2019年11月27日，在第十四屆中國城鎮(zhèn)水務(wù)發(fā)展國際研討會(huì)《城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)提質(zhì)增效優(yōu)化運(yùn)行》分論壇上，北京建筑大學(xué)教授郝曉地發(fā)表了演講——《資源回收：改善水環(huán)境，有益總環(huán)境》。

背景

我國污水處理事業(yè)取得了顯著成就，污水處理廠建設(shè)升級(jí)改造，提升了污水處理率。但是，目前污水處理廠因?yàn)榕艠?biāo)提高導(dǎo)致能量以及化學(xué)藥劑消耗量大，運(yùn)營成本壓力大；另一方面，能量和資源回收項(xiàng)目示范案例較少。從定性的角度看，還有存在“污染轉(zhuǎn)嫁”的問題，從水污染轉(zhuǎn)嫁到大氣污染土壤污染，改善水環(huán)境的同時(shí)對(duì)其他環(huán)境造成負(fù)面影響，例如溫室氣體排放，污泥填埋占地等。

郝教授將污水處理發(fā)展方向總結(jié)為：一個(gè)中心（可持續(xù)），兩個(gè)基本點(diǎn)（磷回收與碳中和）。污水蘊(yùn)含總能量=90%（熱能）+10%（化學(xué)能）。我國污水廠進(jìn)水COD較低（200—250 mg/L，南方部分地區(qū)進(jìn)水不足100 mg/L），而污水中化學(xué)能通過產(chǎn)甲烷后熱電聯(lián)產(chǎn)僅能回收＜15%。資源/能源回收乃實(shí)現(xiàn)“凈—零”總環(huán)境影響之重要舉措。

為了研究水污染對(duì)整個(gè)環(huán)境的影響，使用全生命周期分析（LCA）本地化，并對(duì)提出方案進(jìn)行環(huán)境影響評(píng)價(jià)分析。LCA是非常成熟的評(píng)價(jià)工具，國內(nèi)外都在用，只是我國使用更多的是國外的參數(shù)。LCA的評(píng)價(jià)的程序包括目標(biāo)和范圍確定、清單分析、環(huán)境影響評(píng)價(jià)（分類、特征化）、環(huán)境綜合影響指標(biāo)（LCIA）以及結(jié)果分析與影響改善等等。一方面，可以根據(jù)我國的統(tǒng)計(jì)年鑒進(jìn)行歸一化準(zhǔn)值；另一方面，可以用層次分析法構(gòu)建權(quán)重，將各環(huán)境影響兩兩比較，并綜合計(jì)算權(quán)重。

傳統(tǒng)上我們基本只關(guān)注污水處理廠的運(yùn)營，很少地去考察它的建設(shè)階段，更不考慮將來的拆除階段。作為一個(gè)全生命周期來說，建設(shè)、運(yùn)營、拆除這3個(gè)階段都是環(huán)境影響評(píng)價(jià)的內(nèi)容，都應(yīng)當(dāng)考慮。

傳統(tǒng)污水處理廠分析

運(yùn)行階段環(huán)境影響占比最大（平均>90%），與目前污水處理LCA評(píng)價(jià)結(jié)論一致。 二期工程建設(shè)階段的環(huán)境影響占比均高于一期工程（非生物資源枯竭潛能ADP增大一倍），原因是采用五段 Bardenpho工藝，處理流程更長，投入資源更多。無資源回收的傳統(tǒng)污水廠，所有環(huán)境影響結(jié)果均為正值；填埋空間消耗（LSD）值最高，常規(guī)污泥填埋處理手段對(duì)土地生態(tài)影響嚴(yán)重；全球變暖（GWP）和大氣酸化（AP）也是主要影響，污水處理過程伴隨著“污染轉(zhuǎn)嫁”。弊端主要是污水處理廠提標(biāo)改造，需要更多能源藥劑投入，必然導(dǎo)致環(huán)境影響繼續(xù)增加。因此，減量總環(huán)境影響，亟需進(jìn)行資源回收，以彌補(bǔ)總環(huán)境影響。

資源型污水處理廠分析

各環(huán)境影響類別歸一化結(jié)果中，減量最大的是填埋空間消耗（LSD），原因是實(shí)施了污泥焚燒和灰分磷回收并用作建材，污泥固廢可零排放，因而運(yùn)行階段無需消耗土地資源。全球變暖（GWP），大氣酸化（AP），非生物資源枯竭（ADP），人體毒性（HTP）和淡水資源消耗（FWU）環(huán)境影響值均由正變負(fù)，產(chǎn)生正環(huán)境效益，其中FWU降幅最大（640%和620%）。

各過程貢獻(xiàn)如下：

能量回收（熱能+化學(xué)能）是環(huán)境影響減量的主力，使GWP， AP， ADP和HTP降低46%—77%；

焚燒使得污泥體積大大減量，灰分制建材進(jìn)一步避免基準(zhǔn)情景中污泥所消耗的填埋空間（94%）；

再生水100%回用于附近電廠工業(yè)冷卻，抵消污水處理廠自身的淡水消耗后，剩余可抵消冷卻水生產(chǎn)過程中的淡水消耗（99%）；

磷回收避免了寶貴且稀缺的磷礦資源開采，減少了40%的ADP（非生物資源枯竭） 影響。

實(shí)施高效資源回收策略后，案例污水廠LCIA降為負(fù)值，降幅分別為128%和130%，真正實(shí)現(xiàn)對(duì)總環(huán)境的“凈—零”影響。減少的100%用于平衡水環(huán)境改善造成的總環(huán)影響，其余28%—30%是資源回收對(duì)總環(huán)境產(chǎn)生的效益。

展望和啟示

1 資源回收污水處理廠可以獲得總環(huán)境“凈—零”影響結(jié)果，甚至產(chǎn)生28%～30%的總環(huán)境效益，其中熱能回收是關(guān)鍵；

2 涉及的能源/資源回收手段都是較為成熟的工藝技術(shù)；

3 落實(shí)污水處理資源回收，大力推動(dòng)熱能回收，方能真正實(shí)現(xiàn)污水處理可持續(xù)之遠(yuǎn)大目標(biāo)！

原標(biāo)題:郝曉地：資源回收可以改善水環(huán)境