排标提高:改善水环境，危害总环境

时间：2019-04-04 10:50

来源：中国给水排水

作者：郝晓地

污水处理作为消除水环境污染的重要功能单元缺乏评价它在改善水环境之外存在的其它环境影响。通过修正并优化用于污水处理全生命周期（LCA）评价方法，建立全生命周期评价与多目标数学规划法相耦合（LCA-MOP）模型评价实际污水处理厂后揭示，污水处理厂对环境产生的综合效益居然是负值！当出水排放标准提高时，污水处理对环境产生的负效益则会加剧。着眼于全生命周期，传统污水处理实际上是一种环境的“污染源”，至少有将水污染转嫁为大气污染之嫌。

因此，改善水体环境质量一味依靠提高污水处理排放标准，并重在考核出水水质和运行成本，势必将污水处理推向“污染大户”的边缘。为使污水处理对环境产生的负效益降至最低程度，必须大力发展可持续污水处理技术，尽可能实现污水资源化、能源化之远大目标。只有污水处理升级至 “绿色”并逐渐向“蓝色”过渡，方有可能实现对环境的“零”影响、甚至取得“正”效益。

传统污水处理以能源、资源消耗为代价而去除污水中有机物（COD）与营养物质（N、P），以获得期望的水环境效益。某种程度上说，传统污水处理有将水污染转化为大气污染之嫌疑，且存在所含热能/化学能及不可再生资源（磷）流失现象。

仅仅关注出水水质，一味提高排放标准的作法可能对环境综合效益并不一定非常有利，可能还会带来负作用。因此，需要对污水处理进行环境综合效益评价，不仅关注出水水质，还应包括能源/资源消耗以及其它环境影响在内的环境综合效益指标，以综合衡量污水处理产生的环境综合效应。

01 评价方法

对污水处理厂LCA评价中，提高污水处理厂出水水质有利于降低受纳水体富营养化和缓解黑臭现象。但是，出水水质提高意味着污水处理药耗/能耗、温室气体排放量等相应增加。因此，出水水质与能耗/温室气体间平衡需要最优化决策。

本研究通过建立LCA-MOP（Life Cycle Assessment-Multi-Objective Programming）环境综合影响评价及优化相耦合模型，尝试对分别满足一级A出水和“准四类水”两种标准下实际污水处理厂进行环境综合效益评价，以分析出水标准提高对环境产生的综合影响，试图寻求环境综合影响最小化的有效途径。

02 应用案例分析

2.1 目标与范围界定

应用案例采用山西某市一市政污水处理厂建设、运行实际数据及拆除估算值。该厂一期工程为氧化沟工艺，设计流量Q=10万m3/d（实际Q=5.92万m3/d）；二期工程采用5段Bardenpho工艺，设计流量Q=10万m3/d（实际Q=9.15万m3/d）。

污水经两期工艺分别处理后，在高效纤维滤池内加入化学药剂，用以强化除磷。该厂出水水质设计标准为一级A，服务年限20年；剩余污泥脱水后外运（6 km）填埋处理。评价中将功能单位（Functional Unit，FU）定义为处理1万m3污水产生的环境影响，即，FU=1万m3。

2.2 数据清单

应用案例数据清单显示于表1。因该污水厂一、二期处理水汇合后经过滤池深度处理，故最终出水数据相同。可知，该厂出水除SS外，其余均低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》征求意见稿中特别排放限值，即，地表水环境质量标准IV类，所以，出水总体上接近“准四类水”。因此，应用评价以此标准为依据。

表1案例污水处理厂LCA评价主要影响物清单

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2.3 环境影响分类

污水处理LCA 环境效益评价时需要对环境影响进行分类，以确定不同影响之数值。受案例污水处理厂实际数据所限，案例评价只选取那些重要环境影响指标，如表2所示。

表2案例污水处理厂环境影响分类

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03 评价“准四类水”影响

3.1 LCA特征化结果与分析

经统计分析，最终可以得到案例污水处理厂在LCA框架下，处理1 FU（1万m3）污水达到“准四类水”标准后，因材耗、能耗及直接环境排放造成的环境影响结果，如表3所示的特征化结果。案例污水处理厂不同阶段对环境影响占比见图1。

表3 案例污水处理厂环境影响特征化结果

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图1 案例污水处理厂不同阶段对环境影响占比

特征化结果表明，污水处理厂对环境产生的净效益为负值；若没有足够环境影响抵消手段（如，能源、资源回收）时，污水处理对环境产生的负影响很大。如果出水排放标准更加严格，仅靠延长工艺流程来满足出水要求，势必导致建设与拆除阶段对环境的影响增大。因此，一味靠提高出水标准而改善水体环境质量的结果恐怕适得其反，反而产生更大的环境综合影响，并不“环保”。

3.2 环境影响标准化结果

因不同环境影响类型潜能值均以不同参照物作为当量基础，致不同环境影响类型间无法直接进行比较，所以，需要将特征化结果进行数据归一化（标准化），以得到无量纲可比对数值。所有基准值计算均采用同一年数据（2010年）进行归一化计算。在“准四类水”标准之下，案例污水处理厂LCA归一化因子与计算结果示于表4。

表4 案例污水处理厂环境影响总量归一化结果

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