同时,微型水轮机在该位置可以有效地进行污水水力发电。
© 2016 THE AUTHORS. Published by Elsevier LTD on behalf of Chinese Academy of Engineering and Higher Education Press Limited Company. This is an open access article under the CC BY-NC-ND license(/licenses/by-nc-nd/4.0/).关键词微型水轮机污水发电连接点水力势能1. 引言污水由排放到下水道的雨水和人类生产、生活产生的废水所组成,排污管道里含有人类生活、办公及工业生产所产生的废水和废物。
2011年,日本污水排放量约为1.45×1010 m 3 [1],因此,污水蕴藏着巨大的能量。
据估计,污水污泥的沼气发电量和污水的水力发电量分别约为3.6×109 kW·h·a –1和4×107 kW·h·a –1,污水所含热能约为7800 Gcal·h –1 (1 Gcal·h –1 = 1.163 MW) [2]。
日本政府意在将污水作为一种能源来加以利用,然而,污水的利用率却很低;污水污泥的能源利用率约为13 %。
目前,日本污水供热设施有14个,小型水力发电厂有13个 [2]。
污水处理设施包括诸如污水管道的排水设施、处理厂的处理设施,以及泵站的辅助设施。
前文预估的污水能源的水力势能仅是指经处理设施处理后的水所含的能量。
2012年日本的污水管道总长约为4.5×105 km [1],其长度相当于绕地球赤道11圈,略长于总长达4×105 km 的灌溉渠道 [3],可推测这种水力势能分布在全国的污水管道中。
因此,利用排水设施(污水管道)中的污水进行发电将有望实现小规模的分布式发电,这有利于当地电力的自产自销。
然而,目前这种污水发电还没有具体的实施案例,排水设施中所含的水力势能仍有待进一步研究。
水电是一种极具前景的可再生能源,且不容易受天气因素的影响,在日本受到了广泛的关注。
由于建设输出功率达100 MW 以上的大型水电站需要大坝和长距离* Corresponding author.E-mail address: uchiyama@is.nagoya-u.ac.jp2095-8099/© 2016 THE AUTHORS. Published by Elsevier LTD on behalf of Chinese Academy of Engineering and Higher Education Press Limited Company. This is an open access article under the CC BY-NC-ND license (/licenses/by-nc-nd/4.0/). 英文原文: Engineering 2016, 2(4): 510–517引用本文: Tomomi Uchiyama, Satoshi Honda, Tomoko Okayama, Tomohiro Degawa. A Feasibility Study of Power Generation from Sewage Using a Hollowed Pico-Hydraulic Turbine. Engineering , /10.1016/J.ENG.2016.04.007Contents lists available at ScienceDirectj our na l h om epa ge: w w /locate/engEngineering2Author name et al. / Engineering 2(2016) xxx–xxx 输水管道,而且要求这些水电站所在区域必须是发达地区,所以建设输出功率在100 MW以下的小型水电站的需求就越发迫切。
这种发电站利用小型水力发电机进行发电,而这些小型水力发电机又广泛分布在日本的河流和灌溉渠道中。
为此,研究人员已研发了数种微型水轮机[4–9],然而这些微型水轮机经常被落叶、树枝及垃圾等杂质阻塞,偶尔会无法正常发电。
安装在微型水轮机上游的过滤器可以去除杂质,但这种设备增加了微型水轮机的运营成本,笔者正在研发一种可以极大程度地使杂质通过的微型水轮机[10,11]。
这种微型水轮机的转轮在中心轴周围有一个圆形中空部分,使得杂质能够通过转轮。
目前正在实验室和河流的实地试验中对这种中空微型水轮机的效率以及杂质通过性能进行测试。
