一种工业园区废水协同处置潜力评估与碳减排效能核算方法与流程

本发明涉及工业废水处理与碳排放核算交叉，特别涉及一种工业园区废水协同处置潜力评估与碳减排效能核算方法。

背景技术：

1、工业园区内通常聚集多家涉水企业，各企业排放的废水在水质指标、水量大小和排放时序上存在显著差异。与此同时，园区末端往往配套建设集中式工业污水处理厂，其处理工艺路线和运行参数相对固定。在双碳目标和污染物排放总量控制的双重约束下，如何评估不同来源废水进入集中处置设施后的工艺兼容程度，并同时量化由此带来的碳减排效益，是实现工业园区减污降碳协同治理需要解决的技术问题。

2、现有技术中，授权发明专利cn115935119b公开了一种适用于单一污水处理厂工艺过程的温室气体排放评估方法。该方法通过监测污水处理厂各工艺环节的运行参数，核算其碳排放量，但其评估对象限定为单一污水处理厂，未涉及多个废水排放源与处理设施之间的匹配关系，也无法评价废水来源调整对碳排放的影响。

3、对比文件cn118625674a公开了一种基于碳排放核算的污水处理控制方法，其核心是根据碳排放核算结果对污水处理厂内部运行参数进行优化控制。该方法虽然引入了碳排放因素，但优化空间局限于处理厂内部操作条件，没有涉及废水来源与处理单元之间的空间匹配和协同处置潜力评估。

4、另一篇对比文件涉及难降解废水协商间接排放评估，其公开了基于企业污染物排放清单和污水处理厂处理工艺评估废水协商间接排放可行性的方法。该方法的评估逻辑是对特定污染物能否被现有工艺去除进行定性判断，未构建量化匹配模型，也未将匹配评估结果与碳减排效能纳入统一的多目标决策框架。

5、综合来看，上述对比文件存在以下不足：第一，缺乏对多源废水与末端处置设施之间工艺兼容度的量化表达手段；第二，无法在同一方法框架下同时输出协同处置潜力和碳减排效能两个维度的量化结果；第三，评估过程依赖人工经验判断，缺少可复现的数学模型和计算流程。上述不足导致工业园区在制定减污降碳协同方案时缺乏定量依据。

技术实现思路

1、本发明提供一种工业园区废水协同处置潜力评估与碳减排效能核算方法，用以解决上述提出的技术问题。

2、本发明提供一种工业园区废水协同处置潜力评估与碳减排效能核算方法，包括：

3、采集工业园区内各涉水企业的废水排放数据及末端集中处置设施的处理工艺参数，构建园区废水协同处置基础数据库；

4、基于所述基础数据库，分别建立各涉水企业废水的水质特征向量与末端集中处置设施各处理单元的处理能力向量，计算各涉水企业废水与末端集中处置设施之间的协同处置兼容度指数，并根据所述协同处置兼容度指数识别具备协同处置潜力的目标废水来源，其中，所述协同处置兼容度指数为量化表征废水与处理单元工艺匹配程度的无量纲数值，取值范围为[0,1]；

5、对识别出的具备协同处置潜力的目标废水来源，构建协同处置情景下的物质流能量流耦合模型，模拟不同协同处置方案下的污染物去除效率与资源消耗水平，其中，所述物质流能量流耦合模型包括废水输入子模型、各处理单元污染物转化子模型、能源消耗子模型和药剂投加子模型，各子模型之间通过质量守恒约束进行物质流关联，通过污染物处理负荷与能源消耗、药剂消耗的对应关系进行能量流关联；

6、基于所述物质流能量流耦合模型的模拟结果，分别核算各协同处置方案下的直接碳排放量、间接碳排放量和碳减排量，其中，所述直接碳排放量包括废水处理过程中生化反应产生的温室气体排放，所述间接碳排放量包括电力消耗和药剂消耗所对应的碳排放，所述碳减排量为协同处置方案总碳排放量相对于基准方案总碳排放量的减少值，所述基准方案设定为各企业废水经独立预处理后混合进入末端集中处置设施的情景；

7、构建协同处置潜力碳减排效能多目标评估矩阵，以方案级协同处置兼容度指数和碳减排量作为双维度评估指标，对各指标进行归一化处理后采用加权综合评分法对各协同处置方案进行综合排序，输出工业园区废水协同处置的最优方案及其对应的碳减排效能核算结果。

