CN116957200A - 污水处理厂尾水人工湿地的成本及碳足迹核算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及生态环境保护技术领域,尤其涉及污水处理厂尾水人工湿地的成本及碳足迹核算方法;包括以下步骤:S1、确定污水处理厂提标情景方案;S2、进行人工湿地的区域尺度土地适宜性分析;S3、进行人工湿地建设耗材计算和人工湿地运行温室气体排放计算,进行区域尺度人工湿地建设和运行期间碳足迹逐厂计算,同时根据建筑耗材的计算得到人工湿地生命周期经济成本的结果;S4、对人工湿地生命周期经济成本和环境成本进行结合,得到总成本;S5、通过总成本调整区域污水处理厂的日碳排放量;有利于开展高分辨率的区域模拟,有利于辅助污水处理厂日碳排放量和人工湿地成本之间的调控。
Description
技术领域
本发明涉及生态环境保护技术领域,尤其涉及污水处理厂尾水人工湿地的成本及碳足迹核算方法。
背景技术
我国为世界上的人口最大国,拥有世界上最庞大的工业体系,我国经历了前所未有的快速城市化和工业化进程,然而,由于过去几十年我国在经济快速增长下对环境问题的忽视,现在的水环境问题严重阻碍了我国的进一步发展。我国正处于向生态友好型可持续发展和循环经济战略的转变中,污水处理厂是追求可持续水循环和改善水质的关键基础设施。作为一种重要的基础设施,污水处理厂再过去几十年中发展迅速,其尾水水质对地表水环境的影响也愈发重要。污水处理厂的大量排放直接影响了地表水环境,需要进一步提高其排水标准,尾水人工湿地运行成本低、管理维护简便,作为一种高效和可持续的生态处理技术,已被证明是传统废水处理工艺提标改造的潜在方案。
评估改善水质措施的环境和经济效益是提出具有成本效益污染控制政策的先决条件。环境影响可以通过生命周期评价(Life cycle assessment,LCA)对项目的整个生命周期进行量化。作为LCA的对应方法,生命周期成本(Life cycle costing,LCC)是一种评估产品在整个生命周期内所有成本的方法。现有的尾水湿地成本和碳足迹核算技术基于具体工程清单的搜集进行成本分析和碳足迹核算,难以在规划过程中对区域尺度的污水处理厂提标改造进行计算和分析,不能提供区域尺度科学全面的决策依据。
因此,亟需提供污水处理厂尾水人工湿地的成本及碳足迹核算方法,相对于现有技术,开展高分辨率的区域模拟,用于辅助污水处理厂日碳排放量和人工湿地成本之间的调控。
发明内容
本发明解决现有技术存在的技术问题,本发明提供了污水处理厂尾水人工湿地的成本及碳足迹核算方法。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
污水处理厂尾水人工湿地的成本及碳足迹核算方法,包括以下步骤:
S1、确定污水处理厂提标情景方案,提标情景方案包括多种综合情景方案,综合情景方案根据情景目标和土地利用情景排列组合而成;
S2、进行人工湿地的区域尺度土地适宜性分析;
S201、计算建造人工湿地需要的土地面积;
S202、设定每个污水处理厂周围用于建设人工湿地的土地类型、土地斑块面积和地形条件,形成污水处理厂周围的土地利用图和坡度图;
S203、在以污水处理厂为中心、一定距离为半径的区域内设置若干缓冲区,将污水处理厂的高程赋值给各个缓冲区,并进行欧式分配计算,形成污水处理厂的可用缓冲区图;
S204、根据每个污水处理厂的可用缓冲区图、土地利用图和坡度图来确定每个污水处理厂周边建设人工湿地的区域和面积,将每个污水处理厂周边建设人工湿地的面积划分为多个HFCW-VFCW串联单元,多个HFCW-VFCW串联单元同时运行;
S3、通过人工湿地建设模型和运行模型,进行人工湿地建设耗材计算和人工湿地运行温室气体排放计算,并将计算结果输入生命周期评价模型openLCA软件的python模式中,分别在多个综合情景方案下进行区域尺度人工湿地建设和运行期间碳足迹逐厂计算。
