呼永鋒,梁 梅,張永祥*,王 坤

A2/O+MBR工藝運(yùn)行效果與碳排放特征研究

呼永鋒1,梁 梅2,張永祥1*,王 坤3*

(1.北京工業(yè)大學(xué)城市建設(shè)學(xué)部,北京 100124；2.中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司,北京 100038；3.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院,北京 1 00012)

對(duì)北京市通州區(qū)H再生水廠采用的A2/O+MBR工藝運(yùn)行效果與不同環(huán)節(jié)碳排放特征進(jìn)行研究.結(jié)果表明:2018年該再生水廠對(duì)BOD5,CODcr,NH4+-N,TN和TP的平均去除率分別為97.3%,94.1%,98.6%,77.0%,96.2%;全廠碳排放總量和噸水碳排放量呈春夏季節(jié)逐漸降低,秋冬季節(jié)緩慢升高的特征,全廠綜合噸水碳排放量約為2.26kgCO2e/t.碳排放總量中能耗碳排放量占主要地位,CH4,N2O和物耗碳排放量占比較小;統(tǒng)計(jì)分析顯示CH4,能耗和物耗噸水碳排放量與BOD5,TN進(jìn)水濃度及BOD5去除率顯著相關(guān);N2O噸水碳排放量與TN與BOD5進(jìn)水濃度顯著相關(guān);直接,間接噸水碳排放量與水量無(wú)顯著相關(guān)性.

污水處理；A2/O+MBR工藝；運(yùn)行效果；碳排放

城鎮(zhèn)污水處理過(guò)程中,污水提升和有機(jī)物質(zhì)降解會(huì)消耗電能,間接產(chǎn)生碳排放,同時(shí)污水中的有機(jī)物質(zhì)通過(guò)生化反應(yīng)產(chǎn)生 CO2,CH4和N2O等溫室氣體[1].城市污水處理系統(tǒng)碳排放量受多種因素制約,其中處理規(guī)模,處理工藝,進(jìn)出水水質(zhì),工況條件等不同均會(huì)影響水處理系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的碳排放當(dāng)量(下文簡(jiǎn)稱”碳排放量”)[1].對(duì)于污水處理行業(yè)的溫室氣體排放的估算,一般基于聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)在 2010 年發(fā)布的《2006國(guó)家溫室氣體清單指南》(下文簡(jiǎn)稱”指南”)中提供的計(jì)算方法[2].能源消耗是影響城市污水處理系統(tǒng)碳排放的重要因素[3],污水生化處理環(huán)節(jié)產(chǎn)生的CH4和N2O是重要的直接溫室氣體排放源[4-5],國(guó)內(nèi)外學(xué)者從不同角度探討了城市污水處理系統(tǒng)的碳排放問(wèn)題,主要采用IPCC”指南”中[2]推薦的碳排放估算法[6-7]或碳足跡評(píng)價(jià)方法來(lái)核算污水處理過(guò)程中的直接和間接碳排放量[8],以及污水系統(tǒng)碳排放的影響因素及碳減排對(duì)策領(lǐng)域[9-10].

