一种低碳污水处理工艺的碳排放测算方法与流程

1.本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种低碳污水处理工艺的碳排放测算方法。


背景技术：

2.污水治理作为环境水资源修复的重要技术手段，对社会可持续发展起着不可替代的作用。随着全社会对低碳、可持续的要求越来越紧迫，现有技术已不能满足需要。
3.传统污水处理活性污泥法碳踪研究发现以下特征：
4.1、从工艺路径看，污水在原水含有污染的碳源，经过生物处理，降解碳源后达标排放残余碳素；
5.2、污水在沿工艺路径释放co2、污泥等物质；
6.3、污水在降解中吸收电能、耗费人工、补加碳源。
7.由此可见，存在几个问题：
8.一是现有污水处理系统只关注水溶性和水悬浮性污染物，没有关注这个系统的外排污染物控制，尤其是各生物单元co2无组织的排放问题。
9.二是根据全国水处理地方提标工程情况的统计，存在大量添加碳源(比如添加甲醇、乙醇、乙酸、乙酸钠、葡萄糖等)的情况，以提高水中bod5，来达到降解tn的目的；导致人为污染水源，增加电耗、材料耗费，增加污泥产出费用，并且不可避免的增加co2排放。
10.三是现有水厂进行新能源应用时发现，存在利用率低或可行性差，主要是单位面积发电量、发电效率、发电密度和电能品质与现场用电特点需求不匹配，导致整体投资效益不高，推广积极性受限；比如传统污水厂风机和水泵用电负荷集中，电能密度要求高，电能逆变、储能设备投入就多，降碳减排就不利，因此需要一种能够解决降碳、聚碳测算以进行方案全面比较决策的方法来精准评价工艺可行性。
11.四是现有污水厂设计标准无法适应新形势下节能降碳的要求，无法进行新形势下的污水厂价值工程全面评价，其缺少对节能降碳因素的评判；由此可见，缺少部分为：评判原有设计在污水处理降解中，对温室气体排放的考核；对新型节能降碳工艺的优化比选。
12.基于以上问题，需要一种测算方法，能够将低碳污水厂各环节的碳排放量化，能够跟踪运行过程的碳循环情况，进行碳排放测算，从而有利于低碳污水处理工艺的优化与管理。


技术实现要素：

13.本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种低碳污水处理工艺的碳排放测算方法，能够进行污水处理工艺的碳排放测算，有利于低碳污水处理工艺的优化与管理。
14.本发明提供一种低碳污水处理工艺的碳排放测算方法，包括：
15.选定待测算工艺，并确定其能量、物质的交换边界，所述边界为污水进厂至污水出厂；
16.根据所述边界，对待测算工艺与外界所交换的碳踪因子cfk进行排序，得到碳踪因子输入矩阵a和碳踪因子输出矩阵b；
17.对各个碳踪因子cfk进行碳当量co2ek标定，并对所述碳当量co2ek依据碳踪因子cfk一一对应排序，得到碳当量输入矩阵c
t
和碳当量输出矩阵d
t
；
18.对所述碳踪因子cfk根据输入因子和输出因子分类，分别计算各个输入因子消耗量cii和输出因子消耗量coj；
19.计算总输入tci、总输出tco、太阳能等新能源的能耗碳因子净减量和气态co2净减排当量
20.根据tci、tco计算汇碳co2净增量δ1，根据和δ1计算碳因子净减量δ2，
21.较为优选的，还包括对待测算工艺进行评价，所述评价包括：
22.若δ1＝0，则待测算工艺的碳循环进出平衡；
23.若δ1为正，则待测算工艺的碳排放量减少；
24.若δ1为负，则待测算工艺的碳排放量增加；
25.若δ2＝0，则待测算工艺的净减当量进出平衡；
26.若δ2为正，则待测算工艺的净减当量增加；
27.若δ2为负，则待测算工艺的净减当量减少；
28.其中，δ1≥0或δ2≤0，均需对待测算工艺的碳排放进行优化。
29.较为优选的，当δ1≥0时，对测算工艺的碳排放进行优化包括：
30.优先选取输入因子和/或输出因子中权重最高者进行优化；
31.当输入因子中电能的权重最高时，通过增加太阳能利用率或安装总功率进行优化；
32.当输出因子中输出气态co2的权重最高时，通过增加收集系统进行优化。
33.较为优选的，当δ2≤0，对测算工艺的碳排放进行优化包括：
34.增加辅助新型能源输入；
35.提高藻类的co2固定量。
36.较为优选的，还包括计算待测算工艺的价值工程系数v，所述较为优选的，还包括计算待测算工艺的价值工程系数v，所述