进一步地,建筑耗材计算清单包括土方工程量、侧墙建设工程量和人工湿地基质消耗量。
更进一步地,土方工程工程量通过下式计算得出:
CWQ=1.5×Amax
上式中,CWQ表示土方工程成本;Amax表示用污染物削减负荷和表面水力负荷计算人工湿地面积的最大值。
更进一步地,侧墙建设工程量包括侧墙混凝土消耗量和侧墙钢筋消耗量;侧墙混凝土消耗量、侧墙钢筋消耗量分别通过下式计算得出:
QC=310×0.2×1.5×2360×n
QS=310×1.5×30n
上式中,QC表示侧墙混凝土消耗量;QS表示侧墙钢筋消耗量;n为HFCW-VFCW单元的数量。
更进一步地,HFCW单元和VFCW单元都由进水区、过滤区和出水区组成,而进水区、出水区都由砾石粗层组成,过滤区都由陶粒、火山岩、砾石细料组成,人工湿地基质消耗量由HFCW单元进水区及出水区砾石粗层的消耗量、HFCW单元过滤区陶粒的消耗量、HFCW单元过滤区火山岩的消耗量、HFCW单元过滤区砾石细料的消耗量、VFCW单元进水区及出水区砾石粗层的消耗量、VFCW单元过滤区陶粒的消耗量、VFCW单元过滤区火山岩的消耗量、VFCW单元过滤区砾石细料的消耗量组成。
进一步地,人工湿地在运行期间排放的温室气体包括CH4和N2O两种,人工湿地运行温室气体排放通过下式计算得出:
上式中,m表示CH4和N2O的输出总量;EF表示排放因子;ci表示进口污染物浓度;co表示出口污染物浓度。
进一步地,建造人工湿地需要的土地面积通过下式计算得出:
Amax=Q×SN
上式中,Amax表示用污染物削减负荷和表面水力负荷计算湿地面积的最大值;Q表示设计流量;SN表示参数最大值;NA表示污染物削减负荷,污染物削减负荷根据化学量需氧量、氨氮、总氮和总磷计算;Si表示进水污染物浓度;So表示出水污染物浓度;q表示水力负荷。
污水处理厂尾水人工湿地的成本核算方法,包括以下步骤:
S1、进行人工湿地碳足迹核算,S1步骤采用上述中任一项所述的污水处理厂尾水人工湿地的碳足迹核算方法;
S2、根据建筑耗材的计算得到人工湿地生命周期经济成本的结果;
S3、对人工湿地生命周期经济成本和环境成本进行结合,得到总成本;
S4、将总成本划分为三个等级,即第一等级、第二等级、第三等级,第三等级金额大于第二等级金额大于第一等级金额;当总成本小于等于第一等级,不需要对区域污水处理厂日碳排放量进行调整;当总成本大于第一等级小于等于第二等级,则对区域污水处理厂日碳排放量调整为减少后进行排放;当总成本大于第二等级小于等于第三等级,则对区域污水处理厂日碳排放量调整为减少/>后进行排放;当总成本大于第三等级时,对区域污水处理厂日碳排放量调整为减少/>后进行排放。
进一步地,环境成本通过对环境评估结果进行货币化计算得出,计算公式如下:
上式中,CLCA表示环境评估结果的货币值,也为环境成本;mi表示第i个环境损害类别的转换系数,当环境损害类别为人类健康时,mi=m1=689760元,当环境损害类别为生态系统时,mi=m2=448344元,当环境损害类别为自然资源时,mi=m3=1;EDi表示第i个损害类别的环境评价结果;
环境评价结果的货币化值与人工湿地生命周期经济成本通过下式进行整合:
FC=CLCA+CLCC
上式中FC表示总成本,CLCC表示人工湿地生命周期经济成本。
进一步地,与/>之间满足下式:
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
(1)通过对不同排水标准方案的人工湿地进行环境和经济成本的核算,再通过环境和经济成本设定不同的处理方案,从而有效的提高污水处理的综合生态环境效益,有利于生态文明理念。