國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)不同工藝,不同規(guī)模污水處理系統(tǒng)碳排放量進(jìn)行核算,大規(guī)模污水處理系統(tǒng)的噸水碳排放量約為1.0kgCO2e/t(含污泥處置碳排放量),規(guī)模越小噸水碳排放量越高,規(guī)模與噸水能耗成負(fù)指數(shù)相關(guān)關(guān)系[8].2010年Bani等[11]核算加拿大某污水處理廠的噸水碳排放量約為0.39kgCO2e/t,核算范圍限于直接碳排放量,處理工藝采用厭氧+沉淀+缺氧+好氧+沉淀,出水BOD5<35mg/L.2012年謝淘等[12]核算中國(guó)北方某污水處理廠的噸水碳排放量約為0.95kgCO2e/t,出水標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行國(guó)標(biāo)(GB18918- 2002)一級(jí),考慮剩余污處理泥碳排放量,處理工藝采用A2/O+沉淀池+接觸池.2015年宋寶木等[1]核算深圳市某A2/O工藝的污水處理廠的噸水碳排放量為0.29～0.43kgCO2e/t,出水標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行國(guó)標(biāo)(GB18918- 2002)一級(jí),未考慮剩余污泥處理碳排放量,處理工藝采用A2/O+沉淀池.2016年Singh等[8]對(duì)英國(guó)和印度的50座污水處理廠的碳排放量進(jìn)行核算,發(fā)現(xiàn)小規(guī)模污水處理系統(tǒng)噸水碳排放量約為3.04kgCO2e/t,大規(guī)模水廠約為0.78kgCO2e/t,小規(guī)模水廠使用柴油等進(jìn)行剩余污泥熱干化,大規(guī)模水廠剩余污泥采用日光自然干化,處理工藝小規(guī)模水廠采用物理化學(xué)+生物過(guò)濾,大規(guī)模水廠采用厭氧+好氧+砂濾+活性炭,出水BOD5<30mg/L.2020年余嬌等[13]核算鄭州市某污水處理廠噸水碳排放量約為1.06kgCO2e/t,出水標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行國(guó)標(biāo)(GB18918-2002)一級(jí),考慮剩余污泥處理碳排放量,處理工藝采用生物池+沉淀池+混凝沉淀+V型濾池.

隨著A2/O+MBR工藝日漸成熟,該工藝已成為城鎮(zhèn)再生水廠典型應(yīng)用工藝,A2/O+MBR工藝采用傳統(tǒng)A2/O工藝以深度脫氮,除磷,降解CODcr,BOD5為主要目標(biāo)[14-15],MBR工藝進(jìn)一步完成降解CODcr,硝化作用,泥水分離等功能[16-17].目前A2/O+MBR工藝的研究集中在膜組器水力性能優(yōu)化[18],各種不同特征廢水處理[19],強(qiáng)化出水水質(zhì)降低膜污染[20]等方面,對(duì)A2/O+MBR工藝碳排放特征的報(bào)道較少.本文采用IPCC”指南”推薦方法,對(duì)A2/O+MBR工藝運(yùn)行效果與全過(guò)程碳排放特征進(jìn)行研究,分析其碳排放特點(diǎn)以及與主要影響因素之間的相關(guān)性,對(duì)推動(dòng)A2/O+MBR工藝能耗降低,低碳運(yùn)行以及適用條件選擇具有重要意義.

1 材料與方法

1.1 污水廠概況和數(shù)據(jù)來(lái)源

北京市通州區(qū)H再生水廠采用A2/O+MBR工藝,工藝流程與碳排放節(jié)點(diǎn)見(jiàn)圖1.該廠于2013年11月竣工通水,設(shè)計(jì)處理能力4.0萬(wàn)t/d,出水水質(zhì)執(zhí)行北京市地方標(biāo)準(zhǔn)《水污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB11/307－2013)的一級(jí)限值B標(biāo)準(zhǔn)[21].2018年再生水通過(guò)罐車外運(yùn)方式用于道路澆灑,景觀回用等,厭氧池和缺氧池通過(guò)設(shè)置封閉混凝土池頂對(duì)散發(fā)臭氣集中收集至生物除臭裝置進(jìn)行處理,剩余污泥通過(guò)壓濾機(jī)壓濾含水率達(dá)80%后運(yùn)至污泥處置廠進(jìn)行好氧發(fā)酵處理.

采用2018年該廠相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù),包括全年逐日污水處理量,進(jìn)出水濃度(CODcr,BOD5,TN,NH4+-N, TP),耗電量(含水處理生產(chǎn),除臭與工作人員生活耗電量),藥劑消耗量(聚合氯化鋁(PAC),復(fù)合鐵鹽,聚丙烯酰胺(PAM),檸檬酸和次氯酸鈉(離線洗膜時(shí)使用)等).A2/O+MBR工藝在北京市密云區(qū),通州區(qū)及其他分散式污水處理設(shè)施中均有應(yīng)用,該再生水廠屬于典型A2/O+MBR工藝,具有區(qū)域應(yīng)用的代表性.

