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昆明市污水处理厂运行综合评价


第8 卷

第 10 期

环境工程学报
Chinese Journal of Environmental Engineering

Vol. 8 , No . 10 Oct . 2 0 1 4

2 014 年10 月

昆明市污水处理厂运行综合评价
李 波<

br />1

吴光学

1*

胡洪营

1

吴毅晖

2





2

郭玉梅

2

( 1. 清华大学深圳研究生院环境微生物利用与安全控制重点实验室, 深圳 518055 ; 2. 滇池水务股份有限公司, 昆明 650228 ) ICEAS、 3AMBR 和 A2 O 摘 要 应用技术性能、 经济成本、 环境影响( 温室效应和富营养化效应) 指标, 对采用氧化沟、 + SS 和 NH4 N 都具有较高的去除率, 4 种不同工艺的昆明市 7 座污水处理厂运行进行综合评价 。各污水处理厂对 BOD、 在 91% 以上; COD 去除率在 86% 以上; TP 去除率在 86% ~ 96% 之间; TN 去除率在 59% ~ 76% 之间。 污水处理厂的运行经济 成本同工艺类型和进出水水质密切相关, 经济成本主要来源于电耗; 采用 3AMBR 工艺的污水处理厂经济成本远高于其他 污水处理厂。温室气体主要来源于电耗和出水一氧化二氮释放, 其中 3AMBR 工艺具有最大的温室气体释放量 。 出水污染 物中对富营养化效应贡献最大的为硝酸盐, 不同类型工艺出水造成的富营养化效应差别不大 。 结合污染物去除性能和综 ICEAS 工艺具有最好的综合性能, 合成本进行分析, 而 3AMBR 工艺综合性能相对较差 。 关键词 污水处理厂 X703 经济成本 技术性能 A 温室效应 富营养化 中图分类号 文献标识码 9108 ( 2014 ) 10417508 文章编号 1673-

Comprehensive evaluation of performance of wastewater treatment plants in Kunming
Li Bo1 Wu Guangxue1 Hu Hongying1 Wu Yihui2 Guo Fang2 Guo Yumei2
( 1. Key Laboratory of Microorganism Application and Risk Control ( MARC) of Shenzhen, Graduate School at Shenzhen , Tsinghua University, Shenzhen 518055 , China; 2. Kunming Dianchi Water Group Co. , Ltd. , Kunming 650228 , China)

Abstract The performance of seven wastewater treatments with four different treatment processes types ( oxidation ditch , ICEASE , 3AMBR and A2 O) in Kunming was evaluated with indicators including technical performance , economic cost, and environmental impact ( global warming and eutrophication ) . The results showed that all wastewater treatment plants had good performance in the removal of BOD , SS, and NH4+ N with the removal percentage above 91% , the removal percentage of COD was over 86% , the removal percentage of TP was in the range of 86% ~ 96% , and the removal percentage of TN was in the range of 56% ~ 76% . Economic costs were mainly contributed from energy consumption and were closely related to the treatment process and water quality of both influent and effluent; the operation cost of 3AMBR was much higher than that of other treatment processes. Greenhouse gases emission was mainly from energy consumption and nitrous oxide emission from the effluent , and 3AMBR had the highest greenhouse gases emission among all treatment processes. The eutrophication effect of the effluent was mainly contributed by nitrate and was highly affected by treatment processes. Combined with the pollutant removal performance and comprehensive cost , ICEAS had the best comprehensive performance while 3AMBR had the relatively worse comprehensive performance. Key words wastewater treatment plant; economic cost; technical performance ; greenhouse effect; eutrophication 包括 可持续发展已成为众多行业关注的重点, [1 ] 水行业 。随着城市用水量和城市污水处理厂数 目不断增加, 污水处理能力也得到不断提高。 如何 评价污水处理厂的运行状况以指导污水处理的可持 续发展, 是污水处理行业面临的重大问题 。现今, 对 于污水处理工艺的选择和评价多仅关注经济与技术 [2 ] 方面 , 而对环境影响方面则考虑较少。 由于温室

