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研究团队的研究报告中的AnMBRs指的是浸入式(submerged)的工艺,但是并没有明确指明是内置浸入式还是外置浸入式。为此,我们找到了内置和外置两种形式的工艺流程图供读者参考。
图a是内部浸入式AnMBRs,图b是外部浸入式AnMBRs
研究团队围绕以下四个方面对结果进行了分析,展示了量化可持续设计(QSD)在优化污水处理技术、能源和营养物质回收技术上面的应用前景。
单个设计和运行参数的相对重要性
不同因素的权衡分析
AnMBR工艺的优化
解释每个设计和运行参数是如何影响系统的可持续性
研究报告的结果和讨论部分主要围绕设计参、运行成本以及生命周期环境影响的关系展开。研究人员使用GWP100作为焦点指示参数来评估其广义的环境影响。WP100指的是其100年内的全球变暖潜力值(globalwarmingpotentialwitha100yeartimehorizon)。
如上图所示,通过MonteCarlo模型作出的分析表明在LCC和LCA分析中混合液悬浮固体浓度(MLSS)对建造和运行的影响都是最大的。SRT在LCA的建造成本中有明显影响,因为处理量直接影响了反应器的体积,这决定了建材用料量。由于同样的理由,污泥回流率(r)在LCC成本影响因素分析中排名第二。单位膜面积的需气量(SGD)则在LCA的运行管理影响分析中排名第二,因为它反映的是风机运行的耗电量。膜通量(J)则在LCC运行管理影响分析中排名首位,因为它反映了膜运行的寿命和更换维修产生的费用。
通过上述的分析,研究人员得出了初步结论为:池容和用于沼气反洗膜所需的风机电耗是AnMBRs系统的环境影响的主要因素,而池容和膜的数量则是建造成本的主要因素。这些结果对相关决策者非常有帮助,能帮助决策者根据当地的实际情况对工艺设计和运行进行最合适的选择。
AnMBRs与污水厂碳平衡
AnMBRs工艺的主要挑战在于优化工艺的设计和运行,以提高其技术的可持续性。未来AnMBRs可能适用于大部分的市政污水,因为这种工艺1.)能实现高质量的出水,2.)由于不需要曝气,能耗更少,3.)能通过产生的生物沼气实现能量回收。
虽然研究团队通过模拟计算,展现了通过使用AnMBRs工艺实现污水厂碳平衡的可能性,但是在实际工程应用AnMBRs工艺依然面临很多困难。膜堵塞等污染问题依然是阻碍该工艺进一步推广应用的重要致因。虽然AnMBR要在能耗方面优胜于传统活性污泥工艺,但反应器的建造和均匀搅拌等问题上仍有挑战。另外,在实际运行中,如何最大化地回收生物沼气也是另一个有待解决的难题。
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