圖1 A2/O+MBR工藝中主要碳排放節(jié)點(diǎn)示意

1.3 研究方法

通過(guò)核算A2/O+MBR工藝處理能效與直接碳排放量(CH4和N2O碳排放量)和間接碳排放量(能耗和物耗碳排放量),最后采用SPSS軟件分析影響A2/O+MBR工藝碳排放主要因素.

1.3.1 分析方法 污水指標(biāo)測(cè)試采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法.CODcr采用重鉻酸鉀法測(cè)定;BOD5采用溶解氧差值法測(cè)定;TP采用鉬銻抗分光光度法測(cè)定;TN采用過(guò)硫酸鉀氧化-紫外分光光度法測(cè)定;NH4+-N采用納氏試劑分光光度法測(cè)定;SS采用重量法測(cè)定.具體指標(biāo)測(cè)試過(guò)程詳見(jiàn)文獻(xiàn)[22].

1.3.2 碳排放量計(jì)算理論 城市污水處理系統(tǒng)碳排放可劃分為直接碳排放和間接碳排放兩部分[1].直接碳排放包括CH4和N2O碳排放(在IPCC 推薦”指南”中[2],由生物成因產(chǎn)生的CO2未被納入碳排放量清單[13]),CH4碳排放與污水處理系統(tǒng)中厭氧和好氧過(guò)程中有機(jī)物降解有關(guān),即BOD5達(dá)到出水水質(zhì)要求;N2O碳排放主要與污水處理的脫氮過(guò)程相關(guān),即將污水中TN濃度降低到排放標(biāo)準(zhǔn).間接碳排放包括能耗和物耗碳排放,其中能耗碳排放是指電力能源消耗造成的碳排放,主要包括污水處理過(guò)程中污水提升配送,預(yù)處理單元曝氣,排砂,生化處理單元的混合液回流,曝氣,藥劑配送,深度處理單元提升,污泥處理壓濾等機(jī)械設(shè)備電力能耗;物耗碳排放與污水處理過(guò)程中消毒劑,絮凝劑等藥物的消耗有關(guān),主要發(fā)生在輸送配藥單元和污泥處理單元[12].

1.3.3 直接碳排放量核算方法 直接碳排放量核算[2]包括污水生物處理過(guò)程產(chǎn)生的CH4和N2O碳排放量. CH4碳排放量計(jì)算公式如下:

式中:CH4表示再生水廠CH4碳排放量,kgCO2e;表示再生水廠進(jìn)水量,t/d;BOD0,BODe分別表示再生水廠的進(jìn),出水的BOD5濃度,mg/L;EFCH4表示CH4排放因子,根據(jù)”指南”推薦缺省值和中國(guó)污水處理廠實(shí)際情況,本文CH4排放因子取值為0.086(kgCH4/ kgBOD);CH4的GWP為25.0[13].由污水處理產(chǎn)生的各類型氣體的溫室效應(yīng)有差異,為便于計(jì)算和對(duì)比,可依據(jù)IPCC《第四次評(píng)估報(bào)告》(氣候變化2007)規(guī)定的全球變暖潛勢(shì)值(GWP)將其溫室效應(yīng)換算為統(tǒng)一的計(jì)量單位,換算得到CO2,CH4和N2O的潛勢(shì)值分別為1.00,25.0和298.0,計(jì)算結(jié)果用GWP表示,單位為碳排放量,CO2e[13]. N2O碳排放量的計(jì)算公式如下:

式中:N2O表示再生水廠的N2O碳排放量,kgCO2e;表示再生水廠進(jìn)水量,t/d;TN0,TNe分別表示再生水廠的進(jìn),出水TN濃度,mg/L;EFN2O表示N2O排放因子,根據(jù)”指南”推薦缺省值和中國(guó)污水處理廠實(shí)際情況,N2O排放因子取值為0.035,kgN2O/kg TN.