37.其中，δw为待测算工艺相较于现有工艺的输入能耗增加量，c为根据社会单位减排能源输入平均额。
38.较为优选的，还包括从多个工艺中挑选出最优工艺，包括：
39.对每个工艺的δ1和δ2进行计算；
40.以现有工艺作为基准，计算各个工艺的价值工程系数v；
41.若多个工艺中，存在某一个工艺的δ2最高，则将该工艺作为最优工艺；
42.若多个工艺中，存在m个工艺的δ2最高，则进一步比较m个工艺的v值，并将m个工艺中v值最近接1的工艺作为最优工艺；
43.若多个工艺中，存在m个工艺的δ2最高，且在m个工艺中，存在n个工艺的v值最近接1，则将n个工艺中δ1最小者作为最优工艺；
44.其中，m、n均为不小于2的自然数。
45.较为优选的，还包括
46.按照输入因子消耗量从大到小的顺序排序得到数列s；
47.按照输出因子消耗量从大到小的顺序排序得到数列p；
48.在对δ2进行优化时，按照数列s、p的排序，依次选取输入因子/输出因子进行优化调节；
49.所述优化调节包括将选择的输入因子/输出因子进行不同幅值的增大或减小调节，并将调节后的输入因子/输出因子带入δ2的计算公式中，计算出新的δ2。
50.绘制影响因子与δ2的关系图，所述关系图包括多条影响因子-δ2曲线，每条所述影响因子-δ2曲线均由一个输入因子/输出因子进行不同幅值的增大或减小调节后与δ2的对应关系拟合得到。
51.较为优选的，所述碳踪因子输入矩阵a和碳踪因子输出矩阵b分别为：
[0052][0053][0054]
其中，i.1为输入进水含污染因子水源cf1，i.2为输入能源动力cf2，i.3为输入空气源cf3，i.4为输入劳动力cf4，i.5为输入新能源cf5，o.1为输出废气源cf6，o.2为输出污泥污染源cf7，o.3为输出藻类污染源cf8，o.4为输出出水含污染因子水源cf9，x
i.1
为i.1的输入量，为i.2的输入量，x
i.3
为i.3的输入量，为i.4的输入量，为i.5的输入量，x
0.1
为o.1的输出量，为o.2的输出量，为o.3的输出量，x
0.4
为o.4的输出量；
[0055]
碳当量输入矩阵c
t
和碳当量输出矩阵d
t
分别为：
[0056]ct
＝(co2e
i.1
,co2e
i.2
,co2e
i.3
,co2e
i.4
,co2e
i.5
)；
[0057]dt
＝(co2e
0.1
,co2e
0.2
,co2e
0.3
,co2e
0.4
)；
[0058]
其中，co2e
i.1
～co2e
i.5
分别为cf1～cf5对应的co2污染因子当量，co2e
0.1
～co2e
0.4
分别为cf6～cf9对应的co2污染因子当量。
[0059]
较为优选的，所述气态co2净减排当量δg
co2
的计算包括：
[0060]
δg
co2
＝x
i.3
co2e
i.3-x
0.1
co2e
0.1
；
[0061]
x
0.1
co2e
0.1
＝k1(x
i.1
co2e
i.1-x
0.4
co2e
0.4
)-k2ρ∑co2e；
[0062]
其中，k1是生物处理降解cod产气态co2系数，k2是当前工艺的固碳系数，∑co2e为当前工艺总输入气态co2标准方量，ρ为标准状态空气密度；
[0063]
较为优选的，所述新能源的能耗碳因子净减量δe
co2
的计算包括：
[0064]
[0065]
其中，为接入市电每小时碳排量当量，co2e
i.2
为市电综合碳排放当量，为接入太阳能等新能源每小时综合碳排放当量。
[0066]
本发明的有益效果为：
[0067]
1、引入碳当量核算方法，纠正了过去只进行水质降解管理而缺少能源与减排的因素考核偏差，使过去宽泛的设计管理被进一步压缩自由度，提高了设计必选要求。本方法采用进出碳当量差额法评价方法，避免了绝对计量的繁琐程序，并且严格界定了系统边界，明确确定了碳排放增量计算，揭露了碳增加和碳循环的本质。本方法能够进行污水处理工艺的碳排放测算，有利于低碳污水处理工艺的优化与管理。
[0068]
2、本方法通过对δ1和δ2进行计算，可以评判工艺的优劣，并从输入端和输出端进行优化，使工艺能够达到最佳设计目标。
[0069]
3、本方法通过δ1、δ2和v对多个工艺进行比选，能从多个工艺中选取最优工艺，进一步使新工艺能够达到最佳设计目标。
附图说明
[0070]
图1为本发明一种低碳污水处理工艺的碳排放测算方法的流程示意图示意图；
