城市污水处理厂的“水-能-碳”协调调度模型

城市污水处理厂面临能量密集、碳排量大、运行成本高的突出问题。污水厂优化调度是实现“节能降碳增效”的重要途径,但现有调度方法还存在对处理设备控制特性利用不足、对处理过程的温室气体排放缺乏全面管控等局限。为此,该文提出一种面向污水厂“水-能-碳”协调调度的新模型。所提模型利用鼓风机启停/沼气池温度控制来挖掘节能空间、计入碳排放成本来提升低碳水平、引入污水分级处理与回用来促进资源回收利用,在满足污水处理工艺流程和各种设备运行约束及水质处理要求的条件下,实现污水厂的低碳经济运行。以某中小型城市污水厂为算例,验证了所提调度模型的有效性以及各调度要素对污水厂“节能降碳增效”的积极作用。

我国城镇污水处理厂污泥产率系数现状及影响因素分析

以我国城镇污水处理厂生态环境统计和监测数据为基础,分析了我国城镇污水处理厂经验污泥产率系数(YQ)和以去除COD导致的污泥增殖来计算的污泥产率系数(YCOD),研究了进水COD、设计处理规模、处理工艺、区域分布等单一因素以及多因素与污泥产率系数的响应关系。结果表明,我国城镇污水处理厂YQ平均值为1.33×10-4 t/m3,YCOD平均值为0.81 kg/kg,YQ、YCOD总体呈正偏态分布;YQ平均值与进水COD、设计处理规模正相关,YCOD平均值与进水COD、设计处理规模负相关;YQ、YCOD平均值对应的COD区间范围为150~250 mg/L,设计处理规模为1×104~1×105 m3/d的污水处理厂YQ、YCOD与平均值最为接近,相对偏差分别为2.8%、-4.3%;A2/O工艺、氧化沟类、普通活性污泥法、A/O工艺的YQ、YCOD与平均值接近,相对偏差范围分别为-1.8%~1.9%、-2.3%~5.8%;华东和华中地区的YQ,华东、西南地区YCOD与平均值基本持平;多因素方差分析显示进水COD为YQ和YCOD的显著影响因素。

城市污水处理厂环境生产实习的全过程控制

项目组以城市污水处理厂为例,基于课题化目标管理、强化导师制和突出实习带队教师全过程控制的原则,对环境生产实习流程进行优化设计。2019级环境工程专业环境生产实习实施效果良好,学生实习满意度和团队合作能力得到提高,知识链得以完善。

污水处理厂温室气体排放特征与减排技术研究

污水处理厂是温室气体的重要排放源,必须探索和应用有效的减排技术,提升温室气体减排能力。深入分析污水处理厂温室气体排放特征,有助于更好地应用减排技术。直接排放与间接排放是污水处理厂温室气体的两种主要排放形式。结合污水处理厂温室气体的来源,以山东省某污水处理厂为例,核算2018-2020年温室气体直接排放量与间接排放量,然后根据污水处理厂温室气体排放特征,分析污水处理厂温室气体的减排措施。总体来说,要科学选择污水处理工艺,合理调节工艺运行参数,有效减少温室气体排放量。

探析城市污水处理厂冲击预警与优化运行策略

随着我国国民经济水平的提高,城市人口激增,使得现有的城市污水处理厂无法充分满足当前的污水处理需求,需要处理厂进一步优化现有的运行策略,保证污水处理厂在面对水量、水质冲击的情况下稳定运行,确保出水达标。目前,各污水处理厂的生物处理工艺,多采用AAO、AB、多级AO等生物处理工艺方式。面对水量、水质冲击,直接受影响的工艺段也多为生物处理工艺段。本文将重点针对水质和水量冲击问题展开讨论,系统阐述处理流程,并利用大数据、人工智能等技术对现有工艺流程进行调整,旨在提高城市污水处理厂运行效率,实现可持续发展。