1.3.4 間接碳排放量核算 間接碳排放量核算[2]包括污水處理系統(tǒng)能耗和物耗碳排放量,其中能耗碳排放量來(lái)源于污水處理系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中提升泵單元,曝氣設(shè)備,輸送配藥單元,污泥處理單元和其他處理環(huán)節(jié)機(jī)械設(shè)備的電力能源[1],需指出MBR工藝中膜絲強(qiáng)曝氣,大比例回流均需要消耗電力能源.能耗碳排放量的計(jì)算公式如下:

式中:CO2.E表示再生水廠的能耗碳排放量,kgCO2e; EFCO2.表示電力消耗的CO2排放因子,kgCO2e/ (kW×h),北京市屬于華北地區(qū),根據(jù)《2015中國(guó)區(qū)域電網(wǎng)基準(zhǔn)線排放因子》華北地區(qū)電網(wǎng)EFCO2.排放因子取值為1.04,kgCO2e/(kW×h);為再生水廠運(yùn)行階段的耗電量,kW×h.

物耗碳排放主要包括缺氧池中投加碳源,出水中投加消毒劑,離線洗膜及在線洗膜投加藥劑(氯酸鈉,檸檬酸),污泥調(diào)理藥劑(PAM),除磷藥劑(PAC或復(fù)合鐵鹽)等.物耗碳排放量計(jì)算公式如下:

式中:CO2.表示再生水廠的物耗碳排放量,kgCO2e; EFCO2.表示類藥劑消耗的CO2排放因子,根據(jù)目前已有的研究結(jié)果,絮凝劑包括(PAM和PAC),EFCO2.排放因子取值為2.50,kg-CO2e/kg;消毒劑(包括鹽酸,氯酸鈉,檸檬酸等)取值為1.40,kgCO2e/kg[1,13].Y表示類藥劑的消耗量,kg.

1.3.5 A2/O+MBR工藝碳排放量影響因素相關(guān)性分析 污水處理系統(tǒng)碳排放量受處理工藝,處理量,處理率,進(jìn)出水水質(zhì)和濃度等多種因素影響[1,11],利用SPSS軟件分析A2/O+MBR工藝碳排放影響因素,將直接和間接碳排放量與BOD5,TN,TP進(jìn)水濃度及去除率和處理水量數(shù)據(jù)導(dǎo)入SPSS軟件,進(jìn)行皮爾遜相關(guān)性分析.

2 結(jié)果與討論

2.1 污水處理效率

H再生水廠設(shè)計(jì)規(guī)模4.0萬(wàn)t/d,由于膜通量衰減2018年9月前每日處理水量約3.0～3.5萬(wàn)t/d,9月份增加16組膜,每組40片膜(25m2/片),每天產(chǎn)水量提高至3.5～4.0萬(wàn)t/d,增加膜片后產(chǎn)水量明顯提升.

2018年H再生水廠BOD5與CODcr進(jìn)出水濃度及去除率見(jiàn)圖2.

圖2 2018年H再生水廠BOD5與CODcr的月平均進(jìn)水濃度,出水濃度和去除率

2018年H再生水廠全年BOD5平均進(jìn)水濃度129.88mg/L,出水平均濃度3.70mg/L,平均去除率97.3%,BOD5進(jìn)水和出水濃度最大和最小值均在1月和8月,進(jìn)水最大和最小值分別為160.52mg/L和88.42mg/L,出水最大和最小值分別為4.05mg/L和3.00mg/L.

2018年H再生水廠全年CODcr平均進(jìn)水濃度264.60mg/L,出水平均濃度15.00mg/L,平均去除率94.1%,CODcr進(jìn)水濃度最大和最小值均在3月和8月,進(jìn)水最大和最小值分別為327.80mg/L和194.50mg/L,出水最大和最小值分別為17.60mg/L和11.80mg/L.

2018年H再生水廠NH4+-N,TN進(jìn)出水濃度及去除率見(jiàn)圖3.

2018年H再生水廠全年NH4+-N進(jìn)水平均47.76mg/L,出水平均0.67mg/L,平均去除率98.6%. NH4+-N進(jìn)水濃度最大和最小值在2月份和7月份,出水最大和最小值在1月份和7月份,進(jìn)水最大和最小值分別為56.68mg/L和37.65mg/L,出水最大和最小值分別為1.70mg/L和0.22mg/L.