(2)本发明利用人工湿地进行污水处理厂尾水提标潜在经济成本和碳足迹进行区域尺度核算的方法,将高分辨率的空间分析、精细化尾水湿地建设模型与批量生命周期评价进行结合,可以实现大尺度高分辨率的尾水湿地成本核算,可以为区域规划和环境管理提供更科学精细的依据。
(3)本发明结合进水出标准、气候条件、人工湿地处理能力等参数,建立了多情景人工湿地面积计算模型,并通过缓冲区划定、欧几里得距离分析改进了污水处理厂尾水湿地的土地适宜性分析技术,实现了区域尾水湿地的土地冲突分析和多情景精确模拟。
附图说明
图1是本发明的方法流程图。
图2是本发明HFCW-VFCW串联单元的示意图。
图3是本发明HFCW单元基质示意图。
图4是本发明VFCW单元基质示意图。
具体实施方式
下面将结合附图说明对本发明的技术方案进行清楚的描述,显然,所描述的实施例并不是本发明的全部实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明的保护范围。
如图1所示,本发明提供污水处理厂尾水人工湿地的碳足迹核算方法,包括以下步骤:
S1、确定污水处理厂提标情景方案:考虑水生态环境保护对日益增长的污水处理能力的需求,首先从国家一级B、国家一级A及地方的新标准(接近地表水四类、接近地表水三类)中选择一个或多个不同水平的城镇污水处理厂污染物排放标准作为污水处理厂提标改造的情景目标;同时考虑不同土地管控政策要求,从耕地、林地、草地、灌木丛地、坑塘和裸地中选择一个或多种土地利用类型作为土地征用目标设定土地可用性情景,结合以上标准情景和土地情景设定多个综合情景方案,综合情景方案数量通过下式计算得出:
综合情景方案=a×b
上式中,a表示污水处理厂提标改造的情景目标数量,b表示为土地征用目标设定的土地可用性情景数量。
S2、进行人工湿地的区域尺度土地适宜性分析。
S201、根据每个污水处理厂出水水质和升级目标,计算建造人工湿地需要的土地面积。人工湿地的表面积可根据化学需氧量、氨氮、总氮、总磷等主要污染物削减负荷和表面水力负荷分别计算,并取上述两者计算结果的最大值作为建造人工湿地需要的土地面积。
(1)采用污染物削减负荷计算湿地面积,通过下式表示:
上式中,A表示所计算出的湿地表面积,单位为m2;NA表示污染物削减负荷(以化学量需氧量(COD)、氨氮、总氮和总磷计算),单位为g/(m2×d);Q表示设计流量,单位为m3/d;Si表示进水污染物浓度,单位为g/m3;So表示出水污染物浓度,单位为g/m3。
(2)采用表面水力负荷计算人工湿地面积,通过下式表示:
上式中,q表示水力负荷,单位为m3/(m2×d)。
为了满足人工湿地去除污染物的土地需求,本发明去两种表面积计算的最大值。
Amax=Q×SN
上式中,SN表示参数最大值,单位为(m2×d)/m3;Amax表示用污染物削减负荷和表面水力负荷计算湿地面积的最大值,单位为m2。
S202、设定每个污水处理厂周围可用于建设人工湿地的土地类型、面积和分布距离:
(1)设定土地类型:不同利用情境下,包含一种以上的土地类型(耕地、林地、草地、灌木丛地、坑塘和裸地);例如利用情景一,对应土地类型为耕地、林地、草地、裸地,利用情景二,对应土地类型是林地、草地、裸地,形成污水处理厂周围的土地利用图。
(2)地形条件:设定坡度最大值为8°~12°之间,设定绝对高程不超过污水处理厂,形成污水处理厂周围的坡度图。
(3)土地斑块面积:考虑到人工湿地的单元建设面积,设定每个土地斑块的面积大于0.01km2。
S203、基于考虑人工湿地和污水处理厂之间的距离造成的管网建设成本问题,以污水处理厂为中心、半径为5-10km的区域内设置3-10个缓冲区,将污水处理厂的高程赋值给各个缓冲区,形成污水处理厂周围的可用缓冲区图,并使用欧几里得距离函数,在土地冲突的情况下利用地理空间模型将最近污水处理厂的高程特征值赋予缓冲区重叠地块;通过arcGIS软件进一步叠加区域土地利用图、可用缓冲区图和坡度图,获得各个污水处理厂周边适宜建设人工湿地的区域和面积。
