[发明专利]一种污水处理厂路径优化模型

说明书

本发明属于污水处理技术领域，涉及一种污水处理厂路径优化模型。所述污水处理厂路径优化模型包括以下步骤：(1)收集六种污水处理厂污水和污泥处理技术(以下简称处理技术)的应用数据；(2)运用生命周期评价(LCA)方法对六种不同处理技术进行环境影响评价，得出生命周期清单(LCI)；(3)确定不同处理技术的碳补偿能力，并补充到LCI清单中；(4)以补充后的LCI清单为基底数据，建立多目标优化模型；(5)导入目标污水处理厂基本参数，得出使目标污水处理厂实现最佳运行的比例参数，完成污水处理厂路径优化模型。

技术领域

本发明属于污水处理技术领域。更具体地说，是一种污水处理厂路径优化模型。

背景技术

近年来，水资源短缺对于人类社会的发展构成严重的威胁，废水的回收和再利用被认为是满足当前和未来水需求的最佳战略。

目前，世界范围内已经有污水处理厂的实例，某污水处理厂利用高浓度食品废物与污泥共同厌氧消化技术产生的甲烷进行热电联产，同时采取节能措施，实现产电量与耗电量比值达90％～115％。某污水处理厂将污水处理厂改造或新建成能量工厂，使污水处理厂与居民生活、工厂、资源回收、农业及大自然联结成一个整体，达到一种区域循环共生的状态。

污水处理厂路径优化的研究大多数都集中在单一技术的性能研究或不同技术的对比分析。利用生命周期评估(LCA)方法，将污泥基磷肥生产的四种方案与生产矿物型磷肥的环境影响进行了比较。对污泥堆肥、焚烧、厌氧发酵、热解气化等技术进行温室气体、重金属生命周期和经济性分析得出，堆肥因农业利用在经济与环保方面占优势。在原有污水处理工艺上添加能源/资源回收的实际手段，将再生水回用、水源热泵热能回收、污泥干化焚烧及从污泥焚烧灰分中回收磷酸盐等高效的能源/资源回收途径整合至现有污水处理厂，评估结果表明确实会降低环境影响。

综上，以往的研究没有关注每一种处理技术的碳补偿能力，并以此建立路径优化模型。

发明内容

本发明提供一种污水处理厂路径优化评价模型。本发明对现存处理技术中的主要六种进行碳补偿能力计算，主要包括水源热泵、中水回用、光伏发电、污泥厌氧消化、污泥焚烧、污泥磷回收，并构建污水处理厂路径优化决策模型，为管理者提供决策支持。污水处理厂在运行过程中有碳排放，此模型可以根据不同污水处理厂的基础运行参数，给出不同种处理技术的应用比例参数，以此参数引入不同处理技术，可以实现污水处理厂对环境产生的影响最小。

为解决上述问题，本发明的技术方案：

一种污水处理厂路径优化模型，包括以下步骤：

(1)收集六种污水处理厂的污水和污泥处理技术(以下简称处理技术)的应用数据；其中，六种处理技术包括水源热泵、中水回用、光伏发电、污泥厌氧消化、污泥焚烧和污泥磷回收。

(2)运用生命周期评价(LCA)方法对六种不同处理技术进行环境影响评价，得出生命周期清单(LCI)；

(3)计算不同处理技术的碳补偿能力，得到碳补偿能力表；

(4)以LCI清单和碳补偿能力表和为基底数据，建立多目标优化模型；

(5)导入目标污水处理厂基本参数，得出使目标污水处理厂实现最佳运行的比例参数，完成污水处理厂路径优化。

本发明的有益效果：

(1)从生命周期角度的角度计算了六种处理技术的环境影响，并引用碳补偿思维计算得出不同处理技术的碳补偿能力。让我们能够更加系统全面认识处理技术的优劣性。

(2)构建优化模型，以适配不同污水处理厂的不同运行参数，为现存污水处理厂提供不同的解决方案，为政策制定者制定污水处理厂路径优化提供参考依据。

附图说明

图1为六种处理技术的生命周期边界示意图。