污水环评 | 污水处理综合环境效益评价

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评价方法

对污水处理厂LCA评价中，提高污水处理厂出水水质有利于降低受纳水体富营养化和缓解黑臭现象。但是，出水水质提高意味着污水处理药耗/能耗、温室气体排放量等相应增加。因此，出水水质与能耗/温室气体间平衡需要最优化决策。本研究通过建立 LCA-MOP (Life Cycle Assessment-Multi-Objective Programming) 环境综合影响评价及优化相耦合模型，尝试对分别满足 一级A出水 和“ 准四类水 ”两种标准下实际污水处理厂进行环境综合效益评价，以分析 出水标准提高 对环境产生的 综合影响 ，试图寻求环境综合影响最小化的有效途径。

应用案例

应用案例采用山西某市一市政污水处理厂建设、运行实际数据及拆除估算值。该厂一期工程为氧化沟工艺，设计流量Q =10 ×10 ⁴ m ³ /d (实际Q =5.92 ×10 ⁴ m ³ /d) ;二期工程采用5 段Bardenpho工艺，设计流量Q =10 ×10 ⁴ m ³ /d (实际Q =9.15 ×10 ⁴ m ³ /d) 。污水经两期工艺分别处理后，在高效纤维滤池内加入化学药剂，用以强化除磷。该厂出水水质设计标准为一级A，服务年限20年：剩余污泥脱水后外运 (6km) 填埋处理。评价中将功能单位 (Functional Unit，FU) 定义为处理1 ×10 ⁴ m ³ 污水产生的环境影响，即，FU =1 ×10 ⁴ m ³ 。应用案例数据清单显示于表3。

因该污水厂一、二期处理水汇合后经过滤池深度处理，故最终出水数据相同。由表3可知，该厂出水除SS外，其余均低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》征求意见稿中特别排放限值，即，地表水环境质量标准Ⅳ类，所以， 出水总体 上接近“ 准Ⅳ类水 ”。因此，应用评价以此标准为依据。

污水处理LCA环境效益评价时需要对环境影响进行 分类 ，以确定不同影响之 数值 。受案例污水处理厂实际数据所限，案例评价只选取那些 重要 环境影响指标，具体指标见表4。

评价“准Ⅳ类水”影响

经统计分析，终可以得到案例污水处理厂在LCA框架下，处理1FU (1 ×10 ⁴ m ³ ) 污水达到“准Ⅳ类水”标准后， 环境影响特征化 结果如表5所示，案例污水处理厂不同阶段对环境影响占比见图2。

特征化结果表明，污水处理厂对环境产生的 净效益 为 负值 ;若没有足够环境影响抵消手段 (如能源、资源回收) 时，污水处理对环境产生的负影响很大。如果出水排放标准更加严格，仅靠 延长工艺流程 来满足出水要求，势必导致 建设与拆除 阶段对环境的影响 增大 。因此，一味靠提高出水标准而改善水体环境质量的结果恐怕会产生更大的环境综合影响，并不“环保”。

因不同环境影响类型潜能值均以 不同参照物 作为 当量基础 ，致使不同环境影响类型间无法直接进行比较，所以，需要将特征化结果进行数据 归一化 (标准化) ，以得到无量纲可比对数值。所有基准值计算均采用同一年数据 (2010年) 进行归一化计算。在“准Ⅳ类水”标准下，案例污水处理厂LCA归一化因子与计算结果见表6。

归一化结果显示，虽然GWP总量较大，但对污水处理厂综合环境影响指标的 贡献 与 出水黑臭潜能程度相当 。出水水质与温室效应等环境影响类别处于 矛盾位置 。进一步说明，一味提高出水排放标准，仅关注出水水质和运行成本，而不从 宏观角度 把握污水处理厂环境综合影响指标，最终将得到并不整体“环保”的结果。

经计算，判断矩阵A的一致性指标CR=0.06<0.1，说明该判断矩阵具有 逻辑一致性 。最终得到案例污水处理厂各环境影响类型在环境综合影响指标值中的 权重值 。

整体上看，环境综合影响指标由出水水质黑臭潜能、温室效应潜能、填埋空间消耗和非生物资源枯竭潜能所决定， 其余影响类型 对环境综合影响的 贡献 几乎可以 忽略 。此外，通过适当降低出水要求，满足设计出水标准 (一级A) 有可能会使LCIA降低。

降低出水标准对环境产生的综合效益

最终得到一级A出水下的环境综合影响指标值，相比“准Ⅳ类水标准”，环境综合影响值(LCIA)分别降低6.4%和4.3%，对环境综合影响均有所降低。结果表明，在达到设计出水标准 (一级A) 后，再进一步 提高出水水质 ，最终对环境产生的 综合效益 将会 降低 。适当降低出水排放标准，可使污水处理过程 直接碳排 、 间接碳排 、 物耗 和 电能生产过程污染物 排放量大为 减少 ，将有效提高污水处理厂对环境产生的综合效益，使污水处理厂变得更加“环保”。

结论

出水标准提高 所带来的水环境效益很容易被所增加的能源消耗、资源消耗以及伴随的大气污染等负影响所抵消，结果其实是对 总环境质量 做 无用功 。在对污水处理厂环境效益评价和目标改善中，应采用LCA 方法综合评价对环境产生的净影响。此外，应大力发展 可持续污水处理技术 ，实现污水处理资源化、能源化未来目标，污水处理只有上升至“ 绿色 ”并逐渐过渡到“ 蓝色 ”，方能实现 正 的 环境效益 。

原文信息：

郝晓地,王向阳,江瀚,李爽.污水处理环境综合效益评价方法及案例应用[J].中国给水排水,2019,35(06):6-15.DOI:10.19853/j.zgjsps.1000-4602.2019.06.002.

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