S204、将人工湿地所需面积与不同距离缓冲区的可用土地面积进行比较,设定各个污水处理厂周边建设人工湿地的适宜性以及距离,由于可以建设人工湿地的面积往往比较大,所以将可以建设人工湿地的面积划分为多个HFCW-VFCW串联单元同时运行,如图2所示,HFCW单元的尺寸为长50m、宽35m、高为1.5m,VFCW单元的尺寸为长40m、宽30m、高1.5m,HFCW-VFCW串联单元的数量通过下式计算得出:
n=[Amax/1750,Amax/1200]max
上式中,n表示HFCW-VFCW串联单元的数量。
S3、进行人工湿地生命周期成本和碳足迹核算:建立人工湿地建设模型和运行模型,从而计算人工湿地建设和运行阶段的材料消耗和温室气体排放,通过openLCA软件的python模式构建批量整编模型计算出多种情景下人工湿地建设和运行20年的数据清单。
S301、建设耗材计算,人工湿地的建设清单分为4组:土方工程量、侧墙建设工程量、基质和其他,具体地说:
(1)土方工程量通过下式计算得出:
CWQ=1.5×Amax
上式中,CWQ表示土方工程,单位为m2;Amax表示用污染物削减负荷和表面水力负荷计算湿地面积的最大值,单位为m2。
(2)侧墙混凝土消耗量通过下式计算得出:
QC=310×0.2×1.5×2360×n
上式中,QC表示侧墙混凝土消耗量,单位为kg,n为HFCW-VFCW单元的数量,单位为个。
(3)侧墙钢筋消耗量通过下式计算得出:
QS=310×1.5×30n
上式中,QS表示侧墙钢筋消耗量,单位为kg;n为HFCW-VFCW单元的数量,单位为个。
(4)人工湿地基质消耗量:
如图3所示,HFCW单元尺寸为50m×35m×1.5m,设计水深为1.4m,填料分为三部分:进水区、过滤区和出水区,进水区和出水区由粒径为16-32mm的相同的砾石粗层组成;过滤区的填充为陶粒、火山岩和砾石细料,过滤区的陶粒、火山岩和砾石细料的体积比为1:1:2,粒径为5-15mm;HFCW单元的孔隙率设为0.45。
如图4所示,VFCW单元的尺寸为40m×30m×1.5m,水深设为1.4m,填料分为三部分:进水区、过滤区和出水区,进水区和出水区由粒径为8-16mm的相同的砾石粗层组成;过滤区的填料包括陶粒、火山岩和砾石细料,过滤区的陶粒、火山岩和砾石细料的体积比为1:1:2,粒径为5-15mm;VFCW单元的孔隙率设为0.45。
HFCW单元、VFCW单元的基质消耗量具体通过下式计算得出:
上式中,表示HFCW单元进水区及出水区砾石粗层的消耗量,/>表示HFCW单元过滤区陶粒的消耗量,/>表示HFCW单元过滤区火山岩的消耗量,/>表示HFCW单元过滤区砾石细料的消耗量;/>表示VFCW单元进水区及出水区砾石粗层的消耗量,/>表示VFCW单元过滤区陶粒的消耗量,/>表示VFCW单元过滤区火山岩的消耗量,/>表示VFCW单元过滤区砾石细料的消耗量,消耗量的单位都为kg;n表示HFCW-VFCW串联单元的数量,单位为个。
(5)其他:包括被用来作水分配器的PVC管材、被用来作防渗层的土工膜、在寒冷地区用来进行导热的钢板、运输成本。
S302、人工湿地运行温室气体排放计算,人工湿地在运行期间排放的温室气体包括CH4和N2O两种,具体通过下式计算得出:
上式中,m表示CH4和N2O的输出总量,单位为kg/m3;EF表示排放因子;ci表示进口污染物浓度,单位为mg/L;co表示出口污染物浓度,单位为mg/L。
S303、将上述建设耗材计算结果和人工湿地运行温室气体排放量结果,输入生命周期评价模型(openLCA)的python模式中,并且在S1步骤设定的综合情景方案下分别进行区域尺度人工湿地建设和运行期间碳足迹逐厂核算。
