نقش حیاتی حذف Nutrient در حفاظت از کیفیت آب

نیتروژن و فسفر از تخلیه فاضلاب شهری محرک های اولیه از خروج از آب در دریافت بدن های آب هستند که منجر به شکوفه های مضر آلگال، هیپوکسی و تخریب اکوسیستم می شوند. گیاهان تصفیه فاضلاب شهری (WTPs) تحت فشار تنظیم مقرراتی برای دستیابی به محدودیت های دقیق برای کل نیتروژن (TN) و کل فسفر (TP) هستند که انتخاب می کنند فناوری حذف مواد مغذی درست است، بلکه یک تصمیم گیری ضروری برای حفظ و همچنین هزینه های مالی قابل توجهی است.

درک تکنولوژی های اصلی حذف

سیستم های حذف بیولوژیکی (BNR)

فرآیندهای BNR، مانند فرایند اصلاح شده Ludzack-Ettinger (MLE)، A2O (Anaerobic-Anoxic-Oxic) و Sequenc Batch Reactors (SBRs)، به طور طبیعی میکروارگانیسم های موجود برای تبدیل و حذف نیتروژن و نیتروژن رخ می دهد از طریق نیتریل و denitrification، در حالی که به طور معمول نیاز به کاهش اکسیژن (E) دارد.

پیش بینی شیمیایی

اضافه کردن شیمیایی (به عنوان مثال، alum، کلرید ⁇ ، لیمو) یک روش مشترک برای حذف فسفر است. نمک های فلزی با فسفات محلول واکنش نشان می دهند تا پیش بینی های محلول، تهیه شیمیایی، ذخیره سازی و افزایش هزینه های عملیاتی را تشکیل دهند.

تکنولوژی های پیشرفته

سیستم های تصفیه تراری - از جمله فیلترهای شنی، بیوکنکنرهای غشایی (MBRs)، فیلترهای رسانه های پارچه و فیلترهای دیسک - ارائه خدمات با کیفیت بالا، MBR ها ترکیب درمان بیولوژیکی با غشا، تولید نزدیک به گرم بدون effluent اما با هزینه های بالا سرمایه و انرژی و فیلتر دیسک اغلب پس از درمان ثانویه به سطح بسیار پایین فسفر بازگردانده می شوند.

تکنولوژی های نوظهور و غیر قانونی

تالاب های ساخته شده، اسکراب های الگال و رسانه های تبادل یون علاقه ای به مواد مغذی را در سیستم های غیرمتمرکز یا کوچکتر به دست می آورند.این روش ها می توانند مصرف انرژی پایین تر را ارائه دهند اما نیاز به ردپای زمین بزرگتر دارند و عملکرد متغیری دارند که بستگی به آب و هوا و بارگیری دارد.

اجزای یک تحلیل هزینه چرخه زندگی جامع (LCCA)

LCCA قوی تمام هزینه های مستقیم و غیرمستقیم را در زندگی طراحی یک تکنولوژی به دست می آورد که معمولا 20 تا 40 سال برای دسته های اصلی هزینه های کلیدی شامل موارد زیر می شود:

  • سود سرمایه (CAPEX): Design, تجهیزات تدارکات تجهیزات, ساخت و ساز, نصب و راه اندازی اولیه هزینه های کار مدنی (بانک ها، حوضه ها)، تجهیزات فرایند، لوله کشی، الکتریکی و کنترل.
  • خروجی عملیاتی (OPEX): مصرف انرژی (ملرها، پمپ ها، میکسرها)، استفاده شیمیایی (منابع کربن، انعقاد کنندگان)، کار (بازکارگران، کارکنان تعمیر و نگهداری)، و دفع زباله (دست انداز و حمل و نقل).
  • میننس و تعمیر: تعمیر و نگهداری پیشگیرانه Routine، جایگزینی قطعات (به عنوان مثال، غشای، دیتر، دریچه ها)، و اصلاحات عمده.
  • حذف و پایان زندگی: هزینه برای حذف تجهیزات، دفع مواد خطرناک، و بازگرداندن سایت، به علاوه هر مقدار باقی مانده یا نجات.
  • هزینه های اجتماعی و اجتماعی: ردپای کربن، پتانسیل انتشار گازهای گلخانه ای (N2O از denitrification)، ارزش استفاده مجدد آب و پذیرش جامعه.