[0071]
图2为实施例二的碳踪分解图；
[0072]
图3为实施例三的碳踪分解图。
具体实施方式
[0073]
为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0074]
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
[0075]
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0076]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0077]
实施例一
[0078]
图1示出了本技术较佳实施例(图1示出了本技术第一实施例)提供的一种低碳污水处理工艺的碳排放测算方法的流程示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：
[0079]
本发明提供一种低碳污水处理工艺的碳排放测算方法，包括：
[0080]
步骤1，选定待测算工艺，并确定其能量、物质的交换边界，所述边界为污水进厂至污水出厂；
[0081]
步骤2，根据所述边界，对待测算工艺与外界所交换的碳踪因子cfk进行排序，得到碳踪因子输入矩阵a和碳踪因子输出矩阵b；
[0082]
步骤3，对各个碳踪因子cfk(如碳源、空气源和电能)进行碳当量co2ek标定，并对所述碳当量co2ek进行排序，得到碳当量输入矩阵c
t
和碳当量输出矩阵d
t
；
[0083]
步骤4，对所述碳踪因子cfk进行输入因子和输出因子分类，计算各个输入因子消耗量cii和输出因子消耗量coj；
[0084]
步骤5，计算总输入tci、总输出tco、新能源的能耗碳因子净减量和气态co2净减排当量
[0085]
其中，xi为第i种因子输入量，xj为第j种因子排放量；
[0086]
步骤6，根据tci、tco计算汇碳co2净增量δ1，根据和δ1计算碳因子净减量δ2，
[0087]
较为优选的，还包括步骤7，对待测算工艺进行评价：
[0088]
若δ1＝0，则待测算工艺的碳循环进出平衡；
[0089]
若δ1为正，则待测算工艺的碳排放量减少，表明系统良好的固定环境碳素因子，气态co2外排量减少，系统具有ccus(co2捕获、利用及封存技术)工艺特征；
[0090]
若δ1为负，则待测算工艺的碳排放量增加，若相同输出情况下，表明输入的清洁能源比例越高；
[0091]
若δ2＝0，则待测算工艺的净减当量进出平衡；
[0092]
若δ2为正，则待测算工艺的净减当量增加；
[0093]
若δ2为负，则待测算工艺的净减当量减少；
[0094]
其中，δ1≥0或δ2≤0，均需对待测算工艺的碳排放进行优化。
[0095]
较为优选的，当δ1≥0时，对测算工艺的碳排放进行优化包括：
[0096]
优先选取输入因子和/或输出因子中权重最高者进行优化；
[0097]
当输入因子中电能的权重最高时，通过增加太阳能利用率或安装总功率进行优化；
[0098]
当输出因子中输出气态co2的权重最高时，通过增加收集系统(如藻类固定co2系统)进行优化，当污水污染因子碳当量较低，而碳源添加较高时，考虑藻-泥联合运行，降低输入碳源，最终优化净汇碳co2量δ1；最后考虑降低人员排放输入，提高自动化投入。
[0099]
较为优选的，针对新能源、碳收集的新型污水工艺系统，主要是以新能源替代、尾气回收和碳源减量为主，辅以工艺自动化智能化管理。当δ2≤0，说明系统碳汇能力较弱，对气态co2净当量的固化作用少或者刚刚达到输入输出平衡，需对测算工艺的碳排放进行优化，包括：
[0100]
从输入端看，增加光能、风能等辅助能源输入；
[0101]
从输出端看，系统增大气态co2固定当量，因输入气源为标准环境大气，输出气体为增加了微生物分解代谢气态co2，可提高藻类的co2固定量。
[0102]
较为优选的，还包括计算待测算工艺的价值工程系数v，所述较为优选的，还包括计算待测算工艺的价值工程系数v，所述
[0103]
其中，δw为待测算工艺相较于现有工艺的输入能耗增加量，c为根据社会单位减排能源输入平均额。
[0104]
较为优选的，还包括从多个工艺中挑选出最优工艺，包括：
[0105]
对每个工艺的δ1和δ2进行计算；
[0106]
以现有工艺作为基准，计算各个工艺的价值工程系数v；
