城市污水处理厂生命周期评价方法初探及应用案例.pdf
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城市污水处理厂生命周期评价方法初探及应用案例.pdf
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卷第期#$年%月大连理工大学学报&()*+,-.+,/+*0*/12)3/45-6278*,95:
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#$文章编号A$BCD$CE#$F$B$#G#B$D收稿日期#$#B$AB$GH修回日期#$B$#BA$;作者简介陈郁EAGI%BF女助教H杨凤林JEAG!
BF男教授博士生导师;城市污水处理厂生命周期评价方法初探及应用案例陈郁郑洪波杨凤林J张树深E大连理工大学环境科学与工程学院辽宁大连AAD$A#F摘要研究了一套适用于城市污水处理厂的生命周期评价体系;该体系不仅考虑了环境因素而且考虑了经济和技术因素;在评价中将污水处理过程看做产品的生产过程即原水作为原材料出水为产品污泥是产品生产过程中的副产品;在影响评价中运用层次分析法对总考核指标E即综合效益F及各单项指标E即环境影响K经济效益和技术性能F的优劣性进行比较与分析并通过具体实例的考察对所提评价体系进行论证评价出不同污水处理工艺的优劣性;关键词污水处理H生命周期评价H层次分析法中图分类号LC#$M文献标识码N生命周期评价EOPNF是对产品或过程从最初的原材料采集到加工制造K产品使用以及用后处理的全过程进行跟踪和定量分析E即所谓的从摇篮到坟墓F与定性评价的方法QAK#R;生命周期评价在国外应用和发展了近$S正成为许多政府和企业的环境管理工具QTDR;目前我国对OPN的认识和应用还处于起步阶段;本文依据现有生命周期评价的原则和技术框架的要求对工艺处理过程UU城市污水处理厂进行生命周期评价方法研究并将所探讨的模式应用于具体的工程实例中在实践中进行检验;V研究方法V;V目标定义利用生命周期评价方法对城市污水处理厂进行评价QITGR在传统的仅从环境角度入手的基础上综合考虑了经济效益和技术性能因素贴近工程实际;通过考察设定边界范围内的城市污水处理厂的环境负荷K技术性能和经济效益确定主要影响因子;V;W范围界定根据污水处理工艺的特点在污水处理厂的生命周期评价中人们所关注的焦点是污水;对于考察对象污水来说进入污水处理厂的原水为各类污染物浓度均超标的污水从处理厂排出的水为各项水质指标均达到排放标准的水;由此可以这样认定出水即为一种产品该产品是由原材料污水经过一系列的加工处理工艺净化处理后而得到的新产品;在这一过程中不仅伴随有废气K臭味等污染物的排放同时还有副产品污泥的产生;本文重点考察不同城市污水处理系统所产生的环境影响和经济效益及技术性能的差异;因此以污水的产生收集作为OPN研究的开始以处理后的达标水的排放和污泥的处置作为OPN的结束城市污水处理厂生命周期评价系统及边界图见图A;图A城市污水处理厂生命周期评价系统及边界XYZMA_SabcdeabSfdgeaYhYiSjkS_kS_ff_S_aijSa万方数据!
#确定系统的功能单位同样规模的污水处理厂$即日污水处理量相同!
%清单收集在综合考虑各方面影响因素的前提下$确定污水处理厂的清单数据包括&污水收集阶段的清单数据污水处理阶段的清单数据污水排放及污泥处理和处置阶段的清单数据分别见表()*表(污水收集阶段的清单数据表+,-.(/012034564738294:
293;4047,=32?
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BBCD油类重金属表E污水处理阶段的清单数据表+,-.E/0120345647382352,3F20347,=32?
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JHBBCD油类重金属曝气沉砂池用电量维修费人员工资臭气浓度G排气量HEB浓度G排放量CH*浓度G排放量B?
E浓度G排放量C?
I浓度G排放量?
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JHBBCD油类重金属初沉池用电量维修费人员工资臭气浓度G排气量HEB浓度G排放量CH*浓度G排放量B?
E浓度G排放量C?
I浓度G排放量污泥量?
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JHBBCD油类重金属生物处理设施用电量维修费人员工资A?
E浓度G产生量臭气浓度G产生量HEB浓度G排放量CH*浓度G排放量B?
E浓度G排放量C?
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BBCD油类重金属二沉池用电量维修费人员工资臭气浓度G产生量HEB浓度G排放量CH*浓度G排放量B?
E浓度G排放量C?
I浓度G排放量污泥量?
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BBCD油类重金属表*污水排放和污泥处置阶段的清单数据表+,-.*/0120345647382K;=98,5L247,=32?
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BBCD油类重金属消化池用电量维修费人员工资AHN浓度G排放量A?
E浓度G排放量HEB浓度G排放量CH*浓度G排放量B?
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I浓度G排放量臭气浓度G排放量运输用电量维修费人员工资A?
浓度G排放量污泥处置用电量维修费人员工资AHN浓度G排放量A?
E浓度G排放量臭气浓度G排放量渗滤液G产生量!
O影响评价(P(分类根据目标定义和范围界定所确定的系统边界及清单分析阶段所提供的数据清单$对污水从收集到排放过程所带来的环境问题进行分类$分类结果见表N(PE特征化利用环境负荷指标方法将相同影响类型下的不同影响因子进行汇总$得到每一种影响类型的综合环境负荷每一类环境类别影响的指标Q2可用下式计算得到&Q2RSTUVWJUXYSTZVWJZXYSTVWJXY式中&UZ为排放物中所含的各种化学物质$T为各种物质的质量$WJ为各种物质对某类环境造成影响的潜能因子本文采用英国/A/公司研究使用的潜能因子$如表P所示*E第*期陈郁等&城市污水处理厂生命周期评价方法初探及应用案例万方数据表!