基金项目: 国 家“水 体 污 染 控 制 与 治 理 ” 科 技 重 大 专 项 ( 2012ZX07302002 ) ; 深 圳 市 科 工 贸 信 委 基 础 研 究 计 划 项 目 ( JC201006030878A) 收稿日期: 2013 - 09 - 27 ; 修订日期: 2013 - 10 - 28 作者简介: 李波( 1988 —) , 主要研究方向为污水脱 男, 硕士研究生, 氮除磷和污水处理工艺可持续性评价。 Email: libotsinghuasz@ 163. com * 通讯联系人, Email: wu. guangxue@ sz. tsinghua. edu. cn

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经济产生重大 效应及其所导致的气候变化对环境、 [3 ] 影响, 已成为最受关注的环境问题之一 。 温室气 体 ( greenhouse gas,GHG ) 种 类 主 要 包 括 甲 烷 ( CH4 ) 、 二氧化碳 ( CO2 ) 和一氧化二氮 ( N2 O ) , 这3

工艺的昆明市第一至第七污水处理厂 ( 表示为 WTTP1 至 WTTP7 ) 为研究对象, 应用技术、 经济、 环境 指标对污水处理厂运行性能进行综合评价 , 以期为 我国污水处理厂建设和运行管理提供参考 。

类 GHG 在污水处理过程中均会直接或间接产生 , 因 1 而污水处理厂也被认为是 GHG 的重要排放源。 针

研究部分

对污水处理厂 GHG 排放量统计及减排技术, 国外已 1. 1 污水处理厂 有一些研究和成果, 而国内研究相对较少。同时, 由 研究对象包括位于昆明的 7 座不同规模和不同 于严峻的世界水环境形势, 污水排放标准不断提升 处理工艺的城市污水处理厂, 其中 6 座污水处理厂 ICEAS 工 艺 和 是目前世界各国普遍的发展趋势; 以控制富营养化 采用活性 污 泥 法 包 括 氧 化 沟 工 艺、 2 为目的的污染物去除已成为各国主要的控制目标 。 A O 工艺, 一座污水处理厂采用 3AMBR 膜处理工 众多学者在对污水处理厂处理运行进行综合评价 艺。各污水处理厂工艺类型和进出水水质水量情况 时, 也逐渐将 GHG 和富营养化作为重点指标进行考 [4 , 5 ] 。今后国内在对于污水处理厂运行进行评价 虑 时, 也需结合经济、 技术和环境影响等多方面综合考 虑, 以促进可持续污水处理工艺的发展。 生命周期 如表 1 所示, 其中处理水量为 2012 年年总处理水 量, 进出水各污染物浓度为 2012 年日平均值。 各污 水处理厂出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排

2002 》 放标准 GB18918一级 A 标准。 LCA ) 是目前应用最为 1. 2 评价方法 评价方法( life cycle analysis, [6 ] 应用技术指标、 经济指标和环境指标对污水处 广泛污水处理厂可持续性评价方法之一 , 应用于
[4 ] 污水处理厂运行环境影响的综合评价 、 污泥管理 [7 ] 污水处理厂不同出水标 处置方式环境影响评价 、

理厂运行进行评价。技术指标主要为污染物削减能 力。经济指标主要包括运行过程中的电耗、 药耗和 水耗。环境指标分为 2 类, 包括温室效应和富营养 化效应。统计所用数据主要来源于各污水处理厂

准环境影响 响的比较

[8 ]

[5 ]

和不同除磷方式经济成本和环境影 然而针对不同工艺类型污水处 等方面,

[9 ] 2012 年日运行记录。 理厂的综合评价则相对研究较少 。 2 ICEAS、 3AMBR 和 A O 4 种不同 以采用氧化沟、

表1 Table 1

昆明市污水处理厂工艺及其水质水量概况 ( mg / L)

Treatment technologies and wastewater quantity and quality of wastewater treatment plants in Kunming