如图1所示,本发明还提供污水处理厂尾水人工湿地的成本核算方法,包括以下步骤:
S1、进行人工湿地碳足迹核算,S1步骤采用上述的污水处理厂尾水人工湿地的碳足迹核算方法;
S2、在openLCA软件中基于建筑耗材计算结果进行尾水人工湿地生命周期成本计算,人工湿地生命周期成本包括人工湿地的建设成本和征地成本,征地成本根据各地区综合地价而定。
S3、对人工湿地生命周期经济成本(LCC)和环境评价结果(LCA)进行分析整合,环境影响通过ReCiPe 2016软件的三个重点损害类别,即人类健康(DALY)、生态系统species·yr-1和自然资源(元),对人工湿地生命周期评价(LCA)进行货币化计算如下:
上式中,CLCA表示环境评估结果的货币值;mi表示第i个损害类别的转换系数,m1为689760元/DALY,m2为448344元/species·yr-1,m3为1;EDi表示第i个损害类别的环境评价结果。
然后将环境评价结果的货币化结果与人工湿地生命周期经济成本通过下式进行整合:
FC=CLCA+CLCC
上式中,FC表示总成本,CLCC表示人工湿地生命周期的经济成本。
S4、将总成本划分为三个等级,即第一等级、第二等级、第三等级,第三等级金额大于第二等级金额大于第一等级金额;当总成本小于等于第一等级,不需要对区域污水处理厂日碳排放量进行调整;当总成本大于第一等级小于等于第二等级,则对区域污水处理厂日碳排放量调整为减少后进行排放;当总成本大于第二等级小于等于第三等级,则对区域污水处理厂日碳排放量调整为减少/>后进行排放;当总成本大于第三等级时,对区域污水处理厂日碳排放量调整为减少/>后进行排放。
进一步说明,与/>之间满足下式:
本发明建立了对利用人工湿地进行污水处理厂尾水提标潜在经济成本和碳足迹进行区域尺度核算的方法,将高分辨率的空间分析、精细化尾水湿地建设模型与批量生命周期评价进行结合,可以实现大尺度高分辨率的尾水湿地成本核算,可以为区域规划和环境管理提供更科学精细的依据,同时还对不同方案进行成本的计算,通过将总成本分为三个等级,从而实现对污水处理厂污染物的日碳排放量进行调整,有利于提高污水处理的效率,同时还更加环保。
本发明结合进水出标准、气候条件、人工湿地处理能力等参数,建立了多情景人工湿地面积计算模型,并通过缓冲区划定、欧几里得距离分析改进了污水处理厂尾水湿地的土地适宜性分析技术,实现了区域尾水湿地的土地冲突分析和多情景精确模拟。
下面通过实际案例进行说明:
S1、选择《城镇污水处理厂水污染物排放标准》的一级A标准、《城镇污水处理厂污染物排放标准》2015年征求意见稿的特别排放限值即准Ⅳ类、《北京市城镇污水处理厂水污染物排放标准》新建A标准即准Ⅲ类作为污水处理厂提标的三个水质目标情景。
选择两种土地利用情景,分别为:土地Ⅰ(林地、草地、灌木丛地和裸地)和土地Ⅱ(耕地、林地、草地、灌木丛地和裸地)。
根据三个目标情景和两个土地利用情景,可得到6个综合情景方案,具体情况通过表1、表2显示:
表1目标情景具体描述
表2综合情景具体描述
综合情景方案 | 具体情况 |
综合情景方案1 | 土地Ⅰ×目标情景一级A |
综合情景方案2 | 土地Ⅰ×目标情景准Ⅳ类 |
综合情景方案3 | 土地Ⅰ×目标情景准Ⅲ类 |
综合情景方案4 | 土地Ⅱ×目标情景一级A |
综合情景方案5 | 土地Ⅱ×目标情景准Ⅳ类 |
综合情景方案6 | 土地Ⅱ×目标情景准Ⅲ类 |
S2、进行人工湿地区域尺度土地适宜性分析:
选择污水处理厂为中心,半径为5km区域,划分5个缓冲区,利用综合情景方案2为例开展土地适宜性分析,结果如下表所示:
表3 5km缓冲区内可建设人工湿地的污水处理厂的数量