污水处理厂环境影响分类#$%!
()*)+#,)-.-*/.0)1-.2/.,#)23#+,-*24.)+)3#5#(,/5#,/1,1/#,2/.,3#.,(环境影响分类相关污染物来源全球变暖&67896:
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8&6生物处理8发电8污泥处置8消化过程8运输大气酸化9;排放水水生物毒性重金属?
;8&A8&4等B排放水臭味氨8硫化氢8甲硫醇8甲硫醚8三甲胺格栅8沉砂池8初沉池8生物处理系统8污泥处理系统8污泥处置敏感点有C无8个数8距厂区位置8功能区划分类型受纳水体D6E8&6E等二级出水表F城市污水处理厂各种环境影响类别的G3#$%FG3-*A)*/1/.,/.0)1-.2/.,#+#,/-1H-*24.)+)3#5#(,/5#,/1,1/#,2/.,3#.,(影响类型影响物质G3全球变暖?
IJB&6796:
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L7KKMLLMLQPKMFMB对污水处理厂进行多目标规划M根据层次分析法的运算特点及本项目的性质R对城市污水处理厂各阶段的污水处理工序进行层次分析R所构成的层次分析框图见图7MU案例分析利用上述研究方法对某市两座使用不同污水处理工艺的污水处理厂进行比较M甲厂使用活性图7城市污水处理厂影响评价层次分析框图V)%7D-+WA)#1#2-*#.#H,)+X)$/1#1+XH-*,X/)23#+,#(/(2/.,-*24.)+)3#5#(,/5#,/1,1/#,2/.,3#.,(!
Y7大连理工大学学报第!
卷万方数据污泥法!
#$%乙厂使用生物滤池工艺!
&$%处理规模均为(&)*+,-.通过对这两个污水处理厂进行数据收集整理%依照层次分析结构中不同影响类型赋予定量与定性的标度值%对两厂两种工艺作比较.由于所研究的两个污水处理厂/甲厂刚改造完工%乙厂为新建厂%在评价技术性能时没有将两厂的运行稳定情况包括在内.另外%由于该地区的城市污水中含有的重金属元素的量比较小%故水生物毒性也不是考察的主要目标.由此%在层次分析框图中包括的影响因子为个.0.1环境效益考察重点是环境效益%其标度值是2层中最高值%构造出345矩阵%同时构造出6个547矩阵及个748矩阵%然后进行层次单排序与总排序%得到最终的总排序!
表9$.表9层次总排序!
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&$层次KL&L#M&).).*N).NNNM#).)&).O).&)M6).)N#).P#*).#P9M*).&O#).N)N).*ONMN).)&P).N).N)M9).)P#).969).69*MP).#N#).*9*).N69M).&6).9).*)MO).)&9).PNN).#*NM&).)#O).&9P).66M&).)N#).9*P).6N6M).)PN).#).PO#348权值/).N&).*O)结果表明%在以环境效益为重点考察目标的前提下%综合经济效益Q技术性能和环境效益6个因素%乙厂的权值为).N&)%甲厂的权值为).*O)%乙厂略优于甲厂.也就是说%如果从污水处理厂的进水到出水的生命周期过程来对二者进行比较的话%乙厂是首选方案.0.0经济效益见表P.结果表明%在以经济效益为主要关心焦点的条件下%乙厂在考察范围内优于甲厂.表P层次总排序!
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#$层次KL&L#M&).N#).*N).NNNM#).&)9).O).&)M6).)#&).P#*).#P9M*).)P).N)N).*ONMN).)P).N).N)M9).)6).969).69*MP).&)*).*9*).N69M).)NP).9).*)MO).)P).PNN).#*NM&).)).&9P).66M&).)#&).9*P).6N6M).)6&).#).PO#348权值/).N&P).*60.R技术性能见表.表层次总排序!
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6$层次KL&L#M&).).*N).NNNM#).)&).O).&)M6).P).P#*).#P9M*).*99).N)N).*ONMN).)*&).N).N)M9).)6).969).69*MP).&)*).*9*).N69M).)NP).9).*)MO).)P).PNN).#*NM&).)).&9P).66M&).)#&).9*P).6N6M).)6&).#).PO#348权值/).N6#).*9结果表明%如果以技术性能作为主要关心焦点%乙厂仍然比甲厂的综合效益好.综上所述%综合各方面因素考虑%乙厂具有优越性.0.S单因素分析同样%利用层次分析法原理还可以对目标层2层与方案层L层作层次总排序%从而更为细致地比较在各类单项目标下%两种方案的优劣性.单从经济效益角度来看%层次总排序见表O.表O层次总排序!
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&T$层次2L&L#M&).66).*N).NNNM#).&9P).O).&)548权值/).N#&).*PO结果表明U在总投资额方面%乙厂的建设投资NO#第6期陈郁等U城市污水处理厂生命周期评价方法初探及应用案例万方数据高于甲厂!
在运行过程当中甲厂的花费比乙厂高同时投入后乙厂处理的废水每天有#$%&()*回用甲厂仅有&()*回用乙厂在废水回用方面获益很大故从总体上说甲厂在经济效益方面小于乙厂$即单从经济效益角度考虑乙厂可作为选择的对象$单从技术性能角度来看层次总排序见表($表(层次总排序+#,-./01(.2*/3456758952:
*;5;+#,-层次?
#AB($#($%#)($#%CA)($%BD($D(D($)EDAD($(CD($D($D(FGH权值($D)I($)D#结果表明J在技术性能指标下乙厂占有优势这主要是由于生物滤池处理工艺的能耗小于活性污泥处理
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