污水处理厂 工艺 年处理量( 万 t) BOD5 进水 出水 进水 出水 进水 出水 进水 出水 进水 出水 进水 出水

WWTP1 氧化沟 4 253 171. 3 1. 4 336. 2 25 346. 6 7. 5 35. 8 11. 2 4. 9 0. 1 24. 5 1. 1

WWTP 2 氧化沟 3 716 107. 4 1. 3 221. 5 24. 9 181. 8 6. 1 31. 6 10. 9 3. 5 0. 2 23. 8 0. 3

WWTP 3 ICEAS 7 774 425. 2 1. 9 881. 3 26 1206. 6 6. 8 58. 3 12. 5 13. 0 0. 2 27. 8 2. 6

WWTP 4 3AMBR 2 072 85. 1 1. 5 182. 4 21. 3 149. 6 4. 2 26 10. 2 2. 8 0. 3 19. 9 0. 7

WWTP 5 A2 O 5 874 181 1. 3 319. 6 23. 9 328 5. 4 36. 3 10. 8 5. 9 0. 3 25. 2 0. 9

WWTP 6 A2 O 3 430 241. 3 1. 9 464. 3 28. 3 417. 6 6. 6 51. 1 12. 6 10. 4 0. 5 32. 2 1. 1

WWTP 7 A2 O 10 962 222 1. 2 382. 2 22. 8 394. 8 5. 3 38. 1 11. 5 7. 8 0. 3 22. 2 - 0. 6

COD

SS

TN

TP

N NH4+ -

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纳入技术评价的进出水污染物指标包括 COD、 1. 3 综合指标 BOD、 SS、 NO3- N、 TN 和 TP 等。污水处理厂污染物削减 为评价污水处理厂去除污染物的综合成本, 本 能力通过各类污染物去除总量和污染物去除率表征。 次统计采用污染物排放费用计算方法 ( pollution dis经济指标包括污水处理厂日常运行过程中的电 耗成本、 水耗成本和药耗成本。 环境指标主要包括温室效应和富营养化效应两 方面。温室效应以产生的 GHG 总量表征, 包括对污 水处理厂运行过程中的药耗和电耗产生的间接 CO2 排放量和出水 TN 所产生的 N2 O 排放量。 由于 CH4 主要产生于污泥厌氧消化过程, 而 7 座污水处理厂 工艺都不包含污泥厌氧消化过程, 故 CH4 产量未纳 charge fee , PDF) , 将各污染物去除总量标准化折合 BOD、 SS、 TN 和 TP 的 DPF 权重 成 COD 当量。COD、 2、 2、 20 和 100 分别为 1 、
[16 ]



污水处理厂的运行不仅存在经济成本, 同时由 于污染物的排放不可避免地会对环境造成影响 , 即 存在环境成本。 绿色税 ( Green Tax ) 是用于定量衡 [17 ] 量环境成本的一种方法。根据 Wu X. 等 研究, 富

营养化和温室效应所造成的环境影响权重值分别为 - 入统计范围。 同时根据 IPCC 协议, 由于生物代谢 0. 58 ( 元 / kg NO3 eq) 和 0. 22 ( 元 / kg Ceq ) 。 在本次 - 产生的 CO2 能够被循环利用和产生, 所以未被纳入 计算中分别采用为 5. 8 ( 元 / kg PO3 4 eq ) 和 0. 06 ( 元 / 最终 根 据 各 污 水 处 理 厂 去 除 的 污 染 物 总 量 。N2 O 释放因子选取 IPCC 推荐值 0. 005 , 并 ( COD 当量 ) 和综合成本 ( 经济成本和环境成本 ) , GWP ) , 计算得到各污水处理厂去除单位质量污染物的综合 根据全球增温潜势( global warming potential, 折合成相应的 CO2 当量, 其中 CO2 的 GWP 为 1 而 成本, 以此对各工艺类型的污水处理厂运行进行综 到
[1214 ] [10 , 11 ] 。 药耗、 电耗 污水处理厂 GHG 产量统计范围 TN GHG 和出 水 的 释放因子通过文献调研得

kg CO2 eq) 。

N2 O 的 GWP 为 298[14]。富营养化效应则根据各类

合评价。

EP ) , 污染物富营养化潜势 ( eutrophication potential, 2 结果与讨论 3- 3- + - NH4 、 NO3 和 COD 其中 PO4 、 折合为 PO4 当量, 0. 33 、 0. 1 和 0. 022[15]。由于各污水处 2. 1 污水处理厂运行技术性能分析 的 EP 分别 1 、
- NO3- 通过出水 TN 理厂出水监测指标不包括 NO3 ,