[0107]
若多个工艺中，存在某一个工艺的δ2最高，则将该工艺作为最优工艺；
[0108]
若多个工艺中，存在m个工艺的δ2最高，则进一步比较m个工艺的v值，并将m个工艺中v值最近接1的工艺作为最优工艺；
[0109]
若多个工艺中，存在m个工艺的δ2最高，且在m个工艺中，存在n个工艺的v值最近接1，则将n个工艺中δ1最小者作为最优工艺；
[0110]
其中，m、n均为不小于2的自然数。
[0111]
较为优选的，还包括
[0112]
按照输入因子消耗量从大到小的顺序排序得到数列s；
[0113]
按照输出因子消耗量从大到小的顺序排序得到数列p。
[0114]
在对δ2进行优化时，按照数列s、p的排序，依次选取输入因子/输出因子进行优化调节；
[0115]
所述优化调节包括将选择的输入因子/输出因子进行不同幅值的增大或减小调节，并将调节后的输入因子/输出因子带入δ2的计算公式中，计算出新的δ2。每个因子调节时，可以按照
±
5％、
±
10％、
±
15％、
±
20％的幅值调节方式对因子进行增大或减小调节，对因子的每次调节，均能得到一个新的δ2数值。通过多次调节得到的多个δ2数值，可以拟合出一条曲线，该曲线可以反映出该因子的最佳调节值。由于具有多个输入因子/输出因子，故拟合出的曲线为多条，将多条曲线绘制成一个影响因子与δ2的关系图，通过对该关系图的分析，可以实现对工艺的优化。
[0116]
其中，绘制影响因子与δ2的关系图，所述关系图包括多条影响因子-δ2曲线，每条所述影响因子-δ2曲线均由一个输入因子/输出因子进行不同幅值的增大或减小调节后与δ2的对应关系拟合得到。
[0117]
较为优选的，所述碳踪因子输入矩阵a和碳踪因子输出矩阵b分别为：
[0118][0119][0120]
其中，i.1为输入进水含污染因子水源cf1，i.2为输入能源动力cf2，i.3为输入空气源cf3，i.4为输入劳动力cf4，i.5为输入新能源cf5，o.1为输出废气源cf6，o.2为输出污
泥污染源cf7，o.3为输出藻类污染源cf8，o.4为输出出水含污染因子水源cf9，x
i.1
为i.1的输入量，为i.2的输入量，x
i.3
为i.3的输入量，为i.4的输入量，为i.5的输入量，x
0.1
为o.1的输出量，为o.2的输出量，为o.3的输出量，x
0.4
为o.4的输出量；
[0121]
碳当量输入矩阵c
t
和碳当量输出矩阵d
t
分别为：
[0122]ct
＝(co2e
i.1
,co2e
i.2
,co2e
i.3
,co2e
i.4
,co2e
i.5
)；
[0123]dt
＝(co2e
0.1
,co2e
0.2
,co2e
0.3
,co2e
0.4
)；
[0124]
其中，co2e
i.1
～co2e
i.5
分别为cf1～cf5对应的co2污染因子当量，co2e
0.1
～co2e
0.4
分别为cf6～cf9对应的co2污染因子当量。
[0125]
较为优选的，所述气态co2净减排当量的计算包括：
[0126][0127]
x
0.1
co2e
0.1
＝k1(x
i.1
co2e
i.1-x
0.4
co2e
0.4
)-k2ρ∑co2e；
[0128]
其中，k1是生物处理降解cod产气态co2系数，k2是当前工艺的固碳系数，∑co2e为当前工艺总输入气态co2标准方量，ρ为标准状态空气密度；
[0129]
较为优选的，所述新能源的能耗碳因子净减量的计算包括：
[0130][0131]
其中，为接入市电每小时碳排量当量，co2e
i.2
为市电综合碳排放当量，为接入太阳能等新能源每小时综合碳排放当量。
[0132]
实施例二
[0133]
本实施例以《微藻、微生物及生活污水处理系统及其工艺》(申请号202110674296.5)作为待测算工艺对本方法进行说明，其流程如下：
[0134]
步骤1，选定待测算工艺，并确定其能量、物质的交换边界，所述边界为污水进厂至污水出厂；
[0135]
步骤2，根据所述边界，对待测算工艺与外界所交换的碳踪因子cfk进行排序，得到碳踪因子输入矩阵a和碳踪因子输出矩阵b；
[0136]
碳踪因子cfk排序如下：
[0137]
i.1为输入进水含污染因子水源cf1，单位：t/h；
[0138]
i.2为输入能源动力cf2，单位：kwh/d；
[0139]
i.3为输入空气源cf3，单位：nm3/h；
