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北京建筑大學(xué)郝曉地教授團(tuán)隊最新發(fā)表在《中國給水排水》雜志的論文“ MBR工藝可持續(xù)性能量化評價”，通過科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评?，得出結(jié)論：“MBR從本質(zhì)上來說并不是一種可持續(xù)性工藝。究其原因，主要是過高的能耗與運行成本完全掩蔽了其在良好出水水質(zhì)與緊湊占地方面的優(yōu)勢”。這一觀點，無疑為當(dāng)今火熱的MBR工藝潑了一瓢降溫的冷水。論文參照污水處理工藝選擇一般性評價方法進(jìn)行建模，考慮三方面內(nèi)容：1）投資與運行費用，主要包括基本建設(shè)與運行管理費用；2）運行效果及其穩(wěn)定性，涵蓋工藝對涉及污染物的去除效果、工藝運行穩(wěn)定性、工藝運行管理復(fù)雜性等指標(biāo)；3）工藝資源回收與利用程度，主要考量工藝對資源的回收與利用能力。論文從以上三個維度進(jìn)行建模，對MBR可持續(xù)性能評價指數(shù)（SI）進(jìn)行了建模?；緮?shù)據(jù)及結(jié)論如下： 污水處理廠名稱 | 采用工藝 | 基建費用 (元/m3·d) | 江蘇無錫碩放污水處理廠 | A2/O MBR工藝 | 4 300 | 江蘇無錫梅村污水處理廠 | A2/O MBR工藝 | 3 100 | 江蘇無錫新城污水處理廠 | A2/O MBR工藝 | 3 300 | 北京石景山萬達(dá)廣場 | MBR工藝 | 4 100 | 湖南省某高速公路生活污水 | MBR工藝 | 3 067 | 平均基建投資 | - | 3 500 |
污水處理廠 | 規(guī)模 （萬m3/d) | 出水水質(zhì) | 備注 | North Las Vegas,美國內(nèi)華達(dá)州 | 11.4 | 0.1 mg P/L （TP）,0.3 mg N/L (NH4 –N，月最大值） | 生物脫氮除磷、化學(xué)強化，2011年運行 | 廣州京溪污水處理廠 | 10 | 2 mg N/L（NH4 –N） | 生物脫氮除磷、化學(xué)強化，2010年運行 | Yellow River,Gwinnett Co.,美國喬治亞州 | 8.3 | 0.3 mg P/L （TP）,1 mg N/L (NH4 –N，月最大值） | 生物脫氮除磷、化學(xué)強化，2011年運行 | Ballenger,Frederick Co., 美國馬里蘭州 | 7.6 | 3 mg N/L（TN）,0.3 mg P/L （TP，年平均值） | 生物脫氮除磷、化學(xué)強化，2013年運行 | 無錫城北污水處理廠四期工程 | 5.0 | 0.5 mg N/L（NH4 –N） | 生物脫氮除磷、化學(xué)強化，2010年運行 | Cox Creek, AnnArundel Co.,美國馬里蘭州 | 4.5 | 3 mg N/L（TN）,0.3 mg P/L （TP，年平均值） | 生物脫氮除磷、化學(xué)強化，2013年運行 | Broad Run,Loudoun Co., 美國弗吉尼亞州 | 4.2 | 3 mg N/L（TN）, 0.1 mg P/L （TP，年平均值） | 生物脫氮除磷、化學(xué)強化，2008年運行 | Henderson, 美國內(nèi)華達(dá)州 | 3.4 | 0.2 mg P/L（TP，未來0.1 mg P/L), 10 mg N/L （TN，最大值） | 生物脫氮除磷、化學(xué)強化，2012年運行 | Spokane Co., 美國華盛頓州 | 3.2 | 10 mg N/L（TN）, 0.05 mg P/L （TP）（四月至十月） | 生物脫氮、化學(xué)磷，2012年運行 | Redlands, 美國加州 | 2.5 | 0.1 mg N/L（NH4 –N） | 生物脫氮，2004年運行 | Traverse City, 美國密歇根州 | 3.2 | 1 mg N/L（NH4 –N）,0.5 mg P/L（TP，月最大值） | 生物脫氮除磷、化學(xué)強化，2004年運行 | Gippsland,Traralagon, VIC,澳大利亞 | 1.5 | 4 mg N/L （TN）, 1 mg P/L （TP，月最大值） | 生物脫氮除磷、化學(xué)強化，2011年運行 | Clovis, 美國加州 | 1.06 | 0.1 mg N/L（NH4 –N）, 8 mg N/L （TN） | 生物脫氮，2009年運行 |
不同區(qū)域/城市MBR工藝占地效益因子(ξ)