N 的差值换算得到。 和 NH 表2 Table 2

+ 4

昆明 7 座污水处理厂 2012 年年去除污染物总 量如表 2 所示。

昆明市污水处理厂运行技术性能分析

Analysis of technical performance of wastewater treatment plants in Kunming
WWTP1 WWTP 2 氧化沟 3 985 1. 07 99 99 13 511 3. 16 92 90 15 049 3. 52 98 97 1 063 0. 25 68 66 780 0. 21 64 6 575 1. 77 96 7 382 1. 99 87 WWTP 3 ICEAS 32 562 4. 19 99 99 66 636 8. 57 96 96 95 192 12. 24 99 99 3 526 0. 45 76 76 WWTP 4 3AMBR 1 711 0. 83 97 97 3 311 1. 60 86 86 3 003 1. 45 96 96 327 0. 16 59 59 1 453 0. 25 70 19 383 3. 30 98 17 271 2. 94 92 WWTP 5 A O 10 645 1. 81 99
2

WWTP 6 A O 8 071 2. 35 99 99 14 724 4. 29 91 92 14 048 4. 10 97 98 1 276 0. 37 72 71
2

WWTP 7 A2 O 23 970 2. 19 99

工艺 去除总量( t) BOD5 去除量( t / 万 t 水) 去除率( % ) 不同工艺去除率( % ) 总去除量( t) COD 去除量( t / 万 t 水) 去除率( % ) 不同工艺去除率( % ) 总去除量( t) SS 去除量( t / 万 t 水) 去除率( % ) 不同工艺去除率( % ) 总去除量( t) TN 去除量( t / 万 t 水) 去除率( % ) 不同工艺去除率( % )

氧化沟 7 205 1. 68 99

39 331 3. 59 93

42 927 3. 92 98

2 910 0. 27 69

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在所有污水处理厂中, 昆明 WWTP2 和 WTTP7 污水处理厂去除污染物总量最多 。污染物去除总量 与污 水 处 理 规 模 不 成 线 性 关 系。 如 WWTP2 和 WWTP6 污水处理厂, 2 座污水处理厂年处理水量相 近, 分别为 3 716 万 t 和 3 430 万 t, 各项污染去除量 差别较大, 这主要同污水处理厂进水水质和污染物 去除率有关。单位污染物去除量以 WWTP3 污水处 BOD5 、 COD、 SS、 TN、 TP 和 NH4+ N 的去除 理厂最高, 8. 57 、 12. 24 、 0. 45 、 0. 13 和 0. 25 t / 量分别为 4. 19 、 t , WWTP3 万 水 这主要由于 进水污染物浓度较高同 时工艺具有较好的污染物削减性能。 WWTP4 的单 BOD5 、 COD、 SS、 TN、 TP 和 位污 染 物 去 除 量 最 低, N 的去除量分别为 0. 83 、 1. 6 、 1. 45 、 0. 16 、 0. 03 NH 和 0. 19 t / 万 t 水, 这主要由 WWTP4 进水污染物浓 度相对较低, 同时污染物去除率较低导致。 7 座污水处理厂对 BOD5 、 SS 和 NH4+ N 都具有 较高的去除率, 在 91% 以上; TP 去除率在 86% ~
+ 4