[0140]
i.4为输入劳动力cf4，单位：工日；
[0141]
i.5为输入新能源cf5，单位：kwh/d；
[0142]
o.1为输出废气源cf6，单位：nm3/h；
[0143]
o.2为输出污泥污染源cf7，单位：t/d；
[0144]
o.3为输出藻类污染源cf8，单位：t/d；
[0145]
o.4为输出出水含污染因子水源cf9，单位：t/h；
[0146]
碳踪因子输入矩阵a和碳踪因子输出矩阵b分别为：
[0147][0148][0149]
其中，i.1为输入进水含污染因子水源cf1，i.2为输入能源动力cf2，i.3为输入空气源cf3，i.4为输入劳动力cf4，i.5为输入新能源cf5，o.1为输出废气源cf6，o.2为输出污泥污染源cf7，o.3为输出藻类污染源cf8，o.4为输出出水含污染因子水源cf9，x
i.1
为i.1的输入量，为i.2的输入量，x
i.3
为i.3的输入量，为i.4的输入量，为i.5的输入量，x
0.1
为o.1的输出量，为o.2的输出量，为o.3的输出量，x
0.4
为o.4的输出量。
[0150]
步骤3，对各个碳踪因子cfk(如碳源、空气源和电能)进行碳当量co2ek标定，并对所述碳当量co2ek进行排序，得到碳当量输入矩阵c
t
和碳当量输出矩阵d
t
，具体排序和标定如下：
[0151]
co2e
i.1
为输入进水含污染因子水源cf1对应的co2污染因子当量，所述co2e
i.1
可按照cod数据折算co2污染因子当量；单位：t/t；
[0152]
co2e
i.2
为输入能源动力cf2对应的co2污染因子当量，按照《ipcc国家温室气体清单指南》中动力能源标定，同时对目标系统所引入的能源根据区域公布的新能源加权比例标定当量；单位：t/kwh；
[0153]
co2e
i.3
为输入空气源cf3对应的co2污染因子当量，照标态下空气中co2确定或按照海拔和温度、湿度分段或分区标定；单位：t/nm3；
[0154]
co2e
i.4
为输入劳动力cf4对应的co2污染因子当量，为社会平均劳动力日常消耗导致碳排放，次处可以区社会消耗人均值或根据实际人工消耗确定；单位：t/工日；
[0155]
co2e
i.5
为输入新能源cf5对应的co2污染因子当量，为新能源材料制作过程co2污染因子当量与可预见使用寿命期减排co2当量只差；co2e
i.5
为负值说明材料是净固碳材料，且减排量等于其绝对值；单位：t/kwh；
[0156]
co2e
0.1
为输出废气源cf6对应的co2污染因子当量，按照标态下空气中co2确定或按照海拔和温度、湿度分段或分区标定；单位：t/nm3；
[0157]
co2e
0.2
为输出污泥污染源cf7对应的co2污染因子当量，按照污泥质处理工艺及存储时间、温度确定co2污染因子当量；单位：t/t；
[0158]
co2e
0.3
为输出藻类污染源cf8对应的co2污染因子当量，按照藻类处理工艺及存储时间、温度确定co2污染因子当量；单位：t/t；
[0159]
co2e
0.4
为输出出水含污染因子水源cf9对应的co2污染因子当量，按照cod数据折算co2污染因子当量；单位：t/t；
[0160]
碳当量输入矩阵c
t
和碳当量输出矩阵d
t
分别为：
[0161]ct
＝(co2e
i.1
,co2e
i.2
,co2e
i.3
,co2e
i.4
,co2e
i.5
)；
[0162]dt
＝(co2e
0.1
,co2e
0.2
,co2e
0.3
,co2e
0.4
)；
[0163]
其中，co2e
i.1
～co2e
i.5
分别为cf1～cf5对应的co2污染因子当量，co2e
0.1
～co2e
0.4
分别为cf6～cf9对应的co2污染因子当量。
[0164]
步骤4，对所述碳踪因子cfk进行输入因子和输出因子分类，计算各个输入因子消耗量cii和输出因子消耗量coj；
[0165]
步骤5，计算总输入tci、总输出tco、新能源的能耗碳因子净减量和气态co2净减排当量
[0166]
其中，xi为第i种因子输入量，xj为第j种因子排放量；
[0167]
步骤6，根据tci、tco计算汇碳co2净增量δ1，根据和δ1计算碳因子净减量δ2，
[0168]
较为优选的，还包括步骤7，对待测算工艺进行评价：
[0169]
