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各处理等级对应的温室气体排放量和藻类产量
1级处理标准-常规二级处理(无营养物去除要求)
2级处理标准-生物营养物去除(BNR),TP1mg/LTN8mg/L
3级处理标准-强化营养物去除(ENR),TP0.1-0.3mg/LTN4-8mg/L
4级处理标准-极限处理技术(LOT),TP<0.1mg/LTN3mg/L
5级处理标准-反渗透(RO),TP<0.02mg/LTN2mg/L
03结果和结论
本研究发现,使用点源处理技术以及现有的非点源最佳管理措施(BMP),对于实现可观的水质改善更具可持续性。相比于严格关注点源排放并要求4级或5级处理,3级或4级处理配合非点源BMP更具可持续性,并可达到类似效果。
温室气体排放结果表明,收益递减点在4级(3mgN/L,0.1mgP/L)处理标准。温室气体排放量从1级到4级稳步增加,然后从4级提高到5级时,温室气体排放量增加了65%,但排放的营养物负荷却只下降了1%。温室气体排放的主要贡献者是能源相关的活动,如曝气、泵送、混合搅拌等。在随着满足更严格的营养物目标而需要生物营养物去除之外的化学处理时,化学品使用相关的温室气体排放量会增加。
由于污水营养物去除旨在改善水体,减少受纳水体藻类生产过程中的富营养化,因此我们使用一个替代参数——“潜在藻类产量”来评估水质改善状况。每生成100磅藻类需要7.2磅的N和1.0磅的P。依据此关系,将藻类产量的减少表示为N或P减少的函数。结果表明,处理等级从1级变化到3级,潜在藻类产量减少了将近95%;从3级变化到5级时,又减少了4%,而这部分增量的改进却几乎使温室气体排放量翻了一番。
从1级变为2级,项目总投资成本增加约三分之一。从1级变为5级时,成本翻了一番还多(本报告中的项目总投资成本指的是新建工厂成本)。处理等级之间的运营成本增加比项目总投资成本更加显著:从1级到5级时,增加了5倍以上。
虽然温室气体排放量和污水处理成本在实施营养物去除时均会增加,但污水厂实施营养物去除仍会带来以下相关效益:
降低BOD/TSS排放负荷。
提高微量有机化合物和重金属的去除率。
改善水质,有利于下游用户和生态系统栖息地,特别是与生物多样性和富营养化有关。
04管理和政策建议
采用涵盖范围更广的研究方法,包括对非点源的最佳管理实践,来全面考虑受纳水体营养物负荷,比单独只考虑污水厂提标升级更有经济性。因此建议从全国或地方层面制定一个兼顾点源和非点源的水质保护和温室气体排放管理的管理性框架文件。
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