污水处理厂碳排放核算方法的标准研究与修正建议

对污水处理厂碳排放量的精准核算方法的标准进行研究。基于我国污水处理厂现有碳核算方法,结合国内外碳核算相关标准与指南,从核算边界、温室气体类型、排放源及排放过程等方面提出修正建议。建议在不引起重复计算的基础上,将核算边界扩展到污水处理厂及上下游活动,包括上下游管网及下游自然水体;将污水与使用的药剂产生的化石性CO_(2)纳入核算;补充识别厂界内燃料燃烧、运输设备、无组织排放源,增加考虑委外运输、污泥处置的碳排放和多种能源(电力、热力等)、多物质(药剂等)在制造及运输环节的碳排放,并考虑污水处理运行工况对碳排放产生的波动影响。建议将污水处理厂优化运营管理及多元形式的资源能源回收途径纳入碳减排。在此基础上,总结了污水处理厂的碳排放过程及碳排放源。此外,从碳核算边界、排放因子、模型应用、化石性CO_(2)等方面对如何优化污水处理厂碳排放计算进行展望。

乡镇污水处理厂升级改造工程设计及运行效果

湖北省某乡镇污水处理厂设计规模1500 m^(3)/d,改造前出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级B标准,改造后执行一级A标准。污水处理厂升级改造采用一体化污水处理装置+人工湿地处理工艺。介绍了项目运行现状、改造技术路线、主要设计参数、工艺特点和运行效果,改造工程自投产以来,工艺运行稳定、出水各项指标均达到设计要求。

内蒙古某城镇污水处理厂提标改造工程实例

内蒙古某城镇污水处理厂设计处理规模1.0×10^(4) m^(3)/d,采用“旋流沉砂池+氧化沟+二沉池+混凝沉淀过滤”的主体处理工艺,出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级B标准。提标改造工程在充分利用现有处理工艺和设施的基础上,改良氧化沟,新建A^(2)O生物池、二沉池、反硝化滤池及超滤车间,以强化脱氮除磷及去除有机物等效果。实际运行结果表明,提标后污水处理系统运行状况良好,出水水质达到GB 18918-2002的一级A标准,出水作为再生水回用于不同企业用户。工程建设投资5275万元,单位处理成本为2.33元/m^(3)。

长江大保护试点城市某污水处理厂尾水湿地净化效果研究

为探寻污水处理厂配套尾水湿地净化效果,以长江大保护试点城市某污水处理厂尾水湿地为例,通过现场调查与采样,分析湿地出水水质特征,探讨影响湿地污染物去除效率因素。结果表明:尾水湿地出水COD、NH_(3)-N及TP浓度满足设计目标,潜流湿地对COD去除率较高,表流湿地对氨氮及磷的去除率较高,优于涵养塘;湿地实际运行水力负荷、水力停留时间和污染物负荷与设计值不符,影响污染物去除效果;据此提出湿地运行优化建议,促进湿地深度脱氮除磷,提升尾水湿地效能;运行优化可提高潜流湿地污染物去除率,同时污水处理厂减少碳排放94.74 gCO_(2)m^(3)。研究结果可为该尾水湿地运行管理及长江大保护试点城市系列污水处理厂配套尾水湿地设计与运维提供参考。

污水处理厂温室气体排放核算与减排路径研究

分析了污水处理厂温室气体排放源,以及现有核算方法的特点和不足,提出一种污水处理厂温室气体排放核算方法,核算范围包括污水处理系统废水处理环节的甲烷(CH_(4))和氧化亚氮(N_(2)O)直接排放,以及能耗、药耗隐含的间接排放。以江苏省某典型污水处理厂为例进行温室气体排放核算,结果表明,电力消耗是污水处理厂CO_(2)排放的主要来源(占比53.85%),CH_(4)排放占比为28.96%。基于此,从节能降碳、降耗增效和工艺优化3个方面提出污水处理厂温室气体减排路径,建议尽快组织制定统一的核算技术指南,开展重点污水处理厂温室气体排放监测试点。