若δ1＝0，则待测算工艺的碳循环进出平衡；
[0170]
若δ1为正，则待测算工艺的碳排放量减少，表明系统良好的固定环境碳素因子，气态co2外排量减少，系统具有ccus(co2捕获、利用及封存技术)工艺特征；
[0171]
若δ1为负，则待测算工艺的碳排放量增加，相同输出情况下，表明输入的清洁能源比例越高；
[0172]
若δ2＝0，则待测算工艺的净减当量进出平衡；
[0173]
若δ2为正，则待测算工艺的净减当量增加；
[0174]
若δ2为负，则待测算工艺的净减当量减少；
[0175]
其中，δ1≥0或δ2≤0，均需对待测算工艺的碳排放进行优化。
[0176]
较为优选的，当δ1≥0时，对测算工艺的碳排放进行优化包括：
[0177]
优先选取输入因子和/或输出因子中权重最高者进行优化；
[0178]
当输入因子中电能的权重最高时，通过增加太阳能利用率或安装总功率进行优化；
[0179]
当输出因子中输出气态co2的权重最高时，通过增加收集系统(如藻类固定co2系统)进行优化，当污水污染因子碳当量较低，而碳源添加较高时，考虑藻-泥联合运行，降低输入碳源，最终优化净汇碳co2量δ1；最后考虑降低人员排放输入，提高自动化投入。
[0180]
较为优选的，针对新能源、碳收集的新型污水工艺系统，主要是以新能源替代、尾气回收和碳源减量为主，辅以工艺自动化智能化管理。当δ2≤0，说明系统碳汇能力较弱，对气态co2净当量的固化作用少或者刚刚达到输入输出平衡，需对测算工艺的碳排放进行优化，包括：
[0181]
从输入端看，增加光能、风能等辅助能源输入；
[0182]
从输出端看，系统增大气态co2固定当量，因输入气源为标准环境大气，输出气体
为增加了微生物分解代谢气态co2，可提高藻类的co2固定量。
[0183]
较为优选的，还包括计算待测算工艺的价值工程系数v，所述较为优选的，还包括计算待测算工艺的价值工程系数v，所述
[0184]
其中，δw为待测算工艺相较于现有工艺的输入能耗增加量，c为根据社会单位减排能源输入平均额。
[0185]
较为优选的，还包括
[0186]
按照输入因子消耗量从大到小的顺序排序得到数列s；
[0187]
按照输出因子消耗量从大到小的顺序排序得到数列p。
[0188]
在对δ2进行优化时，按照数列s、p的排序，依次选取输入因子/输出因子进行优化调节；
[0189]
所述优化调节包括将选择的输入因子/输出因子进行不同幅值的增大或减小调节，并将调节后的输入因子/输出因子带入δ2的计算公式中，计算出新的δ2。每个因子调节时，可以按照
±
5％、
±
10％、
±
15％、
±
20％的幅值调节方式对因子进行增大或减小调节，对因子的每次调节，均能得到一个新的δ2数值。通过多次调节得到的多个δ2数值，可以拟合出一条曲线，该曲线可以反映出该因子的最佳调节值。由于具有多个输入因子/输出因子，故拟合出的曲线为多条，将多条曲线绘制成一个影响因子与δ2的关系图，通过对该关系图的分析，可以实现对工艺的优化。
[0190]
其中，绘制影响因子与δ2的关系图，所述关系图包括多条影响因子-δ2曲线，每条所述影响因子-δ2曲线均由一个输入因子/输出因子进行不同幅值的增大或减小调节后与δ2的对应关系拟合得到。
[0191]
较为优选的，所述气态co2净减排当量的计算包括：
[0192][0193]
x
0.1
co2e
0.1
＝k1(x
i.1
co2e
i.1-x
0.4
co2e
0.4
)-k2ρ∑co2e；
[0194]
其中，k1是生物处理降解cod产气态co2系数，可取0.5～0.7；k2是当前工艺的固碳系数，可取0.6～1，∑co2e为当前工艺总输入气态co2标准方量，单位：nm3/h；ρ为标准状态空气密度，单位：10-3
kg/nm3；
[0195]
较为优选的，所述太阳能的能耗净减量δe
co2
的计算包括：
[0196][0197]
其中，为接入市电每小时碳排量当量，co2e
i.2
为市电综合碳排放当量，单位：t/(kwh
·
h)；为接入太阳能等新能源每小时综合碳排放当量，单位：t/(kwh
·
h)。
[0198]
还包括碳源消减量降碳计算：
[0199]
如图2所示，该工艺无碳源添加，不需要计算，较传统污泥法工艺，降低了系统整体输入碳污染因子，存在明显的技术优势。
[0200]
实施例三
[0201]
