【摘 要】
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进水碳源浓度和可生化性降低在近几年普遍困扰着我国城镇污水处理厂的运行。接收适量的食品废水能够在提高污水厂进水碳源浓度和改善可生化性的同时节约资源并降低由不必要的能源消耗引起的温室气体排放,但这与相关的工业废水排放标准相违背。目前生态环境部仅允许啤酒生产企业与城镇污水厂以签订书面合同的方式约定啤酒废水污染物排放浓度,来缓解污水厂进水BOD5浓度低等的问题。但由于缺乏理论参考和高效的评估手段来明确啤酒
【基金项目】
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深圳职业技术学院配套项目（难降解电镀废水精准预氧化-生物强化技术及微生物代谢机制研究,6020320003K）； 广东省教育厅项目（城市智慧水污染防治技术开发中心,2019GGCZX007）；
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进水碳源浓度和可生化性降低在近几年普遍困扰着我国城镇污水处理厂的运行。接收适量的食品废水能够在提高污水厂进水碳源浓度和改善可生化性的同时节约资源并降低由不必要的能源消耗引起的温室气体排放,但这与相关的工业废水排放标准相违背。目前生态环境部仅允许啤酒生产企业与城镇污水厂以签订书面合同的方式约定啤酒废水污染物排放浓度,来缓解污水厂进水BOD5浓度低等的问题。但由于缺乏理论参考和高效的评估手段来明确啤酒废水纳管给污水厂带来的潜在出水超标风险、具体效益以及啤酒废水纳管的最优浓度、水量等,该措施没有得到广泛的应用。考虑到A~2O工艺对污水碳源浓度与可生化性较为敏感且应用广泛,本研究基于GPS-X污水处理工艺仿真模拟平台,参考广东省某污水厂实际A~2O工艺建立了A~2O工艺仿真模型,研究了A~2O工艺对于由溶解惰性物质升高引起的低BOD5/COD（B/C）污水冲击的承载能力。根据实际啤酒生产企业的啤酒废水特性数据,模拟了A~2O工艺接收具有啤酒废水特性的污水作为外加碳源的场景,并分析了接收具有啤酒废水特性的污水在出水水质、经济效益、温室气体减排三方面对A~2O工艺产生的影响。本研究有结论如下:（1）尽可能地使用实际工艺工况的真实值和合理的进出水数据有助于构建接近实际的高质量模型并降低模型校正难度。在分析的189个参数中,有25个参数对观测指标敏感。单一采用稳态校正的方式校正模型参数是存在一定局限的,对在实际中频繁波动的参数进行动态校正可以显提升模拟曲线与实际值的拟合程度。（2）模拟的A~2O工艺在受到由溶解惰性物质含量升高引起的低B/C污水持续冲击或随机冲击时,出水的氨氮、BOD5没有超标的风险,而出水TN、TP、COD会依次出现超标现象。合理降低好氧池溶解氧浓度并增加甲醇投加量可以降低A~2O工艺出水TN、TP的超标率。在一定的工艺运行条件下,出水TN、TP的最低超标率低于COD的超标率,因此将一定的出水COD超标率作为A~2O对低B/C污水冲击的承载极限是合理的。若以《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准设置出水限制,将5%的出水COD超标率作为A~2O对低B/C污水冲击的承载极限,当31天中污水的总COD中溶解惰性COD占比（frsi）和B/C分别稳定维持在0.133和0.332时,或有25天污水的frsi和B/C分别为0.136和0.330,或有20天污水的frsi和B/C分别为0.143和0.328时,或有15天污水的frsi和B/C分别为0.151和0.324时,或有10天污水的frsi和B/C分别为0.161和0.319,或有5天污水的frsi和B/C分别为0.189和0.308时,模拟的A~2O工艺对污水的处理能力到达极限。（3）接收一定量的啤酒废水可以有效提升进厂污水的BOD5浓度和污水的可生化性。接收本研究中的1200 m~3/d啤酒废水即可满足模拟的A~2O工艺脱氮除磷的碳源需求且各出水指标浓度均符合一级A标准。随着啤酒废水流量增加2700m~3/d（即接收啤酒企业全部的啤酒废水）,出水的COD、BOD5、氨氮、TN分别出现了小幅度的上升,但各出水指标依旧没有超过一级A标准。以甲醇为碳源的A~2O工艺具有略高的TN去除率和更低的污泥产量。以1200 m~3/d和2700m~3/d的啤酒废水作为碳源可分别在模拟时间段内（31天）节约20.10万元（0.05元/m~3）和15.75万元（0.04元/m~3）的A~2O工艺污水处理成本并减少734.7 t CO2e（0.175kg CO2e/m~3）和566.0 t CO2e（0.135 kg CO2e/m~3）的温室气体排放。使用适量啤酒废水作为碳源不仅可以避免使用甲醇带来的化石源温室气体排放,还能降低A~2O工艺的CH4和N2O的排放量。本研究可为污水厂接收啤酒废水作为碳源提供新的评估手段和理论参考,促进这一措施的推广应用以加快对于更多种类的食品废水排放政策修订的进程。
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