给水排水-2015年第09期

•i.go)®Kka©WATERAWAS����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������书给水排水Ｖｏｌ．４１Ｎｏ．９２０１５１水业导航城市污水处理的多目标管理中国科学院生态环境研究中心刘俊新王旭所谓目标管理，就是以目标为导向，通过系统的评估与决策，确定最佳的实施路线与手段，构建完整的体系以实现设定的量化目标。目前的城市污水处理厂普遍采用二级生物处理工艺，以处理水质“达标”为目标，高效地去除污水中的有机物和无机营养物。然而，实践表明，现有工艺在实现处理水质达标的同时，存在能耗高、剩余污泥量大和排放温室气体等问题。由于水污染、水资源短缺、能源危机和气候变化等一系列问题，可持续发展的理念已被广泛接受，城市污水处理对环境的影响也受到越来越多的关注。从长期发展战略来看，能耗高、对环境影响大的污水处理工艺将失去竞争力。因此，城市污水处理在满足水质目标的前提下，也应将节能、资源回收和低环境影响等设定为目标，实行多目标管理，实现污水处理的可持续发展。１城市污水处理的水质目标管理长期以来，城市污水处理厂的作用被认为是降低污水直接排放对受纳水体的污染，因此，处理水质“达标”是最重要的目标。为达到设定的水质标准，各种技术与手段被采用，将污水中所含的污染物质分离去除或将其转化为无害物质，使水得到净化。在此过程中，除了消耗大量的电能和絮凝剂与消毒剂等化学品外，还有大量剩余污泥和温室气体等“废物”产生。据资料统计，不同类型污水处理工艺的平均电耗在０．２０～０．３５ｋＷ·ｈ／ｍ３，其中约７０％消耗在污水好氧生物处理单元；剩余污泥量占处理污水的０．３％～０．５％（以含水率９７％计），且污水处理程度越高，泥量越多；产生的温室气体包括ＣＯ２、ＣＨ４和Ｎ２Ｏ，其产生量与污水特征和处理工艺有关。目前评价污水处理工艺或方案的常用方法是基于水质保障的技术经济分析法，即以水质达标为前提，按照资源合理配置的原则，从技术和经济角度评价污水处理工艺或方案的效益与费用，分析其技术与经济合理性。常用的评价体系包括费用模型、效益评价指数模型、灰色系统模型等。然而，这类方法未充分考虑不同污水处理工艺或方案的环境影响。例如，从污水处理的角度，微生物将有机物降解为ＣＯ２和水被认为是实现了无害化，但在全球气候变化背景下，ＣＯ２已是公认的温室气体。此外，污水处理过程中的动力消耗也将折算成ＣＯ２排放量，高能耗也意味着增加了ＣＯ２的排放量；除ＣＯ２外，污水脱氮除磷过程中还产生了ＣＨ４和Ｎ２Ｏ等温室气体。因此，对大气环境而言，城市污水处理厂则是温室气体排放源，而在水质目标管理中对此并未予以考虑。对于污水处理过程中产生的污泥也是如此，只是包含污水处理厂内污泥处理部分，对于出厂污泥最终如何处置及其对环境的影响则不予考虑。尽管“达标”和“提标”是当前城市污水处理主要关注的重点，但从可持续发展来看，以水质目标管理的城市污水处理工艺的发展将面临极大的障碍，主要表现为污水处理过程的高能耗、高剩余污泥产量和温室气体排放与能源紧缺、低碳社会以及温室气体控制之间的矛盾。２生命周期评价城市污水处理近年来，有关污水处理对环境影响方面的研究越来越多，生命周期评价（ＬｉｆｅＣｙｃｌｅＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔ，ＬＣＡ）是采用的主要研究方法之一。ＬＣＡ是一种评价产品整个生命周期（从“摇篮”到“坟墓”）的环境影响和资源消耗的方法，具有系统性和可量化的特点。ＬＣＡ研究起源于２０世纪６０年代，世界上的第一个案例是１９６９年美国中西部研究所对可口可乐饮料瓶从最初的原材料采掘到最终的废弃瓶处理处置的全过程跟踪和定量分析，这是公认的ＬＣＡ研究开始的标志。２０世纪９０年代，国际环境毒理学和化学学会组织（ＳＥＴＡＣ）在有关生命周期评价的国际研讨会上首次提出了“生命周期DOI:10.13789/j.cnki.wwe1964.2015.0292２给水排水Ｖｏｌ．４１Ｎｏ．９２０１５评价”的概念，并与国际标准化组织（ＩＳＯ）共同推动了生命周期评价方法的国际标准化，于１９９７至２０００年相继推出了ＩＳＯ１４０４０～ＩＳＯ１４０４３等国际标准，为生命周期评价方法的应用奠定了基础。我国于２００８年发布了《环境管理生命周期评价要求与指南》（ＧＢ／Ｔ２４０４４－２００８／ＩＳＯ１４０４４－２００６）。近年来，ＬＣＡ已在不同的行业得以应用，特别是在生态环境领域有着广泛的应用。运用ＬＣＡ评价城市污水处理全过程，打破了传统方法的局限性，将城市污水处理放在了大环境背景下，与能源消耗、对气候变化的影响等联系在一起进行综合评估，可以较全面地解析污水处理各环节对环境的影响。Ｌ