通过表3可知,计划升级到目标情景一级A的污水处理厂1643座,升级到目标情景准Ⅳ类的污水处理厂7592座,升级到目标情景准Ⅲ类的污水处理厂7936座。考虑耕地保护情景下5km的可建设人工湿地的污水处理厂数量分别为1485座、4734座和4885座(综合情景方案1、2和3);耕地可用情景下5km的可建设人工湿地的污水处理厂数量分别为1623、7239和7551(综合情景方案4、5和6)。由此可见,人工湿地的可建设数量随着标准的提升和耕地的加入而升高。大部分污水处理厂在有耕地加入的情况下,1km缓冲区内的人工湿地可建设数量占总人工湿地的92.33%、76.63%和76.15%。这归功于大多数污水处理厂位于郊区,周边1km范围内满足条件的可用土地面积较大,基本可以满足人工湿地的建设面积。
S3、进行人工湿地生命周期成本和碳足迹核算。
S301、进行人工湿地生命周期评价,具体通过下表显示:
表4 6中综合情景方案的人工湿地输入清单
表5 6中综合情景方案的人工湿地输出清单
使用以上建设运行期的数据清单,利用批量生命周期评价模型(openLCA)的python模式进行多综合情景下区域尺度人工湿地建设和运行期碳足迹核算,同时得到全国人工湿地生命周期评价结果如下表所示:
表6全国人工湿地生命周期评价结果
/>
/>
S302、进行总成本的计算,具体通过下表展示:
表7六种综合情景方案的成本结果
/>
在两种土地利用方案中,从目标情景一级A到目标情景准Ⅲ类,人工湿地总成本逐渐增加。同时,随着耕地的加入,土地Ⅱ的人工湿地的数量大幅上涨,相对应的总成本也较土地Ⅰ高。征地成本对LCC的贡献最大,建设过程中砾石的成本最高,这可归因于其较高的费用和大量的消耗。除此之外,建设材料的运输成本也较高,这是由于人工湿地基质的密度较大、使用量大。人类健康和生态系统损害的终点结果可以通过转换系数进行货币化转换,得到环境成本(CLCA)然后与生命周期成本结果(CLCC)汇总,得到总成本(FC)。
最后应当说明的是,以上内容仅用以说明本发明的技术方案,而非对本发明保护范围的限制,本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换,均不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.污水处理厂尾水人工湿地的碳足迹核算方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、确定污水处理厂提标情景方案,提标情景方案包括多种综合情景方案,综合情景方案根据情景目标和土地利用情景排列组合而成;
S2、进行人工湿地的区域尺度土地适宜性分析;
S201、计算建造人工湿地需要的土地面积;
S202、设定每个污水处理厂周围用于建设人工湿地的土地类型、土地斑块面积和地形条件,形成污水处理厂周围的土地利用图和坡度图;
S203、在以污水处理厂为中心、一定距离为半径的区域内设置若干缓冲区,将污水处理厂的高程赋值给各个缓冲区,并进行欧式分配计算,形成污水处理厂的可用缓冲区图;
S204、根据每个污水处理厂的可用缓冲区图、土地利用图和坡度图来确定每个污水处理厂周边建设人工湿地的区域和面积,将每个污水处理厂周边建设人工湿地的面积划分为多个HFCW-VFCW串联单元,多个HFCW-VFCW串联单元同时运行;
S3、通过人工湿地建设模型和运行模型,进行人工湿地建设耗材计算和人工湿地运行温室气体排放计算,并将计算结果输入生命周期评价模型openLCA软件的python模式中,分别在多个综合情景方案下进行区域尺度人工湿地建设和运行期间碳足迹逐厂计算。
2.根据权利要求1所述的污水处理厂尾水人工湿地的碳足迹核算方法,其特征在于,建筑耗材计算清单包括土方工程量、侧墙建设工程量和人工湿地基质消耗量。
3.根据权利要求2所述的污水处理厂尾水人工湿地的碳足迹核算方法,其特征在于,土方工程量通过下式计算得出:
CWQ=1.5×Amax
