基于能值的两个自来水供水系统环境可持续性研究

发布时间：2020-04-15 03:59

【摘要】：随着人口的快速增长和城市化的日益加剧,城市自来水的需求量也随之剧增。为满足供水需求,城镇自来水厂作为市政重要的基础设施之一而快速发展起来。在国家社会经济持续中高速发展和节能减排的双重背景下,充分做好节能减排以实现经济发展与环境改善双赢仍是“十三五”及“十二五”后需延续的工作。而供水系统在大大推动中国社会经济发展的同时,也带来了相应的资源环境问题,并对我国社会经济发展造成了相应的影响,进而对整个社会的可持续发展造成影响。因此,对整个供水系统的资源效率、环境影响和可持续性进行评估有着重要的现实意义和理论价值。在众多评估方法中,由于能值分析考虑了自然环境资源和人类活动对系统的影响,可将系统各生态流(物质流、能量流、货币流、劳务流等)中所有类型和性质的投入转化为统一的客观标准(太阳能值)进行分析,因而被广泛用于评价城镇供水系统等复合工业系统的综合绩效。但污染物的排放影响在经典能值分析方法中未被考虑,所以需根据研究系统的自身特征对其进行改进。本研究基于能值分析方法,结合自来水供应系统的特点,对经典能值分析进行了改进,考虑了污染物排放的影响;同时,把污染物稀释法、生态指标-99、伤残调整寿命年(DALY)以及土地占用法与能值分析相结合,对污染物排放影响进行定量分析。由此,本文提出了改进的能值指标体系,以更全面、更系统的评价江苏某供水厂(A厂)和山东某供水厂(B厂)的资源能源效率、环境和经济影响及综合绩效。研究结果表明:(1)从能值流分析结果可知,A厂的当地免费可更新能值投入、购买的可更新能值投入和购买的不可更新能值投入占A厂总能值投入的比例分别为34.39%、4.47%和61.13%。其中,就购买的不可更新输入而言,贡献最大的是火电,其次是运行费用和聚合氯化铝;B厂的当地免费可更新能值投入、购买的可更新能值投入和购买的不可更新能值投入占B厂总能值投入的比例分别为41.19%、3.05%和55.76%。其中,就购买的不可更新输入而言,贡献最大的是聚合氯化铝,其次是火电和运行费用。总之,除原水外,均是火电、聚合氯化铝和运行费用这三种投入所占比例最大。且A厂的不可更新能值输入所占比例大于B厂。(2)基于12.00E24sej/a这一能值基准,A厂生产的自来水的单位能值是7.13E11sej/m~3,B厂生产的自来水的单位能值是1.64E12sej/m~3。即A厂与B厂相比,A厂具有相对较高的资源利用效率。(3)从污染物排放影响来看,就A厂而言,其生态服务与经济损失分别占其总排放影响的5.45%、94.55%。其中,67.36%的生态服务源于对水体污染物的稀释过程;79.48%的经济损失来自烟尘对人体健康的影响。就B厂而言,其生态服务与经济损失分别占其总排放影响的27.04%、72.96%。其中,55.29%的生态服务源于对气体污染物的稀释过程;35.69%的经济损失来自烟尘对人体健康的影响。(4)从能值指标计算结果可得,与A厂相比,B厂具有相对小的环境影响、高的经济效益和高的可持续发展水平。(5)污染物的排放影响轻微地降低了A、B两厂的经济效益、增加了它们的环境负载,最终在一定程度上削弱了它们的可持续性。相对而言,A厂绩效受到的影响程度更大。(6)通过对A、B两厂的具体净水工艺的分析得知,我们可选取水力混合的方式,同时向水中投加适量的高锰酸钾,使系统能值输入结构得以优化,综合性能得以提高。根据上述结论,本研究提出以下建议:(1)优化净水技术;(2)加强能源管理;(3)优化能源结构;(4)加强对间接污染源的污染减排管理。
【图文】：

路线图,研究技术,路线图

研究技术路线图

净水工艺,技术,浊度,去除量

图 2A 厂净水工艺技术图Fig.2 The technological craft of water purification system for plant A表 1A 厂进出水浓度及污染物年去除量Table 1 Influential concentration, effluent concentration, and the quantity of pollutants eliminatedper year for plant A项目铁(mg/L) 锰(mg/L) 铝(mg/L) 石油(mg/L) 浊度a(mg/L)进水浓度 0.76 0.13 0.708 1.61 117出水浓度 0.3 0.1 0.2 0.05 3污染物消除量 (g/a) 1.68E+07 1.10E+06 1.85E+07 5.69E+07 4.16E+09注：原水量=100000m3/d×365d/a×1000L/ m3=3.65×1010L/a；出水满足生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）；a根据文献[13]，NTU 是浊度的单位，1NTU 的含义：在散射浊度仪垂直测量散射光的条件下，1升水中含有 1mg 福尔马肼聚合物[13]。所以，这里用该聚合物的去除量来表示水体的浊度。
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU991

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