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生命周期评价在污水处理厂工艺选择中的应用

文章出处:春雷网人气:-发表时间:2017-04-11 14:13:00【

  生命周期评价在污水处理厂工艺选择中的应用

  来源:装饰装修天地 2017年2期

  摘 要:大连某污水处理厂进行升级改造计划,本文采用生命周期评价的方法对其改造前后的两种处理工艺进行比较评估,得出改造后的A/A/O工艺优于改造前的A/O工艺。

  关键词:生命周期;工艺选择;污水处理

  大连某污水处理厂进行升级改造计划,改造前日处理量为8万吨,采用A/O工艺,出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准后直接排海;改造后,日处理量扩大为10万吨,采用A/A/O加深度处理工艺,其中4万m3/d的出水作为回用水回用。

  本文以处理1万吨污水所造成的环境影响作为两种工艺生命周期评价过程的功能单位,依据现有污水处理厂生命周期评价研究范围的技术框架[1],查阅并分析国内外相关的文献和标准材料,合理利用生命周期评价常用软件——GaBi软件本身已有的数据库,综合考虑该厂进行升级改造前后两种工艺的具体情况,收集、检测和归纳污水处理工艺过程中的各项数据资料,对两种处理工艺列清单数据并将输入与输出进行方案建立[2]。

  本文选择CML2001中的三大类环境影响类别进行分析[3],分别为:原材料与能源的消耗、污染和损坏。具体包括2类输入:非生物枯竭因子(ADPE)、非生物消耗化石燃料(ADPF)和9类输出:酸化潜力(AP)、富营养化潜力(EP)、淡水水生生态毒性(FAETP)、全球变暖潜能(GWP)、人类潜在毒性(HTP)、海洋水生生态毒性(MAETP)、臭氧层损耗潜力(ODP)、臭氧层创造潜力(POCP)和潜在生态毒性(TETP)。

  为了方便比较,本文选择CML2001-Nov.2010作为评价模型对上述方案的各项环境影响进行特征化[4]。为了使两种工艺环境影响的比较显示出来更加清晰,本文把A/O工艺各环境类别影响的贡献值看作为1,然后让A/A/O工艺的特征化结果与其比较,如图1,得出上述9个特征化因子的环境影响比较图。

污水处理工艺对比

  可以看出,案例污水处理厂改造后的A/A/O工艺中来自富营养化潜力和海洋水生生态毒性的环境影响要明显低于改造前的A/O工艺,而酸化潜力、淡水水生生态毒性、人类潜在毒性和潜在生态毒性的环境影响略低于改造前的A/O工艺,同时,来自全球变暖潜能、臭氧层损耗潜力和臭氧层创造潜力的环境影响略高于改造前的A/O工艺。

  分析其结果:改造后出水水质明显优于改造前的出水水质,这本身使得随出水排放的COD、TN、TP等的污染負荷的浓度明显减少,同时,改造后又有4万m3/d的出水被用作了回用水,进一步减少了污染负荷的排放,从而使得改造后的A/A/O工艺中来自富营养化潜力和海洋水生生态毒性的环境影响明显低于改造前的A/O工艺。另外,由于改造后A/A/O工艺增加了新的污水处理单元,使得改造后的电耗明显高于改造前,而电能的产生本身会对环境产生影响,且改造后化学药剂的使用有所增加,而化学药剂的生产和使用也会对环境产生影响,这些环境的负效应抵消了部分上述因出水水质变优产生的环境正效应,使得改造后的A/A/O工艺在来自酸化潜力、淡水水生生态毒性、人类潜在毒性、潜在生态毒性、全球变暖潜能、臭氧层损耗潜力和臭氧层创造潜力的环境影响较改造前的A/O工艺没有明显优势。但综合分析,改造后的A/A/O工艺优与改造前的A/O工艺。

  本文选择CML2001-Nov.2010 EU25对特征化结果进行标准化,对改造前后两种工艺进行比较,如图2所示。

污水处理工艺对比

  可以看出,在所研究的环境影响类别中,来自海洋水生生态毒性的环境影响贡献最为显著,且环境影响的贡献值A/A/O工艺低于A/O工艺;其次是全球变暖潜能的环境影响贡献略高,且改造前后没有显著变化;其它环境影响类别的环境影响贡献很小。

  分析标准化结果:无论改造前后,污水处理厂的污水均需全部或部分排入海洋,造成对海洋水生生态毒性的环境影响相对较大。又改造后A/A/O工艺的出水污染负荷浓度和排海水量均小于改造前的A/O工艺,所以其造成的对海洋水生生态毒性的环境影响也低于前者。另外,两种工艺的污水处理阶段和污泥处理阶段均会产生温室气体,且两种工艺均会产生电耗,电能的消耗也会有温室气体的产生,从而两种工艺都对全球变暖产生影响。

  综上,基于GaBi软件为辅助的生命周期评价,改造后的A/A/O工艺优于改造前的A/O工艺。为了进一步减少污水处理厂的环境影响,使得其对环境造成的影响更小,提出改善建议:污水处理厂实现减排的同时,也实现节能降耗,可以采用根据溶解氧实时调控曝气量,使用水源热泵等方式节约用电,尽可能地减少电能的消耗,以减少其所带来的环境负荷;同时,化学药剂的采购和使用应尽量高效,以减少化学药品的用量;尽可能地增加污水回用量,节约用水,以增加其环境正效应;在有条件的情况下,尽量考虑污泥厌氧消化能源回用以及污泥N、P的回收,尽可能地减少能源和资源的消耗。

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