A/A/O和MBR污水处理工艺的生命周期评价与比较

【摘要】：污水处理是一项减少环境污染的工程,污水需要经过处理,使污染物的量减小到环境排放标准,这样处理后的出水排放对环境的影响比没有处理时会大大减少。然而污水处理过程本身也会造成环境影响,并且不同的污水处理工艺所表现的环境特性以及其对环境的直接影响不同。传统上评估和选择污水处理工艺常采用技术-经济比较法,但是这类方法未充分考虑不同方案的环境影响。 生命周期评价(LCA)是一种新的环境管理的工具,它主要通过定量分析生命周期内物质和能源的输入以及污染物的排放,来评价一个产品、工艺或生产活动的环境负荷,该方法在工业、企业和政府管理部门应用广泛。 本文的研究方法是从生命周期评价的角度出发,依据现有生命周期评价的原则和技术框架要求,查阅和分析大量国内外的相关资料的基础,以北京北小河污水厂为案例,结合该厂两种污水处理工艺(A/A/O和MBR工艺)的具体情况,搜集污水处理工艺过程的各项数据资料,对物质和能量的输入和对环境的输出进行清单分析,将投加的化学药品清单和污泥处理与处置的清单添加到污水处理工艺的LCA研究中,最终汇总成较完整的污水处理工艺的LCA清单表。本文进行生命周期影响评价使用的是荷兰莱顿大学环境科学中心(CML)开发的CML分析工具和Eco-invent数据库进行生命周期影响评价研究,评价两种污水处理工艺,将污水厂的整个过程及不同处理阶段产生的环境影响进行量化,选取CML2000 baseline共10个环境影响类别特征化与标准化,找出污水处理厂影响最大的处理单元及两种工艺各个污水处理单元对上述影响类型的贡献大小,通过贡献分析找出各个影响类别的主要贡献来源过程。最终提出一套利用CML生命周期评价的方法体系来评价污水处理工艺,这为选择污水处理工艺时提供工艺选择的参考。 本文针对影响评价分析所得的影响最大的处理单元及影响类型,进行进一步分析,结果表明污水处理厂生物处理及污泥处置阶段环境负荷较大,并且对富营养化、水生生态毒性、全球变暖、酸化、化石能源耗竭影响贡献显著。MBR工艺在富营养化方面贡献小于A/A/O工艺,归因于MBR工艺出水水质好。MBR工艺在其他环境影响类别中贡献值较高,由于它的电能及化学品消耗较高。最后本文提出污水处理厂相应的减少环境影响的相关建议,如提高能源使用效率、尽可能使用清洁能源、充分利用沼气发电供给污水厂自身的电能需求及合理利用MBR再生水等,为污水厂的升级与改造和将要新建的污水处理厂提供参考依据,以建设更加环保、经济、可持续发展的污水处理厂。 【关键词】：生命周期评价 A/A/O工艺 MBR工艺 环境影响
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义10-11
• 1.2 生命周期评价的发展历程11-13
• 1.2.1 生命周期评价的起源11-12
• 1.2.2 生命周期评价概念的提出12
• 1.2.3 生命周期评价的发展12-13
• 1.2.4 国际标准和中国国家标准的颁布13
• 1.3 污水处理厂LCA 的国内外研究现状13-16
• 1.3.1 国外污水处理厂LCA 的研究现状13-15
• 1.3.2 国内污水处理厂LCA 的研究现状15-16
• 1.4 本文的主要研究内容16-17
• 第2章 生命周期评价方法17-29
• 2.1 生命周期评价的定义17
• 2.2 生命周期评价的框架17-22
• 2.2.1 目的与范围的确定(GSD)18-19
• 2.2.2 生命周期清单分析(LCI)19
• 2.2.3 生命周期影响评价(LCIA)19-22
• 2.2.4 生命周期结果解释22
• 2.3 污水处理厂概述22-26
• 2.3.1 北京北小河污水处理厂A/A/O 工艺简介23-25
• 2.3.2 北京北小河污水处理厂MBR 工艺简介25-26
• 2.4 生命周期评价CML 分析工具26-27
• 2.5 本章小结27-29
• 第3章 A/A/O 和MBR 工艺生命周期清单分析29-39
• 3.1 研究目的29
• 3.2 功能单位及范围界定29-30
• 3.2.1 功能单位29
• 3.2.2 范围界定29-30
• 3.3 生命周期清单分析30-35
• 3.3.1 污水处理阶段的清单数据分析31-34
• 3.3.2 污泥处理与处置阶段的清单数据34-35
• 3.4 清单数据输入与CMLCA 计算过程35-37
• 3.5 本章小结37-39
• 第4章 A/A/O 和MBR 工艺生命周期影响评价39-60
• 4.1 分类39
• 4.2 特征化与CMLCA 计算过程39-41
• 4.3 A/A/O 和MBR 工艺特征化结果比较分析41-44
• 4.4 A/A/O 和MBR 工艺不同处理阶段比较分析44-45
• 4.5 标准化与CMLCA 计算过程45-48
• 4.6 A/A/O 和MBR 工艺标准化结果比较分析48-57
• 4.6.1 富营养化(EP)48-49
• 4.6.2 淡水水生生态毒性（FAETP）49-50
• 4.6.3 酸化（AP）50-51
• 4.6.4 全球变暖（GWP）51-53
• 4.6.5 非生物资源耗竭（ADP）53-54
• 4.6.6 其他环境影响类别54-57
• 4.7 MBR 工艺再生水环境与经济效益分析57-58
• 4.8 本章小结58-60
• 结论60-62
• 参考文献62-67
• 攻读硕士学位期间发表的论文67-70
• 致谢70

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