TN 去除率同进水 BOD5 / TN 具有较好的线性关系 TP 去除率同进水 BOD5 / TN 则相 ( 相关系数 0. 75 ) , 关性较差( 相关系数 0. 49 ) , 这主要由于 TP 的去除 同生物除磷和化学除磷两个过程有关 。各污水处理 厂 BOD5 / TN 在 3. 27 ~ 7. 29 之间, 其中 3AMBR 工艺 进水 BOD5 / TN 为 3. 27 , 存在碳源不足现象 ( 反硝化 理论碳源需求 BOD5 / TN 为 4 ) , 而 ICEAS 工艺进水 BOD5 / TN 较高为 7. 29 。3AMBR 工艺 TP 去除率为 88% 为七座污水处理厂最低, 同时分析该污水处理 厂的进出水浓度, 进水 TP 浓度为 2. 8 mg / L 明显低 于其他各污水处理厂, 出水浓度为 0. 3 mg / L 处于各 污水处理厂中间水平。 如将该厂的 TP 去除率达到 95% , 相应需要达到的出水浓度标准为 0. 14 mg / L。 而对于进水浓度较高的污水处理厂, 如第三污水处 理厂进水 TP 浓度为 13 mg / L, 达到 95% 去除率所要 求的出水浓度仅需 0. 65 mg / L, 低于一级 A 的出水 标准。可见, 污水处理厂的污染物去除率同进水水

96% 之间; TN 去除率则差别较大, 为 59% ~ 76% 。 质密切相关。在评价工艺对污染物的去除能力时, 同时应结合 其中 WWTP2 和 WWTP4 污水处理厂 TN 去除率最 不应仅以污染物去除率作为唯一指标, 低, 分别为 64% 和 59% ; WWTP3 污水处理厂 TN 去 污水处理厂的进出水水质综合考虑 。 除率最高为 76% 。 对不同工艺的污染物去除率进 2. 2 污水处理厂运行经济成本分析 对 7 座污水处理厂年经济成本进行分析, 主要 COD、 SS 和 NH4+ N 都具有 行比较, 各工艺对 BOD5 、 较好的去除效果。 各工艺 BOD5 去除率在 97% 以 包括药耗成本( 包括污水处理过程和污泥处置过程 电耗成本和水耗成本 3 部分。 结果如图 1 COD 去除率在 86% 以上, SS 去除率在 96% 以 2 部分) 、 上, + , NH4 N 去除率在 91% 以上。 对于 TP 的去除, 所示 年经济成本以 WWTP3 和 WWTP7 污水处理 上, 这主要由于其年处理水量较大造成 。 3AMBR 工艺 TP 去除率相对较差为 88% ; 其余各工 厂最高, 艺的 TP 去除率在 94% 以上, 差别不大。对于 TN 的 , ICEAS 去除 工艺的去除效果较好去除率为 76% ; 3AMBR 工艺 TN 去除率为 59% , 相对较差。 现今污 水处理厂对 TP 的去除一般包括生物除磷和深度化 学除磷, 而 TN 的去除方式仍以生物脱氮为主。 碳 源是生物脱氮除磷的重要影响因素, 各污水处理厂 3 项成本中药耗和电耗所占比例较大, 占各污 水处理厂总运行成本的 14. 8% ~ 29. 8% 和 71. 2% ~ 85. 1% ; 水耗成本所占比例则很小, 占各污水处理 厂总运行成本的 0. 4% 以下, 说明污水处理厂节约 运行成本的主要途径为降低电耗和药耗 。对于单位 WWTP4 污水处理厂运行成本 处 理水量经济成本 ,

图1 Fig. 1

污水处理厂运行经济成本

Operating cost analysis of all wastewater treatment plants

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WWTP6 污水处理厂 2. 3 污水处理厂运行环境效应分析 最高为 4 927 元 / 万 t 水, 运行成本为 3 054 元 / 万 t 水, 相对较高; WWTP5 和 2. 3. 1 温室效应 WWTP7 处 理 成 本 则 相 对 较 低, 分 别 为 1 901 和 1 773 元 / 万吨水。 膜工艺由于具有占地面积少、 出 水效果好和污泥产量少等优点, 逐渐在污水处理领 [18 , 19 ] 。 由 于 WWTP4 采 用 3AMBR 工 域得 到 应 用 污水处理厂运行产生的 GHG 分析结果如图 2 所示。 GHG 主要来源于电耗和 N2 O 释放, 这两部分 GHG 占各污水处理厂总产量的 44. 04% ~ 67. 9% 和

