核心問(wèn)題

來(lái)自點(diǎn)源和非點(diǎn)源的高氮和磷負荷影響水質(zhì)。限制養分排放的計劃側重于接收水的水質(zhì)，同時(shí)在很大程度上忽略了對空氣質(zhì)量和其他因素的相應影響。本研究介紹了三重底線(xiàn)方法的結果，該方法在決策過(guò)程中考慮環(huán)境，經(jīng)濟和社會(huì )效益，以實(shí)現更可持續的解決方案。

02研究背景和內容

越來(lái)越多的污水處理廠(chǎng)需要改進(jìn)其處理工藝，以滿(mǎn)足較低的污水營(yíng)養(氮、磷)排放限制。工業(yè)界越來(lái)越意識到，實(shí)現這些目標的成本正在上升，主要是通過(guò)增加供水和排水費用來(lái)滿(mǎn)足成本需求。他們還關(guān)注可持續性、氣候變化以及水質(zhì)改善的成本和效益。

本研究的重點(diǎn)是廢水處理廠(chǎng)的可持續性，采用更先進(jìn)的處理技術(shù)，以滿(mǎn)足日益嚴格的營(yíng)養限制。目的是確定在改善營(yíng)養物質(zhì)去除水平的可持續性影響超過(guò)水質(zhì)改善的好處時(shí)，是否達到了收益遞減的點(diǎn)。

本研究采用5個(gè)不同的處理系列，對相同水量的10 MGD進(jìn)行處理，以達到從CBOD去除方式(一級)到其它4種不同的出水養分(分別為2級(8mg N/L)的處理指標。1 mgP/L)至最嚴格水平5(<2mg N/L，<0.02mgP/L)。

鑒于可持續性是一個(gè)廣泛的術(shù)語(yǔ)，該研究評估和討論了該行業(yè)可持續性的三個(gè)公認的好處，特別強調環(huán)境和經(jīng)濟效益，因此關(guān)注以下變量：溫室氣體(GHG)排放，反映潛在的水質(zhì)指標藻類(lèi)生長(cháng)，投資和運營(yíng)成本，能源消耗以及化學(xué)品，天然氣或柴油等消耗品。

各處理水平對應的溫室氣體排放量和藻類(lèi)產(chǎn)量

一級處理標準-常規二次處理(無(wú)養分去除要求)

二級治療標準-生物營(yíng)養去除(BNR)，TP1mg/LTN8mg/L

3級治療標準 – 增強營(yíng)養素去除(ENR)，TP0.1-0.3mg / LTN4-8mg / L.

四級處理標準-極限處理工藝(批)，tp<0.1mg/ltn3mg/l

5級加工標準-反滲透(RO)，TP<0.02mg/LTN2mg/L

03結果和結論

本研究發(fā)現，利用點(diǎn)源處理技術(shù)和現有的非點(diǎn)源最佳管理措施(BMP)，可以更好地實(shí)現水質(zhì)的可持續改善。與嚴格關(guān)注源排放和要求四、五級處理相比，采用非點(diǎn)源BMP的三級或四級處理更可持續，并能達到類(lèi)似的效果。

溫室氣體排放結果表明，收益遞減處于4級(3mgN / L，0.1mgP / L)處理標準。溫室氣體排放量從1級穩定增加到4級，然后從4級到5級，溫室氣體排放量增加了65%，但排放的養分負荷僅下降了1%。溫室氣體排放的主要貢獻者是與能源有關(guān)的活動(dòng)，如曝氣，泵送，混合等。由于需要更嚴格的營(yíng)養目標，因此除了生物養分去除之外的化學(xué)處理，與化學(xué)品使用相關(guān)的溫室氣體排放將增加。

由于污水中的營(yíng)養物去除是為了改善水質(zhì)和減少受納水體中藻類(lèi)生產(chǎn)的富營(yíng)養化，因此我們使用了一個(gè)替代參數，即潛在藻類(lèi)生產(chǎn)，來(lái)評估水質(zhì)改善情況。產(chǎn)生100磅藻類(lèi)需要7.2磅氮和1.0磅磷。根據這一關(guān)系，藻類(lèi)產(chǎn)量的減少表現為N或P減少的函數。結果表明，處理水平由1級改為3級時(shí)，潛在藻類(lèi)產(chǎn)量下降了近95%，處理水平由3級改為5級時(shí)，潛在藻類(lèi)產(chǎn)量下降了4%，溫室氣體排放量幾乎翻了一番。

從一級到二級，項目總投資成本增加了約1/3。成本從1級增加到5級以上(本報告中項目的總投資成本指新建工廠(chǎng)的費用)。處理水平之間業(yè)務(wù)費用的增加比項目總投資成本的增加更為顯著(zhù)：從第1級到第5級，增幅超過(guò)五倍。

雖然溫室氣體排放和污水處理費用都將在實(shí)施除肥過(guò)程中增加，但在污水處理廠(chǎng)實(shí)施養分去除仍將帶來(lái)以下好處：

降低BOD / TSS放電負荷。

提高微量有機物和重金屬的去除率。

改善水質(zhì)有利于下游用戶(hù)和生態(tài)系統生境，特別是在生物多樣性和富營(yíng)養化方面。

04管理和政策建議

采用更廣泛的研究方法，包括非點(diǎn)源的最佳管理方法，全面考慮接收水體的營(yíng)養負荷，比單純考慮污水處理廠(chǎng)標準的提高更為經(jīng)濟。因此，建議在國家或地方一級制定一份監管框架文件，同時(shí)考慮到點(diǎn)源和非點(diǎn)源水源的水質(zhì)保護和溫室氣體排放管理。
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