一种用于城市绿元体的减碳方法及系统与流程

本发明涉及低碳城市构建，尤其涉及一种用于城市绿元体的减碳方法及系统。

背景技术：

1、城市绿地系统是指由城市中各种类型和规模的绿化用地组成的具有较强生态服务功能的整体。广义的城市绿地系统就是城市植被，包括城市范围内一切人工的、半自然的以及自然的植被，既有陆生群落，也有水生群落。城市绿地系统是城市总体规划的有机组成部分，反映了城市的自然属性。在人类选址建造城市之初，大多将城市选择在和山、川、江、湖相毗邻的地方，它给予城市的形态、功能布局及城市景观以很大影响。先有自然，后有城市，自然环境对城市发展的影响是巨大的。但随着工业的发展、人口的增加，城市中自然属性逐渐减弱，城市绿地系统成为体现促进自然特色的主要组成部分，人类利用城市绿地系统改善城市环境，美化城市景观，完善城市体系。作为城市系统中的一个重要组成部分，城市绿地系统的功能应该是多元的。从城市绿地产生之初的满足物欲需要到后来发现其视觉美景性情陶冶的作用，直到现代城市绿地系统的满足文化休闲娱乐功能和强调景观生态功能，可以看出，城市绿地系统的功能作用随着人类对城市、城市环境的理解与认识的进步而不断地变化。随着城市绿地系统和规模的发展，城市绿地系统的功能也变得更为综合多元化。

2、1.整体功能

3、城市绿地系统整体功能是依托系统整体性产生的功能。系统整体性是指系统的部分按照某种方式整合，就会产生出整体具有而部分或部分总和所没有的东西，即所谓的“整体大于部分之和”。

4、系统整体性特征在城市绿地系统功能上主要体现在宏观层面将城市绿地系统作为一个整体考量时，城市绿地系统所发挥的整体经济、社会和生态等方面的功能。城市绿地系统整体功能需要将系统中的所有要素和组成部分组合在一起进行发挥和施展，并通常在城市总体功能统筹、规划目标设定和综合评价时所强调。

5、2.局部功能

6、城市绿地系统中，有些功能仅在部分城市绿地当中体现，而无需借助系统整体性特征来发挥(例如休闲游憩、日常防护、景观形象、保护培育等方面的功能)，因而可将其视为城市绿地系统的局部功能。城市绿地系统的局部功能往往只存在于城市绿地系统的局部或子系统层面。

7、在规划编制当中，对于城市绿地系统局部功能的平衡和统筹往往成为规划能否实现预期目标的关键。因为在有限的土地资源条件下，城市绿地系统局部功能之间的协调往往存在此消彼长的关系，其中的难点是如何通过协调利用有限的土地资源来合理化分配城市绿地系统的各项局部功能，并最终促进系统整体功能的实现和有效发挥。

8、然而目前城市绿地系统由于没有合理规划碳汇，并没有合理的智能碳减排措施，已经难以适应现代城市的需求，需要成熟的经过更新的具有整体性、层次性、相关性、结构性以及目标性特性的城市绿元体减碳系统和方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种成熟的经过更新的具有整体性、层次性、相关性、结构性以及目标性特性的城市绿元体减碳方法和系统。

2、本发明的第一方面在于提供一种用于城市绿元体的减碳方法，包括：

3、s1，建立新生源工厂，所述新生源工厂以焚烧为主、碳化为辅，能够实现能源协同、余热发电上网以及高价值资源回收；

4、s2，集成初雨调蓄和处理、污水污泥处理、枢纽泵站的功能，并实施分质多点进水多段ao工艺；

5、s3，水质净化厂上盖建设市政设施。

6、优选的，所述s2所述初雨调蓄和处理包括：

7、(1)城市初期雨水收集方法：在雨水口设置工程措施对其实施截流；

8、(2)初雨水截流形式的选择，包括：截流初期雨水半分流制排水系统或截流初期雨水的分流制排水；

9、(3)初雨水截流井选择：根据不同雨水口的情况有针对性的选择；

10、(a)跳跃堰式截流井：一般置于新设合流污水管道上,对于现状合流管道,如果距出水口较近,且下游溢流管道标高有降低的条件,才可采用跳跃堰式溢流井；

11、(b)侧流堰式截流井：一般设于现状合流污水管道上,侧流堰式截流井则可以在暴雨期间使进入截污管道的流量控制在一定的范围内；

12、(c)闸门式截流井：闸门截流井用于渠道截流，旱季和平常雨水时闸门关闭,保证旱季时能有效地将污水截流到截污系统；平常雨水时上游水通过闸门顶溢流到下游；暴雨时可以把闸门打开,增加过流断面；