圖3 2018年H再生水廠NH4+-N與TN的月平均進(jìn)水濃度,出水濃度和去除率

2018年H再生水廠全年TN進(jìn)水平均51.89mg/ L,出水平均11.69mg/L,平均去除率77.0%.TN進(jìn)水濃度最大和最小值在2月份和7月份,出水最大和最小值在6月份和10月份,進(jìn)水最大和最小值分別為59.90mg/L和43.26mg/L,出水最大和最小值分別為13.92mg/L和10.30mg/L.

2018年H再生水廠TP進(jìn)出水濃度及去除率見(jiàn)圖4.

圖4 2018年H再生水廠TP的月平均進(jìn)水濃度,出水濃度和去除率

2018年H再生水廠全年TP平均進(jìn)水濃度6.27mg/L,出水平均濃度0.23mg/L,平均去除率96.2%.TP進(jìn)水濃度最大和最小值在11月份和4月份,出水最大和最小值在6月份和12月份,進(jìn)水最大和最小值分別為6.83mg/L和5.79mg/L,出水最大和最小值分別為0.29mg/L和0.14mg/L.

BOD5,CODcr,NH4+-N與TN進(jìn)水濃度呈現(xiàn)出相同的變化規(guī)律,春夏季節(jié)逐漸降低,秋冬季節(jié)緩慢升高.TP進(jìn)出水濃度穩(wěn)定,進(jìn)水濃度最大與最小差值1.04mg/L,出水濃度最大最小差值0.15mg/L.水廠主要出水指標(biāo)濃度保持穩(wěn)定達(dá)標(biāo),顯示出A2/O+MBR工藝良好的處理效率.

2.2 A2/O+MBR工藝碳排放特征

2.2.1 A2/O+MBR工藝碳排放總量特征 2018年該廠全年碳排放總量為28374.62tCO2e,月均碳排放量為2364.55tCO2e,月碳排放量最小(2011.40tCO2e)和最大值(2988.46tCO2e)分別在8月和12月(圖5).全年CH4,N2O,能耗和物耗碳排放量分別為3403.38tCO2e,5269.75tCO2e,19394.83tCO2e,306.67tCO2e(圖7),CH4,N2O,能耗,物耗碳排放量依次占碳排放總量的11.99%,18.57%,68.35%,1.08%(圖6),碳排放總量中能耗碳排放量占主要地位,N2O碳排放量次之,CH4碳排放量和物耗碳排放量占比較小.

圖5 2018年H再生水廠碳排放總量月分布特征

該廠噸水碳排放量2.26kgCO2e/t,其中CH4排放,N2O排放,能耗,物耗平均噸水碳排放量分別為0.27kgCO2e/t,0.42kgCO2e/t,1.54kgCO2e/t,0.024kgCO2e/t(圖7).水處理過(guò)程中能源消耗和藥劑消耗產(chǎn)生的間接碳排放量與直接碳排放量比較,換算為統(tǒng)一的單位”碳排放量(CO2e)”作比較時(shí),CH4和N2O的全球變暖潛勢(shì)值(GWP)分別是CO2的25.0和298.0倍,這導(dǎo)致水處理過(guò)程中通常直接碳排放量在碳排放總量占主導(dǎo)地位[13].A2/O+MBR工藝去除TP的除定時(shí)排泥(本工程每天排泥約40.0t(含水率￡80%)還需根據(jù)進(jìn)水濃度適時(shí)投加除磷藥劑(PAC或復(fù)合鐵鹽,占主要藥劑消耗量,每月約150.0～250.0t),藥劑全球變暖潛勢(shì)值(GWP)均低于CH4和N2O的全球變暖潛勢(shì)值(GWP),導(dǎo)致物耗碳排放量比例構(gòu)成時(shí)占比較小.