污水中除了人们的生活垃圾外,还有浴室里的头发、厨房的蔬菜残渣等,污水发电成功的关键在于水轮机没有被这些杂质所阻塞,因而笔者正在研发的中空微型水轮机将有望解决污水发电的这一难题。
此研究旨在探索一种利用管道污水进行水力发电的可行性方法。
首先,针对日本中部地区爱知县的丰川河流域排水系统[12],通过测量两个污水管道连接点处一年内的污水流量来计算污水的水力势能;其次,假定微型水轮机被安装在污水管道的连接点处,通过实验室试验来研究中空微型水轮机的效率和杂质通过性能。
2. 丰川河流域排水系统的流量变化和水力势能2.1. 丰川河流域排水系统概述丰川河流域排水系统处理的污水来自日本爱知县东部地区的四个城市(丰桥市、丰川市、蒲郡市和新城市) [12],其总排污面积约46 km2,人口约20万人,每日污水处理量达1.04×105 m3 (截至2015年4月1日)。
丰川河流域排水系统有四条干线:丰桥线、东武线、西武线和水户线,总长约36 km。
经丰川污水处理厂处理过的污水被排放到三河湾,图1显示了排水干线、污水处理厂与三河湾之间的位置关系。
丰川河流域的排水系统与这四个城市管理的公共排水系统相连,连接部分被称为连接点。
丰川河流域的排水系统共有27个连接点,如图1所示,连接点用圆圈表示。
在连接点处,污水管道是打开的,因此可以测量全年的污水流量。
本研究测量了丰桥1和东武11-2两连接点处的污水流量,根据实际流量来研究污水水力发电的可行性。
丰桥1连接点处的污水管道和污水如图2所示。
2.2. 连接点处的污水流量变化在建设水力发电站之前,需提前一年在施工现场测量日均污水流量,以准确估算发电出力。
按日均污水流量降序排列,作出污水流量变化曲线图。
2013年度丰桥1和东武11-2两连接点处的污水流量变化曲线如图3所示,图中第95天、185天、275天和355天的最大流量分别称为高流量、正常流量、低流量和枯水流量,这些流量分别用Q1,Q2,Q3和Q4表示,并在表1中列出对应的流量大小。
在丰桥1和东武11-2两连接点处,高低流量之差 (Q1−Q3) 与正常流量Q2之比 (Q1−Q3) / Q2分别约为0.138和0.093,这表示年流量变化较小。
在变化曲线中,Q2点处较小的梯度值也说明了这一点。
丰桥1连接点处的污水流量如图4所示,图中显示了一年中每月污水的平均流量、最小流量和最大流量。
平均流量和最小流量几乎相同,且与正常流量Q2几乎相图1. 日本丰川河流域排水干线及排水系统连接点示意图。
图2. 丰桥1连接点处的污水管道和污水。
3 Author name et al. / Engineering 2(2016) xxx–xxx当,但除了7月份、11月份、12月份和1月份外,每月的最大流量却远远大于平均值,年变化量也大于平均流量和最小流量。
由于丰川河流域排水系统是一个分流排污系统,理论上污水管道内只有污水流动;然而,包括雨水在内的一些“来源不明的水”也会同污水一起流入排水管道。
图4上部的柱状图显示了丰桥市的月降水量,观测点与连接点(丰桥1)之间的距离约为7 km,降水量高的月份污水流量也会增高,这一趋势在9月份和10月份最为明显。
因此,最大污水流量远高于平均值且波动明显的原因在于雨水流入了污水管道。
图5显示了东武11-2连接点处的污水流量变化以及丰桥市的月降水量。
其中平均流量和最小流量几乎相同,但是8月份、9月份和10月份的最大流量远远高于平均值,这种变化也是由于雨水流入污水管道造成的。
由图4和图5可知,9月份污水流量达到了最大值。
9月份丰桥1和东武11-2两连接点处的日平均污水流量和日降水量如图6所示。
9月16日当天的日降水量达到120 mm,日平均污水流量也达到最大值,这一观察结果进一步证实了雨水增加了污水流量。
2.3. 连接点处的水力势能流体以速度u流动的水力势能P可表示为212P Quρ= (1)其中,ρ为流体密度;Q为流量。
如图2所示,丰桥1连接点处的污水管道直径为图3. 2013年度连接点处的污水流量变化曲线图。
(a)丰桥1;(b)东武11-2。
表1丰桥1和东武11-2两连接点处的污水流量Toyohashi 1 (m3·s–1)Tobu 11-2 (m3·s–1) High water discharge Q10.1720.145Ordinary water discharge Q20.1590.140Low water discharge Q30.1500.132Droughty water discharge Q40.1350.120图4. 丰桥1连接点处的月污水流量和丰桥市的月降水量。