13、(d)防倒灌设施：雨量特别大时,排水渠中的水位会急速增高,当截污口标高较低时,河道内的水将倒灌至截流井,使截流管道的实际流量会大大超过设计流量；在此情况下,截流系统采用橡胶拍门，在截流井的溢流堰上或溢流管道上安装拍门止回阀,使防倒灌措施直接在截流井内部解决，拍门采用橡胶材料,水头损失小,耐腐蚀。

14、优选的，所述污水污泥处理包括：

15、(1)污水低碳处理：采用生物膜工艺技术、生物接触氧化法、膜分离技术、反渗透技术、湿式电场技术、生物催化技术或高效氧化技术；

16、(2)污泥减碳技术：采用厌氧消化+土地利用、好氧发酵+土地利用、干化焚烧+建材利用、深度脱水+应急填埋或生物质利用+末端焚烧。

17、优选的，所述枢纽泵站用于实现水资源的合理利用，为城市绿元体提供必要保障，其功能包括：

18、1、水文监测：枢纽泵站的首要功能是监测水文情况，包括水位、水流速度、水质指标的监测；通过对水文情况的监测，可以及时了解水源的状况，为后续工作提供必要数据；

19、2、蓄水调度：枢纽泵站可对水源进行调度，通过机电设备对水位、流量进行调整，以便实现对水源的有效利用和保护；同时，通过蓄水来调节河道、湖泊的水位，防止水位过高或过低对周边地区造成影响；

20、3、机电控制：枢纽泵站的机电设备是实现调度功能的重要保障；机电设备包括泵、闸、水轮发电机；通过对机电设备的控制，实现对水流的加速或减缓，从而实现调节水位和水流量的目的；

21、4、防洪减灾：枢纽泵站在保障水源的同时，也有防洪减灾的功能；通过控制闸门设备，实现对洪水的调度，以保护周边地区的安全；同时，还可以通过排涝措施，减轻洪水的影响。

22、优选的，所述分质多点进水多段ao工艺中ao段根据脱氮需求,增加至3段,并通过精确的分点进水,有效分配碳源；通过交替性布置,使得进水的有机碳源,在各段中都能够进行充分地反硝化,保证最后的出水tn浓度达到标准要求,从而为深度脱氮提供良好的基础；影响多点进水多段ao工艺处理效率的因素主要包括污泥龄、混合液回流、进水分配比、缺氧/好氧可调容积比、反应器段数、温度和bod5污泥负荷。

23、优选的，所述多点进水多段ao工艺方法包括：

24、(1)分段数量n

25、等比例进水情况下,各段的脱氮效率计算如式(1)：

26、

27、其中:η——脱氮效率；

28、n——分段数量；

29、r——污泥回流比,取100％；

30、实际脱氮效率η计算如式(2)；

31、η＝(1-ne/n0)×100％(2)

32、其中:n0——进水tn质量浓度,mg/l；

33、ne——出水tn质量浓度,mg/l；

34、本工程实际脱氮效率η＝(1-ne/n0)×100％＝(1-15/63)×100％＝76％；

35、根据式(1),n＝1/(1-76％)/(1+100％)＝2.1,为保证脱氮效果,取分段数n＝3；

36、(2)流量分配比例αn

37、采用变比例进水,假设前一段硝化产生的在随后的缺氧段完全反硝化,则工艺最后出水的含量仅与末端进水比例有关,变比例进水脱氮效率如式(3)；

38、

39、其中:αn——最后一段进水比例；

40、r——系统最后一段的内回流比,取100％；

41、由于实际脱氮效率为76％,校核变比例进水计算的脱氮效率需大于此数值；

42、当第一缺氧段完成对硝氮的反硝化,且第一段进水中的bod5全部用于反硝化时,则式(4)成立；

43、α1＝k×r×(nc/s0)    (4)