艺, 而膜工艺为控制膜污染等一般会导致曝气能耗 26. 25% ~ 53. 43% 。通过节能和提高 TN 去除效果 [20 ] WWTP4 电耗和药耗成本也为各 将有效地减少污水处理厂 GHG 的排放量。 药耗和 和药耗的增加 , 占各 污水处理厂中最大, 分别为 3 506 和 1 416 元 / 万 t 污泥运输产生的 GHG 量所占比例则相对较小, 水。一般污水处理厂的最大耗能单元为鼓风曝气单 污水处理厂总产量的 0. 27% ~ 0. 74% 和 0. 91% ~ [21 ] 大 元 , 而充足的曝气是保证氨氮硝化去除的前提。 5. 64% 。 由于各污水处理厂出水 TN 浓度接近, WWTP6 进水 NH4+ N 浓度为 7 座污水处理厂中最 约为( 11. 4 ± 1. 2 ) mg / L, 出水 GHG 释放量差别不 高, 单位处理水量的电耗成本也较高 , 在 7 座污水处 理厂中仅次于采用 3AMBR 工艺的 WWTP4 。 对于 不同工艺 的 经 济 成 本, 以 3AMBR 工 艺 最 高, 氧化 2 ICEAS 和 A O 3 种工艺则差别不大。 对于同样 沟、 大, 单 位 处 理 水 量 的 GHG 产 量 主 要 受 电 耗 影 响。 WWTP4 和 WWTP6 单 位 处 理 水 量 的 GHG 产 量 较 高, 分别为 0. 57 和 0. 46 kg CO2 / t 污水; WWTP5 和 WWTP7 单位处理水量的 GHG 产量则相对较低, 都

2 座污水处 约 为 0. 33 kg CO2 / t 污 水, 采用氧化沟工艺的 WWTP1 和 WWTP2 , 主 要 因 为 WWTP4 和 2 理厂单位处理水量成本差别不大。 采用 A O 工艺 WWTP6 的单位能耗较大而 WWTP5 和 WWTP7 单 WWTP6 和 WWTP7 则体现出一定差别, 位能耗较低所致。 不同工艺的 GHG 释放分布规律 的 WWTP5 、 能耗最高的 3AMBR 工艺具 主要 是 由 于 WWTP6 电 耗 较 高 所 致。 除 WWTP6 与能耗分布规律相同,
2 2 采用 A O 工艺的污水处理 外, 其余 2 座 A O 工艺的污水处理厂总成本则相对 有最大的 GHG 释放量, + + N 浓度和 NH4 - 厂( WWTP6 除外) 具有较小的 GHG 释放量。 其他工艺较低, 主要是在进水 NH4 -

2 座 A2 O 工艺的污水 2. 3. 2 富营养化 N 去除率差别不大的前提下, [22 ] 污水处理厂处理水排放造成的富营养化效应, 处理厂电耗相对较低。 这与杨凌波等 的研究吻 2 EP 分析如图 3 所示。7 座污水处理厂 EP 年产量 A O 工 艺 的 能 耗 低 于 氧 化 沟 和 SBR 工 艺。 其 合, 4 3- 2 一般处理水量 ICEAS 工艺的药耗成本相对 A O 和氧化沟工艺较 在 11. 9 ~ 50. 8 × 10 kg PO4 eq 之间, 高, 污 水 处 理 厂 药 耗 主 要 用 于 化 学 除 磷, 而采用 ICEAS 工艺的 WWTP3 进水 TP 浓度和 TP 去除率都 较高, 从而增加了药耗成本。 可见污水处理厂的运 行成本同工艺类型和进出水水质密切相关 。 较大的污水处理厂具有较高的 EP 排放量。 在出水 各项污染物之中出水污染物对富营养化贡献最大的 为硝酸盐, 占出水 EP 总量的 67. 64% ~ 82. 24% 。 7 座污水处理厂波动范围为 56. 7 对于单位出水 EP,