东北地区某城镇污水处理厂碳源投加策略分析

低C/N进水条件造成的生物处理系统反硝化脱氮能力不足已成为我国污水处理厂运行面临的主要挑战。文章应用文献计量学对目前碳源投加策略进行了总结,并以东北地区某城镇污水处理厂为考察对象,结合各碳源的实际应用情况介绍了目前常用的几种主流外加碳源的优缺点,分析了甲醇、乙酸钠、葡萄糖和麦可碳4种碳源投加公式计算理论值与实际碳源投加量之间存在差异的原因,旨在为城镇污水处理厂实现经济、高效、低碳运行碳源投加策略提供技术指导。

城镇复合型污水处理厂水质监测与微生物分析

城镇复合型污水处理厂发挥着处理辖区工业污水与生活污水的作用.其中的生化段是污水处理厂的核心部分,生化处理效果依赖于多样的微生物群落,生物的多样性是高效去除有机物、氮和磷等污染物质的重要保证.在此,对长江流域城镇复合型污水厂L的工艺水质及微生物基因数据进行了系统的分析.首先,对污水厂L进出水与各处理工段水质进行监测,并且对生化段进行了沿程监测,结合运行数据与监测数据,评估了污水处理厂实际运行效果.工业废水进水没有对污水处理厂L造成冲击,各工艺段运行基本稳定,出水水质基本达标.进一步利用宏基因组测序技术,对污水处理厂L氧化沟工艺的活性污泥样本进行了微生物群落结构的研究.结果表明,氧化沟中存在着功能各异的微生物.微生物的多样性和相对丰度在不同区域之间表现出差异,这种差异反映了其适应不同环境条件的能力.通过生态代谢组学分析,探讨了微生物群落的功能特征,群落中不同种微生物在有机物降解、脱氮和除磷等关键生化过程中发挥各自的作用,协同工作以实现废水处理的高效性.通过对污水厂运行监测数据的分析及微生物群落基因的研究,有助于全面地评价并诊断污水厂的运行情况.

氟调酸在我国典型城市污水处理厂中的浓度分布及排放

氟调酸(fluorotelomer carboxylic acids,FTCAs)是全氟烷基羧酸(perfluoroalkyl carboxylates,PFCAs)的前体物,同时也是替代加工助剂.本研究应用固相萃取-液相色谱-三重四极杆质谱仪联用的检测分析方法,探究了中国5个城市9座城市污水处理厂进水、二沉池出水、三级处理出水和污泥中6种FTCAs和12种PFCAs的分布及排放特征.FTCAs在城市污水处理厂进水中的浓度为0.52—2.00×10^(3) ng·L^(-1),受纳工业废水的城市污水处理厂进水中FTCAs的浓度高于其他主要受纳生活污水的城市污水处理厂,表明工业废水的排放会影响城市污水处理厂中FTCAs的浓度水平.生物处理工艺对FTCAs和PFCAs的去除率分别为43%—93%和-40%—69%.∑FTCAs在三级处理出水及污泥中的总排放量为13.6 g·d^(-1),6:2 FTCA和8:2 FTCA为主要的组成物质.三级处理出水中FTCAs及PFCAs的风险商分析表明三级处理出水中6:2 FTCA、PFHxA、PFOA、PFNA和PFDA可能对鱼类存在潜在风险.本研究为我国城市污水处理厂中新污染物的管控提供了数据基础.