هزینه های چرخه زندگی مقایسه ای: BNR در مقابل شیمی در مقابل فیلترهای پیشرفته

مطالعات متعدد و داده های پروژه های واقعی اجازه می دهد تا یک نگاه مقایسه ای در کلاس های تکنولوژی 2020 تجزیه و تحلیل A 2020 توسط بنیاد تحقیقات آب نشان داد که BNR معمولی (به عنوان مثال، فرآیند MLE) برای یک گیاه 10 MGD دارای ارزش خالص فعلی (NPV) کل چرخه عمر تقریبا 20 تا 30 درصد کمتر از یک سیستم بارش شیمیایی بیش از 25 سال است، به دلیل کاهش و کاهش هزینه های مخزن، نیاز به کنترل های اولیه دارد.

برای محدودیت های بسیار پایین فسفر (به عنوان مثال، وولت؛ 0.1 میلی گرم / L TP)، فیلتراسیون پیشرفته ضروری می شود. فیلترهای دیسک همراه با اضافه کردن شیمیایی می توانند این سطوح را در CAPEX $ 0.5 - $ 1.0 در هر گالن ظرفیت شهری با استفاده از O& سالانه؛M هزینه های $ - 0.05 $ 0.5 $ در 1000 گالن درمان شده در مقایسه، سیستم های MBR، در حالی که ارائه مصرف عالی و مواد مغذی بالاتر است، می تواند با 50٪ کاهش وزن B - B - B - B - کاهش دهد.

برای حذف مواد مغذی معتدل (TN 3 تا 8 میلی گرم / L، TP-1 mg / L)، BNR با ضخامت شیمیایی اغلب مقرون به صرفه ترین است.

عوامل موثر در کاهش اثربخشی هزینه

اندازه و جریان

اقتصاد مقیاس به شدت به گیاهان بزرگتر علاقه مند است.یک گیاه کوچک (1 MGD) ممکن است هزینه های چرخه عمر در هر گالن 2 تا 3 برابر بیشتر از 50 MGD برای همان تکنولوژی باشد.

قیمت های محلی انرژی و شیمیایی

مناطق با نرخ برق بالا ممکن است تعادل هزینه را به سمت گزینه های کم انرژی مانند تالاب یا تالاب های ساخته شده شیب دهد، مناطق با گاز طبیعی ارزان (برای خشک کردن گرما) ممکن است حجم های کم ارتفاع بالاتر از بارش شیمیایی را جبران کنند.

راننده های نظارتی

محدودیت های مجوز رشته ای (به عنوان مثال، خلیج Chesapeake، Everglades فلوریدا، ابتکارات دریاچه های بزرگ) تصویب فن آوری های پیشرفته است.هزینه عدم انطباق (fines، فرمان های رضایت) باید در LCCA 2020 عامل.EPA است.

پیشرفت های تکنولوژیکی

نوآوری هایی مانند حذف نیتروژن کوتاه (کاهش تدریجی با استفاده از باکتری های ammox) و حذف فسفر بیولوژیکی بدون نمک فلزی هزینه ها را کاهش می دهد. مفهوم بازیابی منابع آب آشامیدنی انرژی-Positive کاهش می یابد؛ هزینه های M از طریق تولید بیوگاز، که می تواند انرژی را برای سیستم های BNR جبران کند.

مدیریت و مدیریت ضعیف

بارش شیمیایی می تواند تولید کم هزینه را تا 20 تا 50 درصد افزایش دهد، افزایش هزینه های حمل و نقل و دفع آن اگر درخواست زمین یا محدودیت های آتش سوزی سفت شود، این هزینه می تواند افزایش یابد. BNR به طور معمول کمتر اما بیشتر از لحاظ بیولوژیکی فعال است، نیاز به انجام دقیق دارد.

منابع خارجی برای تجزیه و تحلیل عمیق تر

برای برنامه ریزان شهری که به دنبال اجرای LCCA خود هستند، منابع معتبر زیر ابزار و مطالعات موردی را ارائه می دهند:

نتیجه گیری: تصمیم گیری های غیر سازنده، هزینه

ارزیابی هزینه های چرخه عمر فن آوری های حذف مواد مغذی یک ورزش تمام اندازه نیست، آن نیاز به ارزیابی دقیق از شرایط خاص سایت، اهداف عملکردی و چارچوب های تنظیم کننده است. BNR همچنان یک اسب کار برای بسیاری از شهرداری ها به دلیل تعادل هزینه و عملکرد بهینه شده، اما گزینه های شیمیایی و پیشرفته تصفیه به عنوان محدودیت های لازم است.