图2 Fig. 2

污水处理厂 GHG 释放当量

Greenhouse gas emission equivalent of all all wastewater treatment plants

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图3 Fig. 3

污水处理厂富营养化当量( EP)

Calculated eutrophication potential ( EP) equivalent of all wastewater treatment plants

20% 、 6% 、 16% 、 的出水单位 EP 将分别降低 10% 、 24% 和 30% 。 但目前七座污水处理厂中出水 41. 8 ~ 55. 6 kg PO eq / 万 t 污水。7 座污水处理厂 16% 、 出水 WWTP6 出水 EP 最高, WWTP1 和 WWTP2 出水 TP 能 达 到 0. 1 mg / L 标 准 的 只 有 WWTP1 , 中, - - N 能达到 8 mg / L 的只有 WWTP5 。 为控制受 EP 相对较低。 尽管 WWTP3 和 WWTP4 出水 NO3 NO3 3- 4

- ~ 74. 9 kg PO3 其中硝酸盐贡献 EP 为 4 eq / 万 t 污水 ,

的 EP 产量在各污水处理厂中最低, 但由于 WWTP3 + N 对 EP 的贡献比例相对 的 TP 和 WWTP4 的 NH4 较大, 因而, 两厂出水 EP 总量不是各污水处理厂最 - N 对 EP 贡献较大, 低。可见尽管 NO3 但由于 TP
+ N 具有较高的 EP 权重值, 两者对 EP 的贡 和 NH4 献也不容忽视。

纳水体的富营养化, 污水处理厂的提标改造势在必 , 行 但提标标准仍需综合考虑污水处理厂的实际处 4 种工艺的 理能力。对于不同工艺类型的 EP 产量, 3- 变化范围为 ( 61. 4 ± 4 ) kg PO4 eq / 万 t 污水。 氧化 沟和 3AMBR 工艺在减少出水富营养化效应方面略 占优势, 其中氧化沟工艺出水 TP 的 EP 产量最低而

- N 的 EP 产量最低。 ICEAS 2012 年各污水处理厂出水 TN 浓度在 10. 2 ~ 3AMBR 工艺出水 NO3 2 - 12. 6 mg / L 之间, N 形态存在, 主要以 NO3 浓度为 工艺和 A O 工艺尽管在电耗和 GHG 释放方面具备 2 种工艺 但仅从控制富营养化方面而言, 9. 5 ~ 11. 5 mg / L, 出水 TP 浓度为 0. 1 ~ 0. 5 mg / L。 一定优势, 针对营养物去除, 国外污水处理开始引入污水强化 并不是最佳选择。

营养物去除概念( ENR, 出水 TN 为 4 ~ 8 mg / L 而 TP 2. 4 污水处理厂运行性能综合评价 [23 ] 选取合适的权重将各类污染物标准化后能更直 。 而我国现今污水排放标准 为 0. 1 ~ 0. 3 mg / L) 主要依 据《城 镇 污 水 处 理 厂 污 染 物 排 放 标 准 GB 观的评价污水处理厂对污染物的综合去除能力 ; 将 189182002 》 , 新建污水处理厂排放标准为一级 A 标 N 浓度降低至 准。如果各污水处理厂将出水 NO 8 mg / L, 出水 TP 降至 0. 1 mg / L。 则各污水处理厂
- 3

各环境影响和经济成本综合后结合污染物的去除总 量能更直观的评价污水处理厂在技术、 成本和环境 影响方面的综合运行状况。

图4 Fig. 4

污水处理厂综合技术性能

Comprehensive technical performance of wastewater treatment plants

第 10 期



波等: 昆明市污水处理厂运行综合评价

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图5 Fig. 5

污水处理厂运行综合成本

Comprehensive operating cost of wastewater treatment plants

2. 4. 1

污水处理厂综合技术性能

污水处理厂污染物综合去除能力和综合成本计 WWTP3 算结果如图 4 所示。对于污染物去除总量,

经济成本和环境影响相对其他工艺并不具备明显优 势, 但由于该工艺污染物削减能力明显优于其他污 水处理厂, 因而, 该工艺去除单位质量污染物的综合 成本较低。可见, 降低污水处理厂运行单位处理水