污水处理厂中典型肠道病毒的分布与检测方法及其风险评估

新冠肺炎威胁了全球经济和公众健康,其在粪便和污水中的检出表明了存在粪口传播的可能性。污水在城市污水处理系统中来源广泛,是水传播病毒的重要途径。为进一步开展污水处理设施中病毒的相关研究工作,文中分析了污水处理系统中典型肠道病毒的定量分布现状,总结了污水处理流程中病毒的灭活机制,并对国内外污水处理厂的肠道病毒研究进展进行归纳。此外,梳理了污水处理厂样本中典型肠道病毒的浓缩及检测方法,最后结合定量微生物风险评价(quantitative microbial risk assessment,QMRA)分析方法,讨论了病毒的浓度、感染概率及其潜在的健康风险。研究对国内病毒排放标准和风险评价体系的建立进行了探讨,为实现污水处理厂肠道病毒全过程风险管理和后续处理处置相关规范的制定提供参考和理论支撑。

城镇污水处理厂抗生素抗性基因的环境传播途径与机制

城镇污水处理厂是抗生素抗性基因(ARGs)发生转移、传播的重要场所,同时也是环境中ARGs污染的主要来源。对城镇污水处理厂中ARGs向环境介质中的传播途径、影响因素与传播机制进行了综述。结果表明,ARGs可通过出水排放、污泥土地施用、再生水灌溉、气溶胶逸散等途径迁移至环境介质(如受纳水体、土壤、空气)中;ARGs在环境介质中的扩散和存留行为受介质理化性质影响;ARGs在环境介质中主要通过可移动遗传元件(MGEs)介导的水平基因转移(HGT)传播耐药性。

不同降雨规模对城镇污水处理厂进水水质水量影响分析

以江苏省中部某城镇污水处理厂2021年进水数据为依据,利用夏波洛-威尔克(S-W)检验法、三角形法等方法,分析城镇污水处理厂进水水质分布;结合2021年降雨量数据,研究不同降雨规模下污水处理厂可生化性、雨水混入比例及生活污水收集率变化,以期为优化污水处理厂雨天运行管理提供数据和科学支撑。结果表明:污水处理厂进水COD服从正态分布,氨氮、总氮和总磷呈正偏态分布;随着降雨规模的增大,雨水混入率由11.1%提高至19.7%,污水处理厂设计规模宜考虑乘以1.2的安全系数;中雨时,污水处理厂进水水质处于较好状态的天数占比最高,大雨时可生化性最差;降雨量越大,生活污水收集率越低,汛期(6-8月)生活污水收集率比枯水期(12月-次年2月)降低20个百分点,应强化汛期6-8月生活污水的收集处理,降低生活污染物排放。

中国城镇污水处理厂温室气体排放趋势及驱动因子识别

为实现我国城镇污水处理厂绿色发展,助力实现“双碳”目标,通过测算2014−2020年我国各省(自治区、直辖市)城镇污水处理厂温室气体排放量(不包括西藏自治区和港澳台地区数据,下同),分析各省份污水处理厂水-能关系及空间格局变化趋势,并基于随机森林模型识别影响城镇污水处理厂温室气体排放的驱动因子,探究各因子对碳排放总量的影响程度.结果表明:①我国2020年城镇污水处理厂温室气体排放总量(以CO_(2)当量计)为33.26 Mt,较2014年增长了45%.全国人均排放量为22.9 kg/a,单位GDP排放强度为3.19 kg/(104元),吨水排放强度为0.589 kg/m^(3),均存在北高南低的特征.②华北地区城镇污水处理厂温室气体间接排放占比最高,天津市水-能关系最为合理,GWFRE(灰水足迹削减率)与eGWFR(单位能耗下的灰水足迹削减效率)分别为4.57、9.14.③全国城镇污水处理厂温室气体排放的空间自相关性逐年加强,热点区域面积逐年减小,冷点区域面积逐年增加,局部格局呈显著的南北分异.④驱动因子中人口数量、第三产业GDP和GDP的特征重要性最高,并均对城镇污水处理厂温室气体的排放产生阶段性正向驱动力,污水行业投资与单位GDP污水处理量对排放总量的影响呈先下降后上升的趋势,人均电耗与再生水利用量形成的驱动力使排放总量快速上升后趋于平缓.研究显示,城镇人口增长和经济发展的驱动下,我国城镇污水处理厂温室气体排放总量将继续增长,且其间接排放占比逐年提升,部分地区城镇污水处理厂水-能关系亟需改善,单位能耗下的污染物削减效率有待提升.

