论文部分内容阅读
城市污泥热解制备污泥基生物炭是一种新型的污泥处置方法,在吸附各种污染物和催化污染物降解方面具有良好的前景和环境安全性。已有的与污泥基生物炭有关的研究中,大多以实验分析为主,缺少生命周期环境负荷的评估研究。采用生命周期评价法(LCA),有助于深入分析污泥基生物炭在各环境类别中可能产生环境负荷与环境效益,从而有助于推进污泥基生物炭的进一步发展。考虑到LCA方法本身存在多元性,因此有必要采用不同的LCA方法,分别对污泥基生物炭进行评估,这样会尽可能地减少因方法的多元性而带来的LCA结果不确定性。此外,只有依托于实际的污水处理厂,并对照传统的污泥处置方式,相关研究才能得出更具有现实指导意义的评估结果和优化策略。本研究首先探讨了不同的中点LCA方法(CML、EDIP、ILCD 2016、IPCC、Recipe Midpoint、TRACI),在对比不同的污泥基生物炭制作方式的生命周期环境负荷时,是否会产生不同的结果。研究表明,在全球变暖、臭氧空洞、光化学烟雾、酸化和富营养化等中间点环境目录中,不同的污泥基生物炭方案的环境影响比对结果,并不会受到LCA方法选择的影响。但在淡水生态毒性和人体生态毒性环境目录中,LCA方法的选择,会影响污泥基生物炭不同方案的评估结果得出的是正值还是负值,即这些方案究竟会带来环境负荷还是环境效益。造成结果出现正负值差异的主要原因在于,不同的LCA方法,因铅的去除而产生的环境效益对总的环境影响的贡献度是不同的。以Fe-ADSBC场景在人体毒性的环境负荷为例,当使用EDIP、ILCD 2016、TRACI方法时,因铅的去除环境效益的贡献度分别为-101.48%、-128.53%、-100.00%,但当使用CML方法时,因铅的去除环境效益的贡献度低于-20%。本研究进一步探讨了不同的终点LCA方法(Eco-indicator-EE、Ecological scarcity、IMPACT 2002+),是否会在不同的污泥基生物炭制作方式的生命周期环境负荷比对中,产生不同的总环境负荷。研究表明,从方案比选的角度,因终段值LCA方法差异性而带来的结果差异性并不大。基于实际的污水厂分析案例,本研究发现(以Fe-ADSBC方案为例),当污泥基生物炭工程化应用时,如果每kg污泥处置所耗电量能够低于4.394 k W?h,此时该方案本身可实现净环境效益;同时,如果能保证单位污泥的铅吸附量不低于142.62 g/kg污泥,从生命周期总环境负荷的角度来说,便可以替代其他的传统污泥处置方案。此外,倘若能保证单位污泥的铅吸附量不低于239.60g/kg污泥,可以使污水厂的运行阶段产生总环境效益。