污水处理碳足迹核算及环境综合影响评价研究

发布时间：2020-06-21 22:02

【摘要】：通常来说,污水处理“以能耗能”、“污染转嫁”,它在改善水环境的同时亦可能污染大气和侵占土地。尽管污水中大部分有机物(COD)是生源性的,它被稳定至CO_2可以不计入污水处理碳排放,但它客观上存在直接或间接耗能过程,这未免使其也具有碳排放大户的嫌疑。因此,对污水处理进行碳核算,并因此获得积极有效的减排方式意义重大。这就需要从污水处理涉及的整个环境影响范围进行评价,运用全生命周期(LCA)定量评估其对总环境的影响范围和数值,以揭示污水处理的环境影响内涵、提出影响改善措施并进行LCA定量评价。本研究主要内容为:1)污水COD成分中存在一定量化石碳成分,需要在传统稳态碳排放模型中予以补充和修正;2)对现有LCA环境影响评价方法涉及相关因子进行本土化;3)在LCA评价方法中引入多目标优化法(MOP),以提供多因素优化策略;4)利用该LCA-MOP模型进行碳足迹以及综合环境影响评估计算,包括对传统污水处理厂“一级A”与“准四类水”出水达标排放、具有能源/资源回收污水处理厂、以及地下污水处理厂。在对传统LCA模型补充、修正和升级的基础上,以两个实际污水处理工艺进行应用评价。LCA-MOP评价表明,传统污水处理工艺确实存在“污染转嫁”问题,它虽然有助于改善水环境,但综合环境效益却是负值。从“一级A”提高至“准四类水”出水标准,案例污水处理厂对环境产生的环境综合影响增大;两个工艺综合影响指标值分别从9.85E-03和1.08E-02分别升高至1.25E-02和1.40E-02,涨幅达26.9%和32.0%。污染转移是传统污水处理厂普遍面临的环境问题。应对这一问题,污水处理应考虑资源/能源回收,以最大限度弥补对总环境的负面影响。污水处理资源/能源回收不仅包括传统的水回用,也要涵盖磷回收、有机能源与余温热能等利用。建议资源/能源回收工艺LCA-MOP评价显示,仅仅靠水回用、磷回收以及有机能源利用仍难以使环境影响出现“净—零(Net-zero)”效应。只有将余温热能回收并利用包括在内,方有可能实现“净—零”环境影响。利用所建立的LCA-MOP模型对采用MBR工艺的地上和地下式污水处理厂评价显示,地下式MBR每功能单位产生的环境综合影响更高,升幅为1.3%。结果表明,地下污水处理厂虽对人类自身有利,但对总环境不利。在未来污水处理厂建设中,不能仅考虑人类自身利益,更要兼顾对总的生态环境影响。
【学位授予单位】：北京建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X703;X820.3
【图文】：

框架图,生命周期评价,框架

图 2-1 生命周期评价框架Fig. 2-1 Frame of life cycle assessment在 LCA 的研究发展过程中，许多的评价模型方法和软件工具得到开发和利用，大提高了评价的方便性和准确度[30]。在评价模型方法方面，目前较为接受的 LCIA 评方法有：丹麦的 EDIP 方法、莱顿大学环境研究中心 CML2001 方法、生态指标Eco-indicator 99 和瑞典 EPS 方法等。而在评价软件工具方面，目前国外市场上认可度的通用 LCA 评价软件基本是欧洲出版，最为人熟知的是 Gabi（德国）、simaPro（荷兰TEAM（法国）等[29]。其中 Gabi 和 simaPro 软件是目前 LCA 评价的主流软件，但 sima由于具有容量小、易于操作的特点，在实际 LCA 应用中更受欢迎[29]。此外，还有专用于能源评价的 LCA 软件 GREET，开放性获取的软件 openLCA，这些软件的发展利均大大简化了 LCA 的实际应用流程。随着国外 LCA 研究的迅速发展，我国也开始了关软件开发研究，目前国内最为成熟的 LCA 软件是四川大学王洪涛与亿科环境公司同开发的软件 e-Balance，其内置的一些大宗物质数据比之国外软件更加贴近国情[30最后在使用的数据库方面，国外软件中常用背景数据库为欧盟 ELCD（European L

污水处理厂,来源,部分化,CO2排放

第 3 章污水处理厂碳足迹模型分析第 3 章污水处理厂碳足迹模型分析水处理过程中直接产生的 CO2排放长期以来被认为是生源性的，即enic Carbon，BC），不需列入碳排放清单，国际“政府间气候变化专C）”亦这样界定[20]。但是，人类开采煤炭、石油等矿藏碳源后大量使品（如，洗涤剂、化妆品、药物等），致使这部分化石碳（Fossil Carb进入污水，导致污水总有机碳（TOC）包含了这部分化石碳[19]。这样，中因化石碳分解直接产生的 CO2排放便随之忽略。

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