基于减污降碳和水质目标约束下的黄河干流兰州段城区污水处理厂出水排放限值研究

为科学合理地提出黄河干流兰州段城区污水处理厂出水排放限值,实施精准科学治污,持续改善黄河干流兰州段水环境质量,本文以兰州市城区四座有代表性的污水处理厂(西固、七里河安宁、盐场和雁儿湾污水处理厂)为研究对象,统计四座污水处理厂主要污染物排放浓度、中水回用率、主要污染物去除率及减排效果,分析四座污水处理厂入河排污对黄河干流兰州段水质的影响,梳理污水处理厂运行阶段的碳排放情况.结果表明:(1)兰州市城区四座污水处理厂中水回用率低,介于0.86%~4.66%之间.(2)四座污水处理厂主要污染物的去除率高于国内污水处理厂主要污染物去除率的平均水平,COD、NH_(3)-N年均减排量分别为114584.1、8234.6 t,减排效果明显.(3)在黄河枯水期上游来水水量小、水质接近或超出GB 3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅱ类水质目标限值的条件下,叠加区间其他入河排污口的影响,兰州市城区四座污水处理厂均按照设计规模及设计出水水质排污会对下游河段水质造成影响.因此,不能一味地追求出水水质,盲目提标改造,要综合考虑污水处理厂运行过程中的碳排放,在满足受纳水体水质目标前提下,统筹考虑减污降碳.

江苏省典型污水处理厂脱水污泥热值及其影响因素分析

以江苏省20家典型污水处理厂脱水污泥为对象,通过采样监测分析,探讨了目标污水处理厂脱水污泥干基热值特征,并采用偏相关、脱水污泥工业及元素分析等,研究影响污水处理厂污泥热值的因素。结果表明:江苏省脱水污泥的热值范围为5 328~15 069 kJ/kg,均值为9 883 kJ/kg,低于中国大中型城市平均水平,苏南地区脱水污泥热值显著高于苏中地区和苏北地区;偏相关分析结果显示,2011年絮凝剂种类与脱水污泥热值显著相关,2021年显著性因素为污水类型,混入工业废水和采用有机高分子絮凝剂均会对脱水污泥热值产生显著的正向影响;工业分析和元素分析结果显示,混入工业废水和采用有机高分子絮凝剂均会提高脱水污泥中有机物、挥发分及固定碳含量,与其对脱水污泥热值的影响规律一致;有机高分子絮凝剂的使用还更易使脱水污泥发生水解反应和脱碳酸反应。

三角帆蚌对城镇污水处理厂尾水深度净化效果及机理研究

以某城镇污水处理厂尾水为试验对象,设计了一种贝类立体净化系统,选择三角帆蚌作为试验贝类,考察三角帆蚌对城镇污水处理厂尾水深度净化效果及其机理特征.结果表明,三角帆蚌对城镇污水处理厂尾水COD_(cr)(化学需氧量)、NH_(3)-N(氨氮)、TP(总磷)净化效果均能稳定达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)的Ⅳ类标准,对COD_(cr)、NH_(3)-N、TP的平均去除率分别为48.2%、56.2%、63.9%,三角帆蚌体质量每生长1 kg所能削减的COD_(cr)、NH_(3)-N、TP污染量分别为91.69、6.42、1.46 g.三角帆蚌主要通过发达的滤食组织系统,将尾水中C、N、P等物质吸收转化为贝壳和软组织生长元素,一方面可以深度净化尾水水质,另一方面贝类可被提取作为生态产品,带来经济效益.进而对城镇污水处理厂尾水深度净化应用提供科学技术依据.