WWTP4 去除最少。 而对于单位处理水 去除最多, 而 量的污染物去除量, 同样以 WWTP3 去除量最多、 量综合成本的有效途径为提高工艺的去除效果 , WWTP4 去除量最少, 主要原因为 WWTP3 进水污染 通过节能则能很好地降低经济成本 。 物浓度较高同时工艺对污染物具有较高去除率 , 而 3 WWTP4 进水污染物浓度较低且工艺对污染物去除 率也较低。不同工艺的污染物综合去除能力体现较 大差别, 其中 ICEAS 工艺综合技术性能最佳, 污染 3AMBR 物综合去除能力为 63. 2 t CODeq / 万 t 水, 工艺综合技术性较差, 污染物综合去除能力为 11. 8 t CODeq / 万 t 水。 2. 4. 2





通过技术性能、 经济成本和环境影响 3 个方面 ICEAS、 3AMBR 和 A2 O 4 进行分析, 对采用氧化沟、 种不同工艺的昆明市 7 座污水处理厂运行进行综合 评价, 得到污水处理厂综合运行性能。 ( 1 ) 7 座污水处理厂对 BOD、 SS 和 NH4+ N 都具 有较高的去除率, 在 91% 以上; TP 去除率在 86% ~

污水处理厂运行综合成本 由图 5 所示, 污水处理厂运行成本仍以经济成 96% 之间; TN 去除率则差别较大, 为 59% ~ 76% 。 本为 主, 占 各 污 水 处 理 厂 综 合 成 本 的 75. 7% ~ 其中 ICEAS 工 艺 TN 和 TP 去 除 效 果 最 佳, 采用 ( 2 ) 污水处理厂的运行经济成本同工艺类型和 进出水水质密切相关, 经济成本主要来源于电耗其 次为药耗。采用 3AMBR 工艺的污水处理厂经济成 本远高于其他类型污水处理厂。 ( 3 ) GHG 主要来源于电耗和 N2 O 释放, 3AMBR 工艺具有最大的 GHG 释放量。 出水污染物中对富

77. 4% 。Larensen H. F. 等[24]研究结果说明, 富营养 3AMBR 工艺 TN 和 TP 去除效果较差。 化是污水处理厂环境影响中最重要的部分 。在本研 究中富营养化对环境成本的贡献 GHG 相对较大, 占 环境成本的 50% ~ 65. 6% 。 对于单位处理水量的 WWTP4 明显高于其他各污水处理厂, 综合成本, 为 475 元 / t CODeq; 其中 WWTP4 去除单位质量污染物 的经济成本、 富营养化和 GHG 导致的单位环境成本

29 和 29 元 / t CODeq , 分别为 417 、 皆为各污水处理 营养 化 贡 献 最 大 的 为 硝 酸 盐, 占 出 水 EP 总 量 的 厂最高。WWTP3 去除单位质量污染物的经济成本 67. 64% ~ 82. 24% 。 不同工艺类型的单位水量 EP 和环境成本都为各污水处理厂最低, 主要是因为该 污水处理厂的污染物去除效果较优所致 。对于不同 工艺去除单位质量污染物的综合成本, 具有较高污 4 种工艺综合 染物去除性能的工艺综合成本较低, ICEAS 和 成本从 高 到 低 依 次 为 3AMBR、 氧 化 沟、 2 A O。采用 ICEAS 工艺的 WWTP3 单位处理水量的 4 种工艺的变化范围为 ( 61. 4 ± 4 ) kg 产量差别不大, 3- PO4 eq / 万 t 污水。 ( 4 ) 提高污水处理厂污染物去除效果能有效降 低单位处理水量的综合成本。污水处理厂运行综合 去除性 能 和 去 除 单 位 质 量 污 染 物 的 综 合 成 本 以 ICEAS 工艺最佳, 3AMBR 工艺则相对较差。

4182 参考文献

环 境 工 程 学 报

第8卷

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