本实施例以图3所示的传统污水处理工艺作为待测算工艺对本方法进行说明，其
流程如下：
[0202]
步骤1，选定待测算工艺(传统污水处理工艺，如图3所示)，并确定其能量与物质交换边界，所述边界为进水至污水出厂；
[0203]
步骤2，根据所述边界，对待测算工艺进行交换的碳踪因子cfk进行排序，得到碳踪因子输入矩阵a和碳踪因子输出矩阵b；
[0204]
碳踪因子cfk排序如下：
[0205]
i.1为输入进水含污染因子水源cf1，单位：t/h；
[0206]
i.2为输入能源动力cf2，单位：kwh/d；
[0207]
i.3为输入空气源cf3，单位：nm3/h；
[0208]
i.4为输入碳源cf4，单位：t/d；
[0209]
i.5为输入劳动力cf5，单位：工日；
[0210]
o.1为输出废气源cf6，单位：nm3/h；
[0211]
o.2为输出污泥污染源cf7，单位：t/d；
[0212]
o.3为输出出水含污染因子水源cf8，单位：t/h；
[0213]
碳踪因子输入矩阵a和碳踪因子输出矩阵b分别为：
[0214][0215][0216]
其中，i.1为输入进水含污染因子水源cf1，i.2为输入能源动力cf2，i.3为输入空气源cf3，i.4为输入碳源cf4，i.5为输入劳动力cf5，o.1为输出废气源cf6，o.2为输出污泥污染源cf7，o.3为输出出水含污染因子水源cf8，x
i.1
为i.1的输入量，为i.2的输入量，x
i.3
为i.3的输入量，为i.4的输入量，为i.5的输入量，x
0.1
为o.1的输出量，为o.2的输出量，x
0.3
为o.3的输出量。
[0217]
步骤3，对各个碳踪因子cfk(如碳源、空气源和电能)进行碳当量co2ek标定，并对所述碳当量co2ek进行排序，得到碳当量输入矩阵c
t
和碳当量输出矩阵d
t
，具体排序和标定如下：
[0218]
co2e
i.1
为输入进水含污染因子水源cf1对应的co2污染因子当量；单位：t/t；
[0219]
co2e
i.2
为输入能源动力cf2对应的co2污染因子当量；单位：t/kwh；
[0220]
co2e
i.3
为输入空气源cf3对应的co2污染因子当量；单位：t/nm3；
[0221]
co2e
i.4
为输入碳源cf4对应的co2污染因子当量；单位：t/t；
[0222]
co2e
i.5
为输入劳动力；cf5对应的co2污染因子当量；单位：t/工日；
[0223]
co2e
0.1
为输出废气源cf6对应的co2污染因子当量；单位：t/nm3；
[0224]
co2e
0.2
为输出污泥污染源cf7对应的co2污染因子当量；单位：t/t；
[0225]
co2e
0.3
为输出出水含污染因子水源cf8对应的co2污染因子当量；单位：t/t；
[0226]
碳当量输入矩阵c
t
和碳当量输出矩阵d
t
分别为：
[0227]ct
＝(co2e
i.1
,co2e
i.2
,co2e
i.3
,co2e
i.4
,co2e
i.5
)；
[0228]dt
＝(co2e
0.1
,co2e
0.2
,co2e
0.3
)；
[0229]
其中，co2e
i.1
～co2e
i.5
分别为cf1～cf5对应的co2污染因子当量，co2e
0.1
～co2e
0.3
分别为cf6～cf8对应的co2污染因子当量。
[0230]
步骤4，对所述碳踪因子cfk进行输入因子和输出因子分类，计算各个输入因子消耗量cii和输出因子消耗量coj；
[0231]
步骤5，计算总输入tci、总输出tco、新能源的能耗碳因子净减量和气态co2净减排当量
[0232]
其中，xi为第i种因子输入量，xj为第j种因子排放量；具体如下：
[0233]
tci＝c
t
a，tco＝d
t
b，δ1＝tci-tco＝c
t
a-c
t
b；
[0234]
同理利用m＝a
·
*c
t
，n＝b
·
*d
t
获得同型矩阵m、n，并对m、n元素依大小排序得数列s、p。
[0235]
步骤6，根据tci、tco计算汇碳co2净增量δ1，根据和δ1计算碳因子净减量δ2，
[0236]
较为优选的，还包括步骤7，对待测算工艺进行评价：
[0237]
若δ1＝0，则待测算工艺的碳循环进出平衡；
[0238]
若δ1为正，则待测算工艺的碳排放量减少，表明系统良好的固定环境碳素因子，气态co2外排量减少，系统具有ccus(co2捕获、利用及封存技术)工艺特征；