8、优选的，s2中所述协同处置兼容度指数包括单元级指数与方案级指数，计算方式为：

9、对各涉水企业废水的每一类水质指标，计算对应浓度值与末端集中处置设施对应处理单元的设计进水限值的比值，若比值大于1则截断为1，以1减去截断后的比值作为该指标的兼容度分值，根据各水质指标的权重系数对各兼容度分值进行加权求和，得到单元级协同处置兼容度指数；

10、若企业废水中特征污染物浓度超过处理单元对应设计限值，则直接判定该企业与该处理单元不兼容，单元级协同处置兼容度指数置为0；

11、将方案中所有被利用的单元级协同处置兼容度指数按对应废水水量进行加权平均，得到方案级协同处置兼容度指数，其中，基准方案不进行单元级定向分配，对应方案级协同处置兼容度指数设定为0；

12、当单元级协同处置兼容度指数大于等于兼容度识别阈值且特征污染物不超标时，识别该企业废水与对应处理单元具备协同处置潜力。

13、优选的，所述水质指标至少包括化学需氧量、生化需氧量、悬浮物、总氮、总磷和特征污染物浓度，所述权重系数基于末端集中处置设施各处理单元对不同水质指标的敏感度进行动态赋值，赋值方法包括层次分析法、专家打分法或基于历史运行数据的敏感性分析法。

14、优选的，s3中所述废水输入子模型用于根据协同处置方案分配废水流量并计算混合进水水质；

15、所述污染物转化子模型基于各处理单元对各类污染物的去除率函数构建，所述去除率函数为进水污染物浓度的非线性经验拟合函数，其参数通过末端集中处置设施的历史运行数据进行拟合标定；

16、所述能源消耗子模型用于计算处理单元电力消耗量；所述药剂投加子模型用于计算处理单元药剂投加量。

17、优选的，s4中所述直接碳排放量的核算采用修正的ipcc排放因子法，所述修正体现在根据园区所在区域的实际水温、ph值和溶解氧浓度对甲烷和一氧化二氮的排放因子进行本地化校正，且校正采用对数形式的多元线性回归模型实现。

18、优选的，所述本地化校正通过构建排放因子自然对数值与水温、ph值、溶解氧浓度之间的多元线性回归模型实现，所述多元回归模型的系数基于园区所在区域至少一个完整年度周期的实测排放数据进行拟合，且拟合结果需通过显著性检验；

19、回归模型适用于实测数据覆盖的环境参数区间，若实测排放通量为0则不纳入拟合样本。

20、优选的，步骤s5中所述归一化处理采用除以最大值的归一化方法；

21、若某方案碳减排量为负值，其归一化值按0计；

22、所述加权综合评分的权重系数根据园区碳排放管控政策导向进行动态调整。

23、优选的，所述协同处置兼容度指数和碳减排量的权重系数的动态调整方式为：当园区所在区域处于碳排放强度控制阶段时，碳减排量的权重系数大于协同处置兼容度指数的权重系数；

24、当园区所在区域处于污染物总量控制阶段时，协同处置兼容度指数的权重系数大于碳减排量的权重系数；

25、所述管控阶段根据园区所在区域发布的年度环保工作重点或排放管控指标进行判定。

26、优选的，步骤s1中所述废水排放数据至少包括各涉水企业的排水水质、排水水量、排水时序特征，所述处理工艺参数至少包括末端集中处置设施各处理单元的设计处理能力、设计进水水质限值和实际运行工况参数。

27、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

28、通过构建水质特征向量与处理能力向量并计算兼容度指数，将多源废水与末端处置设施之间的工艺匹配程度从定性判断提升为定量表达，在统一权重、阈值设置的前提下，评估结果具有可重复性和可比性；

29、通过物质流能量流耦合模型，能够在同一数学框架下同时模拟污染物去除、能源消耗和药剂消耗，为碳减排量核算提供一致的输入数据；

30、将协同处置兼容度指数和碳减排量同时纳入多目标评估矩阵，实现了减污和降碳两个目标的联合优化，决策过程透明、可追溯。

31、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

32、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。