規(guī)模 分區(qū) | 特大城市 | 大城市 | 中、小城市 | 一區(qū) | 1.00 ~ 1.40 | 1.40 ~ 1.80 | 1.80 ~ 2.10 | 二區(qū) | 1.40 ~ 1.70 | 1.70 ~ 2.10 | 2.10 ~ 2.40 | 三區(qū) | 1.60 ~ 2.00 | 2.00 ~ 2.30 | 2.30 ~ 2.67 | 注：1. 城市大小界定范圍參考國內(nèi)關(guān)于城市人口數(shù)量區(qū)分城市大小標(biāo)準(zhǔn)；2. 分區(qū)界定參考國內(nèi)對全國省份劃分布局分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)；3. 某些特定城市，因其長期發(fā)展規(guī)劃，可相應(yīng)調(diào)整適合的ξ值大小。 |
國家 | 德國 | 英國 | 西班牙 | 美國 | 澳大 利亞 | 荷蘭 | 中國 | 平均能耗 (kWh/m3) | 0.67 | 0.64 | 0.53 | 0.45 | 0.39 | 0.36 | 0.29 |
污水處理廠名稱 | 規(guī)模 （萬m3/d) | 能耗 (kWh/m3) | 備注 | 北京航天城污水處理廠 | 0.72 | 0.283 | 無污泥消化 | 上海西區(qū)污水處理廠 | 1.2 | 0.218 | 上海曹楊污水處理廠 | 2.0 | 0.232 | 上海東區(qū)水質(zhì)凈化廠 | 3.4 | 0.395 | 西安北石橋污水處理廠 | 15 | 0.280 | 北京高碑店污水處理廠 | 50 | 0.150 | 有污泥消化 | 天津紀(jì)莊子污水處理廠 | 26 | 0.162 | 太原北郊污水處理廠 | 1.4 | 0.255 |
不同污水處理廠應(yīng)用MBR工藝升級改造前、后能耗值
污水處理廠名稱 | 規(guī)模 （萬m3/d) | 能耗(kWh/m3) | 能源消耗指標(biāo) （ECI） （2）/（1） | 改造前（1） | 改造后（2） | 江蘇無錫碩放污水處理廠 | 2 | 0.30 | 0.70 | 2.33 | 江蘇無錫梅村污水處理廠 | 3 | 0.35 | 0.60 | 1.71 | 江蘇無錫新城污水處理廠 | 3 | 0.21 | 0.65 | 3.10 |
一區(qū)特大城市和三區(qū)中小城市部分模型參數(shù)確定
工藝所處地域 | 參數(shù) | 選取依據(jù) | 數(shù)值 | 一區(qū) 特大城市 | ξ | 城市發(fā)展緊湊，用地緊張，占地優(yōu)勢效益明顯 | 1.00 | ECI | 污水處理廠采用新型節(jié)能MBR技術(shù) | 3.00 | α | 建設(shè)污水處理廠資金流較為充足 | 0.20 | β | 污水處理廠出水執(zhí)行較高標(biāo)準(zhǔn) | 0.40 | γ | 污水處理廠建設(shè)提倡“節(jié)能減排、資源回用”理念 | 0.40 | 三區(qū) 中小城市 | ξ | 城市土地資源充裕，用地充足，占地優(yōu)勢效益甚微 | 2.67 | ECI | 污水處理廠采用新型節(jié)能MBR技術(shù) | 3.00 | α | 建設(shè)污水處理廠資金流稍有不足 | 0.40 | β | 污水處理處理廠出水執(zhí)行較低標(biāo)準(zhǔn) | 0.20 | γ | 污水處理廠建設(shè)提倡“節(jié)能減排、資源回用”理念 | 0.40 |
不同區(qū)域/城市MBR工藝可持續(xù)性能評價指數(shù)（SI）計算結(jié)果對MBR工藝產(chǎn)生的可持續(xù)性能評價指數(shù)（SI）模型計算結(jié)果顯示，MBR工藝較傳統(tǒng)工藝來說在可持續(xù)性方面表現(xiàn)不佳，或者說，MBR從本質(zhì)上來說并不是一種可持續(xù)性工藝。究其原因，主要是過高的能耗與運行成本完全掩蔽了其在良好出水水質(zhì)與緊湊占地方面的優(yōu)勢。著眼于可持續(xù)角度，MBR工藝要想取得持久性發(fā)展，對無污染、不堵塞膜材料的突破性研發(fā)無疑將是根本性命題。否則，MBR工藝遲早會被與它有著相同優(yōu)勢而能耗又低的好氧顆粒污泥技術(shù)所取代
郝曉地教授簡介： 專業(yè)職稱：北京建筑大學(xué)市政工程系主任、學(xué)科帶頭人，2007年起任《中國給水排水》雜志編委，2010年起被選拔為北京
市屬高等學(xué)校人才強教計劃“高層次人才資助計劃”資助對象；2009年9月被北京市教工委授予“首都教育先鋒科技創(chuàng)新個人”稱號。學(xué)科方向：市政/環(huán)境工程；研究方向：污水生物脫氮除磷技術(shù)；污水處理數(shù)學(xué)模擬技術(shù)；可持續(xù)環(huán)境生物技術(shù)。國際聯(lián)系：國際水協(xié)(IWA)會員，2010年7月起任國際水協(xié)（IWA）學(xué)術(shù)期刊——《Water Research》編輯（Editor）。 先后承擔(dān)國家高技術(shù)研究發(fā)展（863）計劃、國家自然科學(xué)基金、“十一五”國家科技支撐計劃重點項目等國家和地方科研項目。
部分內(nèi)容轉(zhuǎn)載自中國給水排水雜志，并得到郝曉地教授授權(quán)。
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