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近数十年,随着我国工业的飞速发展、农业氮肥使用量的持续增长、人口不断增加和化石燃料燃烧,使得生态系统中的“氮负荷”不断上升。因此,如何提高城镇生活污水及工业废水处理效率,降低环境氮负荷已成为我国水环境涉氮指标达标的重要手段。而建立更加全面科学的水处理技术与工艺氮负荷去除效果评价.方法,则是优化城镇生活污水与工业废污水水处理技术系统,切实提高氮负荷去除效率的有效保障。本文针对污目前废水氮素评价主要仅限于进出水环节,缺乏对污水处理全过程、全系统地氮素污染去除效率进行综合评价方法的问题,从生命周期评价的角度出发,借鉴N-PRIINT的核心思想,建立用于评价污水-污泥处理系统全过程处理效果的氮足迹评估模型,并运用该模型开展对BNR-MBR、MSBR和MBR这3种污水处理工艺以及BNR-MBR+农业利用(B1)、BNR-MBR+填埋(B2)、BNR-MBR+焚烧(B3)、MSBR+农业利用(MS1)、MSBR+填埋(MS2)、MSBR+焚烧(MS3)、MBR+农业利用(M1)、MBR+填埋(M2)、MBR+焚烧(M3)9种污水-污泥组合处理系统的氮足迹实证研究。本论文研究主要成果如下:(1)基于生命周期评价的视角,建立了不仅包括污水处理系统上下游技术工艺环节,也包括侧向客观存在的管理与支持环节的系统研究边界,建立了污水-污泥处理系统氮足迹评价模型,为从更大尺度上科学评价污水-污泥组合处理氮素去除效率提供了新的思路与有效工具。(2)本文在研究污水处理工艺时发现,在BNR-MBR工艺中,出水氮足迹占69.35%,污泥氮足迹占27.74%,电力氮足迹占2.78%;MSBR工艺中,出水氮足迹占64.44%,污泥氮足迹占33.32%,电力氮足迹占2.06%;、MBR工艺中,出水氮足迹占78.28%,污泥氮足迹占19.73%,电力氮足迹占1.98%。三种污水处理工艺中,进入环境水体的氮足迹占比最大,其次是污泥的氮足迹,再次是电力氮足迹,释放到空气中的氮足迹较少。在进水量相同情况下,对BNR-MBR、MSBR和MBR三种工艺的氮足迹进行了估算研究,结果表明,BNR-MBR处理工艺在保证总氮直接去除率为83.97%时,总氮综合去除率为76.89%,是3种污水处理工艺中向环境排放活性氮负荷最少的工艺。(3)对BNR-MBR、MSBR和MBR三种工艺的氮足迹进行了估算研究,结果表明,3种污水处理工艺中,总氮直接去除率都高于总氮综合去除率,这意味着3种技术工艺组合去除污水中的氮素的同时,向环境释放了新的活性氮。同时,MSBR工艺的总氮直接去除率高于MBR工艺,但总氮综合去除率却低于MBR工艺。这是因为MSBR工艺中,进水的总氮浓度较低,为50.3mg/L,进水氮足迹较低,致使MSBR处理过程中释放到环境中的氮足迹与进水氮足迹的比值较大。因此,在处理总氮浓度较低的污水时,总氮综合去除率会比总氮直接去除率低更多。(4)对 BNR-MBR+农业利用(B1)、BNR-MBR+填埋(B2)、BNR-MBR+焚烧(B3)、MSBR+农业利用(MS1)、MSBR+填埋(MS2)、MSBR+焚烧(MS3)、MBR+农业利用(M1)、MBR+填埋(M2)、MBR+焚烧(M3)9种污水-污泥处理技术系统的氮足迹进行了估算研究,并对释放到环境中的环境影响因子潜值进行比较,结果表明,由于BNR-MBR污水处理工艺在处理过程中会产生较多的温室气体N20,因而BNR-MBR组合工艺处理系统对全球变暖的潜在影响较大;由于填埋处置技术过程中产生大量NH3,故使用该技术的组合处理系统在酸化和营养化的潜在环境影响较大。本文通过污水-污泥处理系统的氮足迹模型构建及实证研究,一方面进一步完善了污水-污泥处理系统真实氮排放以及环境污染贡献度的科学定量评价理论方法体系;另一方面也可为我国实际污水-污泥处理系统新技术优选、现有工艺组合的优化提供了新颖的评估和管理决策支持工具。