污水處理行業對養分(主要是氮、磷)排放的限制越

核心問題

來自點源和非點源的高氮和磷負荷影響水質。限制養分排放的計劃側重于接收水的水質，同時在很大程度上忽略了對空氣質量和其他因素的相應影響。本研究介紹了三重底線方法的結果，該方法在決策過程中考慮環境，經濟和社會效益，以實現更可持續的解決方案。

02研究背景和內容

越來越多的污水處理廠需要改進其處理工藝，以滿足較低的污水營養(氮、磷)排放限制。工業界越來越意識到，實現這些目標的成本正在上升，主要是通過增加供水和排水費用來滿足成本需求。他們還關注可持續性、氣候變化以及水質改善的成本和效益。

本研究的重點是廢水處理廠的可持續性，采用更先進的處理技術，以滿足日益嚴格的營養限制。目的是確定在改善營養物質去除水平的可持續性影響超過水質改善的好處時，是否達到了收益遞減的點。

本研究采用5個不同的處理系列，對相同水量的10 MGD進行處理，以達到從CBOD去除方式(一級)到其它4種不同的出水養分(分別為2級(8mg N/L)的處理指標。1 mgP/L)至最嚴格水平5(<2mg N/L，<0.02mgP/L)。

鑒于可持續性是一個廣泛的術語，該研究評估和討論了該行業可持續性的三個公認的好處，特別強調環境和經濟效益，因此關注以下變量：溫室氣體(GHG)排放，反映潛在的水質指標藻類生長，投資和運營成本，能源消耗以及化學品，天然氣或柴油等消耗品。

各處理水平對應的溫室氣體排放量和藻類產量

一級處理標準-常規二次處理(無養分去除要求)

二級治療標準-生物營養去除(BNR)，TP1mg/LTN8mg/L

3級治療標準 – 增強營養素去除(ENR)，TP0.1-0.3mg / LTN4-8mg / L.

四級處理標準-極限處理工藝(批)，tp<0.1mg/ltn3mg/l

5級加工標準-反滲透(RO)，TP<0.02mg/LTN2mg/L

03結果和結論

本研究發現，利用點源處理技術和現有的非點源最佳管理措施(BMP)，可以更好地實現水質的可持續改善。與嚴格關注源排放和要求四、五級處理相比，采用非點源BMP的三級或四級處理更可持續，并能達到類似的效果。

溫室氣體排放結果表明，收益遞減處于4級(3mgN / L，0.1mgP / L)處理標準。溫室氣體排放量從1級穩定增加到4級，然后從4級到5級，溫室氣體排放量增加了65%，但排放的養分負荷僅下降了1%。溫室氣體排放的主要貢獻者是與能源有關的活動，如曝氣，泵送，混合等。由于需要更嚴格的營養目標，因此除了生物養分去除之外的化學處理，與化學品使用相關的溫室氣體排放將增加。

由于污水中的營養物去除是為了改善水質和減少受納水體中藻類生產的富營養化，因此我們使用了一個替代參數，即潛在藻類生產，來評估水質改善情況。產生100磅藻類需要7.2磅氮和1.0磅磷。根據這一關系，藻類產量的減少表現為N或P減少的函數。結果表明，處理水平由1級改為3級時，潛在藻類產量下降了近95%，處理水平由3級改為5級時，潛在藻類產量下降了4%，溫室氣體排放量幾乎翻了一番。

從一級到二級，項目總投資成本增加了約1/3。成本從1級增加到5級以上(本報告中項目的總投資成本指新建工廠的費用)。處理水平之間業務費用的增加比項目總投資成本的增加更為顯著：從第1級到第5級，增幅超過五倍。

雖然溫室氣體排放和污水處理費用都將在實施除肥過程中增加，但在污水處理廠實施養分去除仍將帶來以下好處：

降低BOD / TSS放電負荷。

提高微量有機物和重金屬的去除率。

改善水質有利于下游用戶和生態系統生境，特別是在生物多樣性和富營養化方面。

04管理和政策建議

采用更廣泛的研究方法，包括非點源的最佳管理方法，全面考慮接收水體的營養負荷，比單純考慮污水處理廠標準的提高更為經濟。因此，建議在國家或地方一級制定一份監管框架文件，同時考慮到點源和非點源水源的水質保護和溫室氣體排放管理。
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