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热能回收可使污水处理对环境影响扭亏为盈

发布时间:2021-6-18 16:54:38      点击次数:218
传统污水处理以能源/资源消耗为代价减少有机物(COD)与营养物质(N、P),以期获得水环境改进。因此,传统污水处理实际上是一种污染转嫁过程,有将水污染转化为大气和土壤污染之嫌。这就需要从全生命周期(LCA)角度评估污水处理对总环境产生的影响,并提出改进影响的具体措施。

研究对现有LCA环境影响评价方法涉及相关因子本土化后,利用优化LCA方法对实际污水处理厂产生的环境综合影响进行评价。对案例传统污水处理工艺LCA评价显示,两种工艺每功能单位(FU)产生的环境综合影响值(LCIA)分别为0.0118和0.0132,意味着污水处理厂在改进水环境的同时,却对总环境产生不利影响。

在保证良好出水的同时,减轻污水处理厂对总环境产生的不利影响,资源/能源回收应该在很大程度上可以弥补对总环境产生的不利影响。目前已有资源回收途径主要为出水回用、污泥土地利用、磷回收、化学能回收等手段,还没有考虑大规模利用污水余温热能。有鉴于此,研究提出一种包括出水余温热能回收在内的资源化处理工艺,连同出水回用、污泥干化/焚烧、灰分磷回收后用作建材等资源回收方式一并进行LCA再次评价。LCA资源化评价结果表明,两种工艺每功能单位(FU)产生的环境综合影响值(LCIA)分别降至-3.50×10-3和3.72×10-3,降幅达到130%和128%,可以实现“净-零(Net-zero)”总环境影响,甚至还可以对总环境产生额外正效益。

图1评价结果表明(工艺1),填埋空间消耗(LSD)归一化结果下降幅度较大,从0.14急剧减少至6.87×10-3;除富营养化潜能(EP)和黑臭水体潜能(BOP)外,其余环境影响指标均降为负值,即,避免了这些因素的不利环境影响、甚至产生额外正效益。图2资源化改进总环境份额结果(工艺1)表明,出水余温热能回收在总环境效益增加上所占份额较大(41%),污泥焚烧回收有机能源的贡献率次之(30%);出水回用和磷回收贡献率分别为18%和6%。显然,如果不考虑余温热能回收,污水处理厂难以实现“净-零(Net-zero)” 总环境影响,所以,余温热能回收是污水处理厂实现“净-零(Net-zero)”总环境影响的关键因子,今后需给予足够的重视。



重要结论

1、资源/能源回收可以帮助污水处理厂在保证良好出水的前提下,实现“净-零(Net-zero)” 总环境影响,甚至产生额外环境正效益。

2、出水回用等措施远不足以抵消污水处理厂产生的不利环境综合影响。

3、能源回收(热能+化学能)对不利总环境影响减量可达70%,其中,出水余温热能回收贡献较大(~40%),在未来污水处理能源回收实践中需特别关注。


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