44、其中:k——反硝化单位所需要的有机物的量；

45、nc——出水硝氮质量浓度,mg/l；

46、s0——进水bod5质量浓度,mg/l；

47、可利用此公式校核第一缺氧段进水中反硝化需要的碳源是否充足；

48、流量分配比例的两种设计计算方法如下：

49、(a)等负荷流量分配法:保持各段好养区硝化菌的污泥负荷相等，假定各段ao容积相同,如式(5)和式(6)：

50、

51、

52、求解得到α1＝39.8％；α2＝32.4％；α3＝28.1％。

53、采用式(7)复核缺氧池反硝化所需碳源是否充足；

54、

55、其中,nk——进水凯氏氮(tkn)质量浓度,mg/l；

56、本工程k×nk/s0＝3×59.85/149＝1.21,缺氧池碳源不足,无法采用等负荷流量分配法；

57、(b)流量分配系数法,如式(8)和式(9)：

58、

59、

60、求解得到α1＝25.79％；α2＝32.71％；α3＝41.50％；

61、校核缺氧1段碳源：

62、α1＝25.79％>kr(nc/s0)＝3×100％×(10.5/149)＝21％，碳源充足；

63、校核脱氮效率：

64、η＝[1-41.50％/(1+100％+100％)]×100％＝86.2％>75％,可实现出水tn质量浓度<15mg/l；

65、冬季时硝化反应受低温限制,应适当延长硝化时间,可通过调整减少最后1～2级的进水量,以此来弥补低温带来的影响；

66、(3)好氧段泥龄θco,计算如式(10)：

67、

68、其中:θco——好氧段泥龄,d；

69、f——安全系数,取3；

70、na——生反池中氨氮质量浓度,mg/l；

71、kn——硝化作用中氮的半速率常数,一般取1mg/l,mg/l；

72、t——设计最低水温,取12℃,℃；

73、计算得到：

74、θco＝3×1/[0.47×1.5/(1+1.5)×e0.098×(12-15)]＝14.3d,

75、取θco＝14.3d；

76、(4)污泥总产率系数yt,计算如式(11)：

77、

78、其中:yt——污泥总产率系数；

79、f——污泥产率修正系数,取0.85；

80、yh——异养菌产率系数,取0.6kg ss/(kg bod5)；

81、bh——异养菌内源衰减系数,取0.08d-1,d-1；

82、ft——温度修正系数,为1.072(t-15)；

83、ψ——进水中不可降解ss与总ss比例,取0.5；

84、s00——进水不可降解ss质量浓度,mg/l；

85、sψ——进水总质量浓度,mg/l；

86、计算得到：

87、yt＝0.85×[0.6-(0.9×0.08×0.6×1.07212-15)/

88、(1/14.3+0.08×1.07212-15)+0.5×165/149]＝0.76kg ss/(kg bod5)；

89、(5)污泥净产率系数y,计算如式(12)：

90、

91、求解得到：

92、y＝0.85×[0.6-(0.9×0.08×0.6×1.07212-15)/(1/14.3+0.08×1.07212-15)]＝0.29kg vss/(kg bod5)；

93、(6)每段ao容积比va∶vo,计算如式(13)。

94、

95、其中:q——生反池进水量,万m3/d；

96、smlss——污泥质量浓度,mg/l；

97、se——出水bod5质量浓度,mg/l；

98、rn——剩余污泥含氮率,取12％；

99、kde——20℃时脱氮速率,取0.05kg no3--n/(kg mlss·d)；

100、将相关参数带入,得到va∶vo＝0.61∶1；

101、每段ao容积比相同,亦可根据每段去除tn及bod5量,优化每段ao采用不同的容积比；

102、(7)总泥龄θc、好氧段泥龄θco、缺氧段泥龄θcd之间的关系如式(14)和式(15)：

103、θcd∶θco＝va∶vo (14)

104、θc＝θcd+θco (15)

