熱能回收可使污水處理對環境影響扭虧為盈

文章亮點

· 基于LCA方法對資源回收產生的總環境影響進行評價

· 傳統污水處理有益水環境，但不利總環境

· 資源回收可助污水處理廠實現 “凈-零（Net-zero）”總環境影響

· 僅出水回用、磷回收、污泥焚燒產能等措施難以實現污水處理廠“凈-零”總環境影響，唯有考慮出水余溫熱能回收方能實現“凈-零”總環境影響

· 污水處理帶來的其它方面環境負面影響可以通過資源回收予以抵消

· 余溫熱能回收可降低40%污水處理負面環境影響。否則，污水處理環境影響難以扭虧為盈

文章簡介

傳統污水處理以能源/資源消耗為代價去除有機物（COD）與營養物質（N、P），以期獲得水環境改善。因此，傳統污水處理實際上是一種污染轉嫁過程，有將水污染轉化為大氣和土壤污染之嫌。這就需要從全生命周期（LCA）角度評估污水處理對總環境產生的影響，并提出改善影響的具體措施。

研究對現有LCA環境影響評價方法涉及相關因子本土化后，利用優化LCA方法對實際污水處理廠產生的環境綜合影響進行評價。對案例傳統污水處理工藝LCA評價顯示，兩種工藝每功能單位（FU）產生的環境綜合影響值（LCIA）分別為0.0118和0.0132，意味著污水處理廠在改善水環境的同時，卻對總環境產生不利影響。

在保證良好出水的同時，減輕污水處理廠對總環境產生的不利影響，資源/能源回收應該在很大程度上可以彌補對總環境產生的不利影響。目前已有資源回收途徑主要為出水回用、污泥土地利用、磷回收、化學能回收等手段，還沒有考慮大規模利用污水余溫熱能。有鑒于此，研究提出一種包括出水余溫熱能回收在內的資源化處理工藝，連同出水回用、污泥干化/焚燒、灰分磷回收后用作建材等資源回收方式一并進行LCA再次評價。LCA資源化評價結果表明，兩種工藝每功能單位（FU）產生的環境綜合影響值（LCIA）分別降至-3.50×10-3和3.72×10-3，降幅達到130%和128%，可以實現“凈-零（Net-zero）”總環境影響，甚至還可以對總環境產生額外正效益。

圖1評價結果表明（工藝1），填埋空間消耗（LSD）歸一化結果下降幅度最大，從0.14急劇減少至6.87×10-3；除富營養化潛能（EP）和黑臭水體潛能（BOP）外，其余環境影響指標均降為負值，即，避免了這些因素的不利環境影響、甚至產生額外正效益。圖2資源化改善總環境份額結果（工藝1）表明，出水余溫熱能回收在總環境效益增加上所占份額最大（41%），污泥焚燒回收有機能源的貢獻率次之（30%）；出水回用和磷回收貢獻率分別為18%和6%。顯然，如果不考慮余溫熱能回收，污水處理廠難以實現“凈-零（Net-zero）” 總環境影響，所以，余溫熱能回收是污水處理廠實現“凈-零（Net-zero）”總環境影響的關鍵因子，今后需給予足夠的重視。

重要結論

1、資源/能源回收可以幫助污水處理廠在保證良好出水的前提下，實現“凈-零（Net-zero）” 總環境影響，甚至產生額外環境正效益。

2、出水回用等措施遠不足以抵消污水處理廠產生的不利環境綜合影響。

3、能源回收（熱能+化學能）對不利總環境影響減量可達70%，其中，出水余溫熱能回收貢獻最大（~40%），在未來污水處理能源回收實踐中需特別關注。

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