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1、生命周期评价 污水处理及对环境的影响 WATERRESOURCESPROTECTION 1 生命周期评价 生命周期评价 lifecycleassessment LCA 是对一个产品系统在整个生命周期内的输入和输出的环境影响进行评估 环境影响评价周期为从摇篮到坟墓 即从原材料的开采到产品的最终处置 生命周期评价过程包括目标和范围的确定 清单分析影响评价以及结果解释等4个阶段 2 污水处理的概况 目前 生命周期评价广泛应用于污水处理领域 如用于比较传统污水处理工艺与纳米过滤处理 反渗透处理之间的不同 但对影响企业选择合适污水处理工艺的因素的研究并不深入透彻 传统上选择污水处理方法时主要考虑经济和技
2、术方面的要求但随着气候变化能源危机以及其他一系列环境问题的产生 污水处理厂越来越重视自身的可持续发展选择污水处理系统的考虑因素也变得更加复杂 在考虑经济和技术的基础上 不同污水处理系统对环境造成的影响被考虑进来污水处理对环境的贡献是可观的相对于物理处理污水和化学处理污水 生物处理污水是降解减排有机物的最节能最经济的方法但同时也应该看到 对电能药剂等污水进行处理会引起新一轮的环境影响采用生命周期评价理论能够对污水处理系统造成的环境影响进行深入的评价分析 3 一 研究方法 1 确定评价目标和范围 2 列出生命周期评价分析清单 二 结果和讨论 1 污水处理厂对环境影响的生命周期评价 2 不同污水处理
3、工艺生命周期评价结果比较 三 结论 4 A O工艺是流程最简单 应用最广泛的脱氮除磷工艺 一般适用于要求脱氮除磷的大中型城市污水厂 但A O工艺的基建费和运行费均高于普通活性污泥法 运行管理要求高 所以对目前我国国情来说 当处理后的污水排入封闭性水体或缓流水体引起富营养化 从而影响给水水源时 才采用该工艺 Content 5 生命周期评价的目标和范围确定之后 要列出生命周期评价的分析清单本研究列出了污水处理系统输入和输出中的主要材料和能源消耗情况 见表1污水处理厂生命周期评价分析过程中的主要假设及相关数据参考如下 1 电能 假定污水处理厂消耗电能均为火电 火力发电过程中造成的环境影响2 材料
4、材料清单分析使用ELCD数据库 10 水泥生产过程参考Lei等 11 的研究 金属管道生产过程见参考文献 12 3 污泥中的重金属 污泥中重金属浓度数据来自Wang等 13 关于市政及工业污水处理厂中污泥重金属浓度的研究4 交通运输 假定污水处理中使用的混凝剂PAC和絮凝剂PAM来自距污水处理厂60km的工厂 污水处理厂距污泥填埋场48km运输过程见参考文献 14 4 污水处理厂运营 甲烷排放量的计算按照Wang等 13 研究中污水处理厂采用A2 O工艺的甲烷排放因子来进行 Content 6 特征化结果分析 污水处理厂造成的环境影响主要来自其运营维护阶段的电力消耗 非生物资源消耗91 0 全
5、球变暖94 9 光化学氧化88 8 大气酸化78 9 这主要是因为污水处理厂在生命周期内消耗了大量的火电 且煤的消耗和二氧化硫的排放都很大污泥的处理处置是陆地生态毒性的主要来源 占47 9 其次是直接电力消耗 38 2 和建筑材料制造 13 8 由图2可知 污水处理厂在运营维护阶段造成的环境影响最大 7 归一化结果分析 为比较各环境影响指标的重要性 对特征化结果进行归一化处理 将特征化结果除以归一化因子的值 各环境影响指标的归一化因子数值及归一化结果见表3由于在我国缺少相关的污染物排放数据 归一化处理的结果不包括陆地生态毒性结果表明 尽管污水处理厂对氮具有较好的去除效果 富营养化仍是污水处理厂
6、生命周期内造成的主要环境影响 这主要是由于污水处理厂具有较长的生命周期 50年 尽管出水中导致富营养化的污染物质量浓度较低 但是这种污染物的排放量是巨大的结合特征化结果可知 提高能源利用效率 或减少能源使用 和出水水质均有利于减少污水处理厂造成的环境影响 但这两者之间的平衡需要决策者把握 Content 8 A2 O工艺污水处理厂与湿地处理系统的比较 A2 O工艺污水处理厂富营养化结果要比湿地系统的小一些 这是因为A2 O工艺污水处理厂出水水质较湿地系统好但由于A2 O工艺污水处理厂在施工建造阶段使用了更多的材料 在运营维护阶段消耗了更多的化学药剂 所以其消耗的非生物资源要比湿地系统多与A2
7、O工艺污水处理厂相似 湿地系统对环境影响最大的阶段是运营维护阶段事实上 A2 O工艺污水处理厂和湿地系统最重要的差异就在于电力的消耗 污水处理厂消耗的电力为0 22 kWh m3 湿地系统消耗的电力为0 46 kWh m3 在能源使用上的差别导致二者在二氧化硫和氮氧化物排放量上具有差别 这在大气酸化和全球变暖上得到体现 研究表明 湿地系统造成的光化学氧化主要集中在施工建造阶段 因为钢筋混凝土固化过程中会排放大量二氧化碳和甲烷 Content 结论 对某A2 O工艺污水处理厂生命周期内的环境影响进行了定量研究 结果表明 生命周期内某A2 O工艺污水处理厂造成的环境影响主要来自其运营维护阶段的电力
8、消耗 对富营养化和全球变暖具有较大影响将某A2 O工艺污水处理厂生命周期评价结果和其他的污水处理工艺的生命周期评价结果进行比较 结果表明 相对于湿地污水处理系统 A2 O工艺污水处理厂消耗了更多的非生物资源 但是在大气酸化光化学氧化以及全球变暖等方面产生的影响较小 相对于五阶段Bardenpo工艺 A2 O工艺污水处理厂对富营养化具有较大的影响 但在非生物资源消耗全球变暖光化学氧化以及大气酸化等方面的影响较小提高污水处理厂能源利用效率 或减少能源的使用 和提高出水水质均有利于减少污水处理厂造成的环境影响 但事实上 污水处理厂的耗能随着出水水质的提高而增加 二者之间的平衡需要决策者把握 以达到使整个污水处理系统对环境造成的影响最小的目标 Content 10 谢谢观赏 11
