生命周期评价方法及其在污水处理领域应用进展

发表时间:2019/2/11   来源:《知识-力量》2019年4月上   作者:高悠娴 李澜
[导读] 生命周期评价是一种环境评价和管理的方法,将其应用于污水处理领域也在国内外受到了广泛关注。

(四川大学,四川 成都 610065)
摘要:生命周期评价是一种环境评价和管理的方法,将其应用于污水处理领域也在国内外受到了广泛关注。本文在介绍生命周期评价理论的基础上,总结了其在污水处理领域的应用,并对生命周期评价在我国的未来发展做出了展望。
关键词:生命周期评价;污水处理厂;污水处理

 
          1.前言
          城市污水处理工程是以产生新的环境污染和资源消耗为代价,将水中的污染物进行分离、分解转化成无害、少害或易于处置的物质的过程,如何做到以最小的资源和环境代价去解决城市污水问题是城市污水处理厂高效运行的关键。传统的评价和分析污水处理工程的方法主要是采用环境影响评价和技术经济评价法,这些方法虽然得到了普遍的应用,但最大的缺陷是难以定量的分析和评价污水处理工程的环境效益,也未能充分考虑不同方案所造成的环境负荷。因此,寻找其他方法解决上述问题至关重要。
          生命周期评价(life cycle assessment,LCA)是一种环境评价和管理的方法,它能对其所从事活动全过程的资源消耗和造成的环境影响有一个彻底、全面、综合了解的评价,因而正成为许多政府和企业环境管理的有力工具[1]。将LCA方法应用于污水处理领域也在国内外受到了广泛关注[2]。因此本文通过对LCA方法进行简要介绍,总结了目前LCA方法在污水处理领域中的应用。
          2.生命周期评价简介
          LCA是产业生态学主要理论与方法之一,其研究始于20世纪60年代,随着环境和能源问题持续的出现,该思想受到了人们日益的关注。在1990年,美国环境毒理学和化学学会(SETACA)将其定义为汇总和评估一个产品(或服务)体系在其整个寿命期间的所有投入及产出对环境造成的潜在影响的方法[3]。1997年,国际标准化组织(ISO)发布《生命周期评价原则与框架》规范了LCA的原理和技术框架,使得LCA成为了ISO14000系列标准中产品评价标准的核心和确定环境标志和产品环境标准的基础,为LCA从理论转变为实际应用奠定了基础。我国于1998 年引进并转化为国家标准,即GB/T24040 系列标准;自引入以来其价值得到研究人员、企业、政府部门的广泛认同。
          LCA主要优势在于可以量化一个系统的原料与能源效率,确定污染影响在操作过程中的转移,并据此提出提升建议。总的来说,LCA正在越来越受到人们的重视,其必将成为21世纪最有生命力和发展前途的环境管理工具。
          3.生命周期评价方法
          1993年SETACA在“生命周期评价纲要:实用指南”中将LCA的基本结构归纳为4个相互关联的部分,即目标定义和范围界定、清单分析、影响评价、结果解释[4]。目标和范围的确定是LCA研究的第一步,是其后的评价过程所依赖的出发点和立足点;清单分析是量化和评价所研究的产品、工艺或活动在整个生命周期的资源和能源使用以及环境释放的过程,是研究工作的基础;生命周期影响评价是对清单分析中所识别的环境负荷进行定性或定量的描述和评价,以确定产品系统的资源、能源消耗及其对环境的影响;SETAC 将其分为分类、特征化和量化评价三个步骤;结果解释是LCA 最后的一个阶段,通过对清单分析和影响评价的结果所提供的信息进行识别、量化、检验和评价,得出结论,并提出能减少环境负荷的意见和建议。



          4.LCA方法在污水处理领域的应用
          构建污水处理厂的生命周期评价体系是指将城市污水处理厂视作一个产品系统, 即将污水处理厂作为研究对象,定义其生命周期为包括污水处理厂从自然界获取最初资源、能源和原材料,经过开采、加工、施工建设、长期生产运行等过程,直到污水厂生产运行期满后废拆除的全过程,从而构成了一个物质能量转化的全过程生命周期[2]。按照LCA的实施步骤,污水处理厂的LCA基本框架如下:
          (1)目标范围的确定
          污水处理厂生命周期评价目标是通过考察设定边界范围内的城市污水处理厂的环境负荷、技术性能和经济效益, 进而确定主要的影响因子。其范围确定是由所开展的污水处理项目的研究目的、未来应用及研究深度和广度等因素确定的,具体包括:识别城市污水处理工程生命周期内各阶段环境因素(资源消耗、能源消耗以及环境影响等);进行城市污水处理项目决策、规划、优先项选择、过程设计、内容设计;选择有关环境表现参数等。
          (2)清单分析
          污水处理厂整个生命周期清单分析包含许多环境影响项目,主要从施工建设阶段、生产运行阶段和报废拆除阶段分别进行考虑。
          (3)影响评价
          污水处理厂的影响评价是将生命周期清单分析阶段所识别的各种排放物对环境的影响进行定量或定性的表征评价,一般可分为3个过程:分类、特征化和评价。即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,对污水处理厂整个生命周期过程可能产生的环境影响进行分类,然后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,并把各影响因子对环境的影响程度定量化,最后将以上分类并定量化的各种影响因子统一归结为一个指标,作为该产品对环境影响的综合评价指标的过程。
          (4)结果分析
          结果分析是LCA方法的最后一个步骤,在对污水处理厂的清单分析和影响评价所提供的结果信息进行识别、量化、检验和评价,从而得出结论,并提出能减少环境和能耗负荷,提高环境和经济效益的意见与建议。
          5.结语
          LCA作为一种有效的环境管理工具,将其应用于污水处理领域,对于污水处理绿色工艺的选取和建设决策具有十分重要的现实意义。随着LCA实践经验的不断完善,在今后的研究中,应加强对信息分类和处理方法的研究,结合其相关软件建立完善准确的污水处理工程数据库,为设计者和决策者提供精准的参考信息。同时,在利用LCA方法对污水处理工程进行评价时,应该尽量全方面的考虑可能会影响到环境负荷、产品输出以及能耗经济等方面,真正达到对污水处理厂的全面的分析。此外,我们要借鉴国外的先进理念和经验, 结合中国实际情况,把生命周期评价推上一个新的台阶。相信如果运用得当,LCA方法将成为21 世纪最具生命力和发展前途的环境管理工具。
参考文献
[1]樊庆锌, 敖红光, 孟超. 生命周期评价[J]. 环境科学与管理,2007,32(6): 177-180.
[2]罗小勇, 黄希望, 王大伟, et al. 生命周期评价理论及其在污水处理领域的应用综述[J]. 环境工程, 2013, 31(4):118-122.
[3]Mary Ann Curran. Groad-based Environmental Life Cycle Assessment[J]. Environmental Science Technology, 1993, 27(3): 431-436.
[4]沈兰, 韦保仁. 国内外污水处理工艺的生命周期评价概述[J]. 环境科学与管理, 2010, 35(5): 35-38.

作者简介:高悠娴(1994.08-),女,四川省内江人,成都市武侯区四川大学,环境工程专业,硕士研究生。
 
 

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