圖6 四類碳排放來(lái)源占H再生水廠2018年全年碳排放總量的比例

Fig.6 Proportion of four carbon emission sources in total carb on emission of the H reclaimed water plant in 2018

噸水碳排放量和碳排放總量呈春夏兩季逐漸降低,秋冬季節(jié)緩慢升高的特征,可能與夏秋季節(jié)進(jìn)水濃度降低水(圖2和圖3)以及春夏季節(jié)氣溫升高生活用電春夏降低有關(guān),也可能與該廠9月份處理水量擴(kuò)容規(guī)模效益相關(guān).

2.2.2 A2/O+MBR工藝直接碳排放量特征 全年最高月CH4和N2O碳排放量分別發(fā)生在3月(338.52tCO2e)和12月(503.13tCO2e),最低均發(fā)生在8月(182.58tCO2e和333.87tCO2e),平均月CH4和N2O碳排放量為283.61tCO2e和439.14tCO2e(圖8).

圖8 2018年H再生水廠直接碳排放量月分布特征

2.2.3 A2/O+MBR間接碳排放量特征 能耗碳排放量與碳排放總量呈相同趨勢(shì),全年最高月均能耗和物耗碳排放量分別發(fā)生在3月(2128.15tCO2e)和7月(31.62tCO2e),最低月均能耗和物耗碳排放量發(fā)生在6月(1422.62tCO2e)和2月(14.81tCO2e),平均月能耗和物耗碳排放量分別為1616.23tCO2e和25.55tCO2e(圖9).

2.3 相關(guān)性分析

利用SPSS軟件分析碳排放量主要影響因素,將直接和間接碳排放量與BOD5,TN與TP進(jìn)水濃度,處理率和處理水量數(shù)據(jù)導(dǎo)入SPSS軟件,進(jìn)行皮爾遜相關(guān)性分析.

相關(guān)性分析顯示:直接和間接噸水碳排放量與水量無(wú)顯著相關(guān)性,與主要水質(zhì)指標(biāo)則有較強(qiáng)的相關(guān)性,其中CH4,能耗和物耗噸水碳排放量與BOD5,TN進(jìn)水濃度及BOD5去除率顯著相關(guān);N2O噸水碳排放量與TN與BOD5進(jìn)水濃度顯著相關(guān).

表1 月進(jìn)水濃度,處理率,處理水量與碳排放量的相關(guān)性

注:*,**在0.05和0.01級(jí)別(雙尾),相關(guān)性顯著.

該廠2018年處于滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài),水量波動(dòng)較小會(huì)導(dǎo)致水量與碳排放的相關(guān)性較差,另一方面與A2/O+MBR工藝特征有關(guān).傳統(tǒng)A2/O+沉淀池工藝在出水過(guò)程中依靠重力泥水分離后自然出水,沉淀池不需要曝氣,A2/O+沉淀池工藝污泥回流比約為100%[15],消化液回流比約為250%[15],混合液回流比小于A2/O+MBR工藝,A2/O+沉淀池工藝運(yùn)行碳排放量約為1.0kgCO2e/t(含剩余污泥處置)且直接碳排放占主要部分[12-13].本研究得出A2/O+MBR工藝噸水碳排放量約為2.26kgCO2e/t(含剩余污泥處置),高于A2/O+沉淀池工藝碳排放量且能耗碳排放占主要部分,主要是由于A2/O+MBR工藝混合液回流比較大及膜絲需要強(qiáng)曝氣(工程中回流比約為500%,氣水比約為1:15,以防止污泥在膜表面沉積[16])及負(fù)壓抽吸出水均需要消耗大量電力能源,從能耗噸水碳排放量與水量相關(guān)性系數(shù)(0.007)較低且弱于CH4,N2O與物耗碳排放量與水量相關(guān)性系數(shù)(-0.282,-0.382,-0.235)也能看出生產(chǎn)過(guò)程中能耗相對(duì)穩(wěn)定,不因水量波動(dòng)顯著變化.

