保護水質における栄養素除去の重要な役割

地方自治体の排水排出物からの過剰な窒素およびリンは水ボディの受ける排卵の第一次運転者で、有害なalgalの咲くこと、低酸素および生態系の低下に導きます。市街の排水処理植物(WTP)は総窒素(TN)および総リン(TP)のための厳しい流暢な限界を達成する規制圧力を高めることの下のです。適切な栄養素の取り外しの技術の選択は環境の衝動だけでなく、また重要な決定は維持のための費用を削減します。

主要な栄養素除去技術を理解する

生物的栄養素除去(BNR)システム

変更された Ludzack-Ettinger (MLE) プロセス、A2O (An嫌気性-Anoxic) およびバッチ炉(SBRs)を配列する BNR プロセスは、窒素およびリンを変換し、取除くために自然に発生する微生物に頼ります。窒素の取り外しは硝酸塩およびdenitrification によって、高められた生物リンの取り外し(EBPR)の使用中、高められた生物リン酸塩のaccumulating の有機物が通常注入されるか、生物は注入の下の生物を要求します。 NRR は、精密なゴムおよびゴムの除去の注入の注入の下の物質を要求します。

化学沈殿物

化学的添加(例えば、アルミ、フェール塩化物、ライム)は、リン除去のための一般的な方法である。金属塩は、溶性リン酸塩と反応し、その溶解または濾過または濾過される溶性析出を形成する。このアプローチは、リン研磨またはより小さい植物に使用されます。化学飼料システムのための資本コストは比較的低く、進行中の化学調達、貯蔵、および増大汚泥の生産は、実質的な運用コストを表しています。

高度なろ過技術

砂フィルター、膜バイオリアクター(MBR)、布媒体フィルタ、ディスクフィルタを含むTertiary ろ過システムが、高品質の効果をもたらします。MBRsは、臨床ろ過と生物学的治療を組み合わせ、ほぼ細菌フリーの効果をもたらしますが、高資本およびエネルギーコストで生産しています。布とディスクフィルタは、しばしば、リンを低レベルに下げる二次処理後に改装されます。

新興・非伝統技術

湿原、アルガルターフスクラブバー、イオン交換メディアは、分散型または小規模なシステムで栄養研磨の利益を上げています。 これらのアプローチは、低エネルギー消費量を提供することができますが、より大きな土地のフットプリントを必要とし、気候や積み込みに応じて可変的な性能を持つことができます。

総合ライフサイクルコスト分析(LCCA)のコンポーネント

堅牢なLCCAは、主要な機器の20〜40年、技術の設計寿命を左右するコストを全て直接的にキャプチャします。 主なコストカテゴリは次のとおりです。

  • [資本支出(CAPEX):[[]]]デザイン、機器調達、建設、インストール、および初期起動コスト。 市民作品(タンク、バウンス)、プロセス機器、配管、電気、制御が含まれています。
  • []操作性支出(OPEX):[]]エネルギー消費量(ブロワー、ポンプ、ミキサー)、化学使用量(炭素供給源、凝固剤)、労働(オペレータ、メンテナンススタッフ)、廃棄物処理(汚泥処理および輸送)。
  • [メンテナンスと修理:[]]]ルーチン予防保守、部品交換(例えば、膜、ディフューザー、バルブ)、および主要なオーバーホール。膜システムの場合、交換サイクルは5〜10年ごとに重要なコストドライバーになることができます。
  • []廃炉および終末期の生活:[[]廃炉装置、有害物質の処分、およびサイトを回復するコスト、および残りの値または救済。
  • 環境・社会コスト:[カーボンフットプリント、温室効果ガス排出量(N2Oの脱硝)、水再使用値、コミュニティ受け入れの可能性。

比較ライフサイクルコスト:BNR対化学対上級ファイト

数多くの研究と実世界プロジェクトデータにより、技術クラスを横断する比較的外観が実現します。水研究財団による2020年分析では、従来のBNR(MLEプロセスなど)が10 MGDプラントに対して、純現物値(NPV)のライフサイクルコストは、25年以上にわたり化学的降水システムよりも約20～30%下がり、主に化学的および汚泥処理コストが低下するという指摘が発表されました。しかし、BNRは、タンクおよび制御のための高い初期資本が必要です。

非常に低いリンの限界(例えば、< 0.1 mg/L TP)のために、高度のろ過は必要になります。 化学付加と結合されるディスク フィルターは容量のガロンごとの$0.5-$1.0のCAPEXでこれらのレベルを達成できます、年次O&Mの費用は扱われる1,000ガロンごとの$ 0.05–$ 0.10。 対照的に、MBRシステムは優秀な栄養素の取り外しおよび膜の分離を提供し、費用を50%-100%より高いエネルギー消費とよりよりよりよりよりよりよりよりよりよりよりより大きい、MBRを、および多く持っています。 80%はより小さい資源を節約できます。

キーのテイクアウト:]適度な栄養素の取り外し(TN 3–8 mg/L、TP 0.5–1 mg/L)のために、化学磨くことのBNRは頻繁に最も費用効果が大きいです。超低い限界のために、高度のろ過および膜はより高いライフサイクルのコストを運ぶ必要が。

コストの有効性に影響を与える要因

プラントサイズとフローバリエーション

大規模で大きな植物のエコノミエ。小さな植物(1 MGD)は、同じ技術のための50 MGD施設よりも2〜3倍のコストを1ガロンライフサイクルあたりのコストを持つかもしれません。 ピーク要因と希釈の流れの変化もサイジングとコストに影響を与えます。

地域エネルギー・化学価格

高電力率の地域は、ラグーンや湿原などの低エネルギー代替物に対するコストバランスを傾けることがあります。逆に、安価な天然ガス(熱乾燥用)のある領域は、化学降水からより高い汚泥量を相殺する可能性があります。

規制ドライバ

厳格な許可限界(例えば、チェサピークベイ、フロリダ・エバーグレーズ、グレート・レイクス・イニシアチブ)は、高度な技術の採用を強制します。非コンプライアンス(罰金、同意の法令)のコストはLCCAに要因である必要があります。EPAの2020栄養素削減計算機は、避けられた環境損傷の面で栄養素除去の利点を推定するのに役立ちます。

技術開発

短カット窒素除去(アナモックス菌を用いた分解)や、金属塩を含まない生物学的リン除去などのイノベーションはコストを削減します。エネルギー陽性水資源回収施設のコンセプトは、バイオガスコジェネレーションによるO&Mコストを削減し、BNRシステムにエネルギーを相殺できます。

汚泥管理・処分

化学物質の沈積物は、20〜50%の汚泥の生産を増加させ、運搬量と処分コストを上げることができます。土地のアプリケーションや焼却制限がきつくと、このコストはエスカレートすることができます。 BNRは、通常、より少ないしかし、より生物学的に活性汚泥を生成し、慎重に処理を必要とする。

より深い分析のための外部リソース

自治体のプランナーがLCCAを実践しようとすると、次の定性情報源は、ツールとケーススタディを提供します。

結論: 情報に基づいたコスト効果の高い意思決定

栄養除去技術のライフサイクルコストを評価することは、ワンサイズフィットオールのエクササイズではありません。サイト固有の条件、性能目標、および規制枠組みの詳細な評価が必要です。BNRは、コストとパフォーマンスのバランスのために多くの自治体の作業員を残していますが、化学的および高度なろ過オプションは、制限がきつくにつれて必要です。エネルギー、化学物質、維持、汚泥管理、および将来の傾向における要因が、自治体の意思決定は、長期にわたる投資を保証しながら、長期にわたる品質を保証することができます。