上式中,CWQ表示土方工程成本;Amax表示用污染物削减负荷和表面水力负荷计算人工湿地面积的最大值。
4.根据权利要求2所述的污水处理厂尾水人工湿地的碳足迹核算方法,其特征在于,侧墙建设工程量包括侧墙混凝土消耗量和侧墙钢筋消耗量;侧墙混凝土消耗量、侧墙钢筋消耗量分别通过下式计算得出:
QC=310×0.2×1.5×2360×n
QS=310×1.5×30n
上式中,QC表示侧墙混凝土消耗量;QS表示侧墙钢筋消耗量;n为HFCW-VFCW单元的数量。
5.根据权利要求2所述的污水处理厂尾水人工湿地的碳足迹核算方法,其特征在于,HFCW单元和VFCW单元都由进水区、过滤区和出水区组成,而进水区、出水区都由砾石粗层组成,过滤区都由陶粒、火山岩、砾石细料组成,人工湿地基质消耗量由HFCW单元进水区及出水区砾石粗层的消耗量、HFCW单元过滤区陶粒的消耗量、HFCW单元过滤区火山岩的消耗量、HFCW单元过滤区砾石细料的消耗量、VFCW单元进水区及出水区砾石粗层的消耗量、VFCW单元过滤区陶粒的消耗量、VFCW单元过滤区火山岩的消耗量、VFCW单元过滤区砾石细料的消耗量组成。
6.根据权利要求1所述的污水处理厂尾水人工湿地的碳足迹核算方法,其特征在于,人工湿地在运行期间排放的温室气体包括CH4和N2O两种,人工湿地运行温室气体排放通过下式计算得出:
上式中,m表示CH4和N2O的输出总量;EF表示排放因子;ci表示进口污染物浓度;co表示出口污染物浓度。
7.根据权利要求1所述的污水处理厂尾水人工湿地的碳足迹核算方法,其特征在于,建造人工湿地需要的土地面积通过下式计算得出:
Amax=Q×SN
上式中,Amax表示用污染物削减负荷和表面水力负荷计算湿地面积的最大值;Q表示设计流量;SN表示参数最大值;NA表示污染物削减负荷,污染物削减负荷根据化学量需氧量、氨氮、总氮和总磷计算;Si表示进水污染物浓度;So表示出水污染物浓度;q表示水力负荷。
8.污水处理厂尾水人工湿地的成本核算方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、进行人工湿地碳足迹核算,S1步骤采用权利要求1-7中任一项所述的污水处理厂尾水人工湿地的碳足迹核算方法;
S2、根据建筑耗材的计算得到人工湿地生命周期经济成本的结果;
S3、对人工湿地生命周期经济成本和环境成本进行结合,得到总成本;
S4、将总成本划分为三个等级,即第一等级、第二等级、第三等级,第三等级金额大于第二等级金额大于第一等级金额;当总成本小于等于第一等级,不需要对区域污水处理厂日碳排放量进行调整;当总成本大于第一等级小于等于第二等级,则对区域污水处理厂日碳排放量调整为减少后进行排放;当总成本大于第二等级小于等于第三等级,则对区域污水处理厂日碳排放量调整为减少/>后进行排放;当总成本大于第三等级时,对区域污水处理厂日碳排放量调整为减少/>后进行排放。
9.根据权利要求8所述的污水处理厂尾水人工湿地的成本核算方法,其特征在于,环境成本通过对环境评估结果进行货币化计算得出,计算公式如下:
上式中,CLCA表示环境评估结果的货币值,也为环境成本;mi表示第i个环境损害类别的转换系数,当环境损害类别为人类健康时,mi=m1=689760元,当环境损害类别为生态系统时,mi=m2=448344元,当环境损害类别为自然资源时,mi=m3=1;EDi表示第i个损害类别的环境评价结果;
环境评价结果的货币化值与人工湿地生命周期经济成本通过下式进行整合:
FC=CLCA+CLCC
上式中FC表示总成本,CLCC表示人工湿地生命周期经济成本。
10.根据权利要求8所述的污水处理厂尾水人工湿地的成本核算方法,其特征在于, 与/>之间满足下式:
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