核心问题
来自点源和非点源的高氮和磷负荷影响水质。限制养分排放的计划侧重于接收水的水质，同时在很大程度上忽略了对空气质量和其他因素的相应影响。本研究介绍了三重底线方法的结果，该方法在决策过程中考虑环境，经济和社会效益，以实现更可持续的解决方案。
02研究背景和内容
越来越多的污水处理厂需要改进其处理工艺，以满足较低的污水营养(氮、磷)排放限制。工业界越来越意识到，实现这些目标的成本正在上升，主要是通过增加供水和排水费用来满足成本需求。他们还关注可持续性、气候变化以及水质改善的成本和效益。
本研究的重点是废水处理厂的可持续性，采用更先进的处理技术，以满足日益严格的营养限制。目的是确定在改善营养物质去除水平的可持续性影响超过水质改善的好处时，是否达到了收益递减的点。
本研究采用5个不同的处理系列，对相同水量的10 MGD进行处理，以达到从CBOD去除方式(一级)到其它4种不同的出水养分(分别为2级(8mg N/L)的处理指标。1 mgP/L)至最严格水平5(<2mg N/L，<0.02mgP/L)。
鉴于可持续性是一个广泛的术语，该研究评估和讨论了该行业可持续性的三个公认的好处，特别强调环境和经济效益，因此关注以下变量：温室气体(GHG)排放，反映潜在的水质指标藻类生长，投资和运营成本，能源消耗以及化学品，天然气或柴油等消耗品。
各处理水平对应的温室气体排放量和藻类产量
一级处理标准-常规二次处理(无养分去除要求)
二级治疗标准-生物营养去除(BNR)，TP1mg/LTN8mg/L
3级治疗标准 – 增强营养素去除(ENR)，TP0.1-0.3mg / LTN4-8mg / L.
四级处理标准-极限处理工艺(批)，tp<0.1mg/ltn3mg/l
5级加工标准-反渗透(RO)，TP<0.02mg/LTN2mg/L
03结果和结论
本研究发现，利用点源处理技术和现有的非点源最佳管理措施(BMP)，可以更好地实现水质的可持续改善。与严格关注源排放和要求四、五级处理相比，采用非点源BMP的三级或四级处理更可持续，并能达到类似的效果。
温室气体排放结果表明，收益递减处于4级(3mgN / L，0.1mgP / L)处理标准。温室气体排放量从1级稳定增加到4级，然后从4级到5级，温室气体排放量增加了65%，但排放的养分负荷仅下降了1%。温室气体排放的主要贡献者是与能源有关的活动，如曝气，泵送，混合等。由于需要更严格的营养目标，因此除了生物养分去除之外的化学处理，与化学品使用相关的温室气体排放将增加。
由于污水中的营养物去除是为了改善水质和减少受纳水体中藻类生产的富营养化，因此我们使用了一个替代参数，即潜在藻类生产，来评估水质改善情况。产生100磅藻类需要7.2磅氮和1.0磅磷。根据这一关系，藻类产量的减少表现为N或P减少的函数。结果表明，处理水平由1级改为3级时，潜在藻类产量下降了近95%，处理水平由3级改为5级时，潜在藻类产量下降了4%，温室气体排放量几乎翻了一番。
从一级到二级，项目总投资成本增加了约1/3。成本从1级增加到5级以上(本报告中项目的总投资成本指新建工厂的费用)。处理水平之间业务费用的增加比项目总投资成本的增加更为显著：从第1级到第5级，增幅超过五倍。
虽然温室气体排放和污水处理费用都将在实施除肥过程中增加，但在污水处理厂实施养分去除仍将带来以下好处：
降低BOD / TSS放电负荷。
提高微量有机物和重金属的去除率。
改善水质有利于下游用户和生态系统生境，特别是在生物多样性和富营养化方面。
04管理和政策建议
采用更广泛的研究方法，包括非点源的最佳管理方法，全面考虑接收水体的营养负荷，比单纯考虑污水处理厂标准的提高更为经济。因此，建议在国家或地方一级制定一份监管框架文件，同时考虑到点源和非点源水源的水质保护和温室气体排放管理。
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