A2/O+MBR工藝具有出水水質(zhì)穩(wěn)定,容積負(fù)荷高,占地面積小,剩余污泥量少,運(yùn)行管理方便等優(yōu)點(diǎn)[16],但其碳排放量相對(duì)較高,仍需對(duì)膜生物反應(yīng)器進(jìn)行節(jié)約能耗,降低碳排放以及適用條件等進(jìn)一步研究.北京市地方標(biāo)準(zhǔn)《水污染物排綜合放標(biāo)準(zhǔn)》(DB11/307－2013)一級(jí)限值B標(biāo)準(zhǔn)[21]與全國(guó)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)[23]更加嚴(yán)格,相同的處理水量若污水處理系統(tǒng)進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)存在較大差別也會(huì)造成碳排放量不同[12],本次研究未討論A2/O+MBR工藝不同處理規(guī)模時(shí)碳排放量.

3 結(jié)論

3.1 2018年該再生水廠對(duì)BOD5,CODcr,NH4+-N, TN和TP的平均去除率分別為97.3%,94.1%,98.6%, 77.0%,96.2%,平均出水BOD5,CODcr,NH4+-N,TN和TP濃度分別為3.70,15.00,0.67,11.67,0.23mg/L,顯示出A2/O+MBR工藝良好的處理效率.

3.2 該再生水廠2018年碳排放總量28374.60tCO2e,碳排放總量呈春夏季節(jié)逐漸降低,秋冬季節(jié)緩慢升高的特征,碳排放總量中能耗碳排放量占主要地位, CH4,N2O,能耗,物耗碳排放量依次占碳排放總量的11.99%,18.57%,68.35%,1.08%,碳排放量占比符合A2/O+MBR的工藝特點(diǎn).

3.3 該廠噸水碳排放量約2.26kgCO2e/t,噸水碳排放量與碳排放總量成相同變化特征.相關(guān)性分析顯示,CH4,能耗和物耗噸水碳排放量與BOD5,TN進(jìn)水濃度及BOD5去除率顯著相關(guān);N2O噸水碳排放量與TN與BOD5進(jìn)水濃度顯著相關(guān);直接,間接噸水碳排放量與水量無(wú)顯著相關(guān)性.

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Study on operation efficiency and carbon emission characteristics of A2/O + MBR process.

HU Yong-feng1, LIANG Mei2, ZHANG Yong-xiang1*, WANG Kun3*

(1.Faculty of Urban Construction, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China；2.China ENFI Engineering Co., Ltd., Beijing 100038, China；3.Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China)., 2021,41(9)：4439～4446

The operation effect and carbon emission characteristics of the A2/O+MBR process in the H reclaimed water plant of Tongzhou District, Beijing, were studied in this paper. The results showed that the average removal rates of BOD5, CODcr, NH4+-N, TN and TP were 97.3%, 94.1%, 98.6%, 77.0% and 96.2% respectively. The total carbon emission and carbon emission per ton of water of the H reclaimed water plant decreased gradually in spring and summer and increased slowly in autumn and winter, the total carbon emission per ton of water was about 2.26kgCO2e/t. In the total carbon emissions, energy consumption carbon emissions accounted for the leading position, while CH4, N2O carbon emissions, and drug consumption carbon emissions accounted for a relatively small proportion. The statistical analysis results showed that the carbon emissions of CH4ton water, energy consumption ton water, and material consumption ton water were significantly correlated with BOD5, TN influent concentration, and BOD5removal rate. The carbon emission of N2O per ton of water was significantly correlated with the influent concentrations of TN and BOD5. There is no significant correlation between direct and indirect carbon emissions per ton of water and water quantity.

wastewater treatment；A2/O+MBR process；operation effect；carbon emissions

X703

A

1000-6923(2021)09-4439-08

呼永鋒(1984-),男,陜西榆林人,北京工業(yè)大學(xué)博士研究生,研究方向?yàn)槌擎?zhèn)水務(wù)工程設(shè)計(jì)與管理.發(fā)表論文6篇.

2021-02-14

京津冀水資源安全保障技術(shù)研發(fā)集成與示范應(yīng)用(2016YFC0401404)

* 責(zé)任作者, 張永祥, 教授, yxzhang@bjut.edu.cn; * 王 坤, 高級(jí)工程師, 252228354@qq.com