[0239]
若δ1为负，则待测算工艺的碳排放量增加，相同输出情况下，表明输入的清洁能源比例越高；
[0240]
若δ2＝0，则待测算工艺的净减当量进出平衡；
[0241]
若δ2为正，则待测算工艺的净减当量增加；
[0242]
若δ2为负，则待测算工艺的净减当量减少；
[0243]
其中，δ1≥0或δ2≤0，均需对待测算工艺的碳排放进行优化。
[0244]
较为优选的，当δ1≥0时，对测算工艺的碳排放进行优化包括：
[0245]
优先选取输入因子和/或输出因子中权重最高者进行优化；
[0246]
当输入因子中电能的权重最高时，通过增加太阳能利用率或安装总功率进行优化；
[0247]
当输出因子中输出气态co2的权重最高时，通过增加收集系统(如藻类固定co2系统)进行优化，当污水污染因子碳当量较低，而碳源添加较高时，考虑藻-泥联合运行，降低输入碳源，最终优化净汇碳co2量δ1；最后考虑降低人员排放输入，提高自动化投入。
[0248]
较为优选的，针对新能源、碳收集的新型污水工艺系统，主要是以新能源替代、尾气回收和碳源减量为主，辅以工艺自动化智能化管理。当δ2≤0，说明系统碳汇能力较弱，对气态co2净当量的固化作用少或者刚刚达到输入输出平衡，需对测算工艺的碳排放进行
优化，包括：
[0249]
从输入端看，增加光能、风能等辅助能源输入；
[0250]
从输出端看，系统增大气态co2固定当量，因输入气源为标准环境大气，输出气体为增加了微生物分解代谢气态co2，可提高藻类的co2固定量。
[0251]
较为优选的，还包括计算待测算工艺的价值工程系数v，所述包括计算待测算工艺的价值工程系数v，所述
[0252]
其中，δw为待测算工艺相较于现有工艺的输入能耗增加量，c为根据社会单位减排能源输入平均额。
[0253]
较为优选的，还包括
[0254]
按照输入因子消耗量从大到小的顺序排序得到数列s；
[0255]
按照输出因子消耗量从大到小的顺序排序得到数列p。
[0256]
在对δ2进行优化时，按照数列s、p的排序，依次选取输入因子/输出因子进行优化调节；
[0257]
所述优化调节包括将选择的输入因子/输出因子进行不同幅值的增大或减小调节，并将调节后的输入因子/输出因子带入δ2的计算公式中，计算出新的δ2。每个因子调节时，可以按照
±
5％、
±
10％、
±
15％、
±
20％的幅值调节方式对因子进行增大或减小调节，对因子的每次调节，均能得到一个新的δ2数值。通过多次调节得到的多个δ2数值，可以拟合出一条曲线，该曲线可以反映出该因子的最佳调节值。由于具有多个输入因子/输出因子，故拟合出的曲线为多条，将多条曲线绘制成一个影响因子与δ2的关系图，通过对该关系图的分析，可以实现对工艺的优化。
[0258]
其中，绘制影响因子与δ2的关系图，所述关系图包括多条影响因子-δ2曲线，每条所述影响因子-δ2曲线均由一个输入因子/输出因子进行不同幅值的增大或减小调节后与δ2的对应关系拟合得到。
[0259]
较为优选的，所述气态co2净减排当量的计算包括：
[0260][0261][0262]
其中，k1是生物处理降解cod产气态co2系数，可取0.5～0.7。
[0263]
较为优选的，所述太阳能的能耗净减量的计算包括：
[0264][0265]
其中，为接入市电每小时碳排量当量。
[0266]
还包括碳源消减量降碳计算：
[0267][0268]
其中为系统每小时耗费外加碳源的污染碳排放当量，单位：t/(t
·
h)；其中co2e
i.4
根据添加的不同碳源的碳排放当量加权计算,单位：t/t。
[0269]
针对不同的工艺进行测算时，其输入和输出的各个因子根据该工艺的具体情况进行调整，以上两个实施例仅作示例，不对本方案进行限定。采用以上方法可以对工艺进行测算，也可判断当前工艺是否优于现有工艺(如传统工艺)，还可以通过以上步骤，对多个工艺的数据进行分别计算与比较，从而挑选出最优工艺。同时，通过对关系图进行分析，对各个影响因子进行调节，还能实现工艺的优化。
[0270]
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。
[0271]
以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。