105、其中:θc——总泥龄,d；

106、θcd——缺氧段泥龄,d；

107、计算得：

108、θcd∶θco＝va∶vo＝0.61；

109、θc＝θcd+θco＝14.3×1.61＝23.0d；

110、(8)回流污泥浓度xr,计算如式(16)：

111、

112、其中:te——二沉池浓缩时间,取2h；

113、rsvi——污泥容积指数,取125；

114、xr取7g/l；

115、(9)反应池内污泥浓度xi,计算如式(17)：

116、

117、其中:xi——反应池内污泥质量浓度,g/l；

118、求解得到：

119、x1＝7×100％/(100％+25％)＝5.6g/l；

120、x2＝7×100％/(100％+35％+25％)＝4.4g/l；

121、x3＝7×100％/(100％+1)＝3.5g/l；

122、(10)每段ao池容vi,计算如式(18)：

123、

124、其中:vi——每段ao池容,m3；

125、经复核,各段ao停留时间分别为:

126、t1＝2.68h,t2＝4.77h,t3＝6.85h；

127、设计取值分别为:

128、t1＝3.0h,t2＝5.0h,t3＝7.0h；

129、(11)单组生反池设计参数汇总如下：

130、单组生反池处理规模为5m3/d,设计最低水温为12℃,最高水温为25℃；

131、经计算,产泥率为0.76kgds/(kg bod5),好氧区污泥负荷为0.12kg bod5/(kgmlss·d),系统泥龄为23.0d,好氧泥龄为14.3d；

132、停留时间方面,厌氧停留时间为1.0h,多段ao区停留时间为15h,总停留时间为16h,其中各段ao停留时间比例为3∶5∶7,每段ao停留时间比例为0.61∶1,缺氧区总停留时间为5.7h,好氧区总停留时间为9.3h。

133、进水分配比例采用2.5∶3.5∶4.0,设计水深为7.0m,外回流污泥为50％～100％；

134、曝气系统总的气水比为6.3∶1,各段好氧区曝气量比例为1.0∶1.6∶2.0,采用曝气管,通过精确曝气系统进行控制；

135、(12)后续深度处理工艺段

136、本工程后续污水深度处理工艺方案为“高效沉淀池+深床滤池”工艺,以进一步去除生反池出水中的ss和tp；同时在末端设置了o3催化氧化系统,当出水codcr不达标时,启用该系统投加o3进行强化处理,确保出水达标,在平时能达标时则不开启o3催化氧化系统。

137、优选的，所述s1包括：

138、s11，以垃圾焚烧行业为样本，确定绿色发展理论的经济学阐释，量化行业长效达标乃至超低排放的公共产品价值评价体系，建立不同经济发展水平下将公共产品的社会效益、环境效益折算为绿色价值的方法体系；

139、s12，缩短行业走向绿色发展的适应周期，确定监管、执法方面的法律和制度体系，使行业企业适应“互联网+全天候监管+非现场执法”新常态；

140、s13，自动监测环境大数据，作为决策依据，并建立“互联网+全天候监管+非现场执法”体系的决策支持功能，在相关政策的制定、实施过程中，应用大数据分析做好实施效果跟踪评估以及实施路径精准调控，督促市场不断向健康有序方向进化；

141、s14，优化经济政策联动机制。

142、本发明的第二方面提供了一种用于城市绿元体的减碳系统，包括：

143、新生源工厂建立模块，用于建立新生源工厂，所述新生源工厂以焚烧为主、碳化为辅，能够实现能源协同、余热发电上网以及高价值资源回收；

144、水处理模块，用于集成初雨调蓄和处理、污水污泥处理、枢纽泵站的功能，并实施分质多点进水多段ao工艺；

145、市政设施模块，用于在水质净化厂上盖建设市政设施。

146、本发明的第三方面提供一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有多条指令，所述处理器用于读取所述指令并执行如第一方面所述的方法。

147、本发明的第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有多条指令，所述多条指令可被处理器读取并执行如第一方面所述的方法。

148、本发明提供的方法、系统、电子设备以及计算机可读存储介质，具有如下有益的技术效果：

149、通过构建评价指标体系，构建绿色低碳城乡空间，构建城市绿元体碳汇市场交易及其回报机制，并基于评价指标体系、绿色低碳城乡空间以及碳汇市场交易及其回报机制进行城市绿元体碳减排，从而获得了合理的针对城市绿元体碳减排方案，取得效果显著的针对性碳减排方案。