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人們通常認為城市污水廠是凈化污水、控制其污染危害的重要治理設施，但 往往忽略了問題的另一方面——城市污水廠的上述功能是以產生新的環(huán)境污染 和資源消耗為代價的。人類為了處理污水而付出了大量能耗、物耗、土地等寶貴 資源，還產生了大量廢氣、溫室氣體、固體廢物、噪聲和異味等新的環(huán)境污染。 因此，人類社會無法回避并且必須面對和回答的一個問題是：怎樣以最小的資源 和環(huán)境代價，按照可持續(xù)發(fā)展的要求去解決城市污水的污染問題。 為了使我國城市污水處理領域可持續(xù)地發(fā)展，污水處理技術的選擇和決策必 須建立在資源的可持續(xù)利用和良好的生態(tài)效應基礎上。同時，城市污水處理廠的 資源和環(huán)境影響不僅是污水廠運行期間的“末端”污染物排放問題，而且是與其 獲取自然資源和能源開采，通過原材料加工制作、污水廠建設施工、處理運行等 階段直至最后拆除的整個生命周期過程的各個環(huán)節(jié)相關聯(lián)。各個階段都有產生資 源和環(huán)境影響的機會和可能。為了對其進行系統(tǒng)性的全過程分析，本文采用生命 周期評價方法(LCA)對六種具有代表性的處理工藝的“清潔性”進行識別和評價。 由于LCA能確切地取得各種處理工藝“從搖籃至墳墓”全過程輸入和輸出的 物料、能耗以及各種潛在環(huán)境影響的清單，并以此為基礎從區(qū)域和全球可持續(xù)發(fā) 展的高度對其進行環(huán)境影響評估和完善化分析，勢必對污水處理工藝的環(huán)境影響評 評估觀念產生重大的轉變和革新，避免了現(xiàn)有環(huán)境影響評價技術(EIA)僅從污水 水廠“末端”污染進行評估的局限性和片面性，對污水處理的選擇和決策朝可持 續(xù)發(fā)展所要求的方向進行全面轉換起重要的導向作用。 迄今，就多種污水處理方案在典型背景下，運用LCA方法對方案作全方位和 全過程分析和評判，為方案優(yōu)選和決策提供依據(jù)方面的研究，在國內外尚無報道； 原因可能是許多技術關鍵和難點未獲解決。本論文在國內外有關研究的基礎上， 取得的新進展包括： (1)本研究首次運用LCA方法對典型地區(qū)六種具有代表性的1萬m3/d污水 二級生物處理工藝(普通活性污泥法、普通生物濾池法、厭氧水解-活性污泥法、 AB活性污泥法、厭氧水解-高負荷生物濾池法和蚯蚓生態(tài)濾池法)進行了比較研究 究，對其在生命周期各個階段的資源和能源消耗以及環(huán)境污染物排放進行了量化 的識別和分析。 (2)根據(jù)本文所研究的各比選方案生命周期物耗、能耗以及環(huán)境污染物排 放等LCA評價結果進行排序，本文首次提出厭氧-高負荷濾池法和蚯蚓生態(tài)濾池 的綜合環(huán)境影響最為有利，是上海市郊非水源保護區(qū)內城鎮(zhèn)應選擇采用的首選污 水二級處理清潔技術。其主要原因在于這兩種工藝大幅度節(jié)約了能耗及其能源生 產的污染物排放，大幅度降低了產泥量，耗用運行藥劑量較少等。按綜合環(huán)境不 利影響以厭氧-活性污泥法、普通生物濾池、AB活性污泥法和普通活性污泥法的 次順序逐個增大。 (3)在六種比選方案中，三種活性污泥法類型的比選方案的生命周期(LC) 能耗為189.82-306.84×109KJ(17.13-27.69×106kW.h)，其他生物膜法和蚯蚓 濾池比選方案的LC能耗為107.51-137.48×109KJ(9.70-12.41×106kW.h() 種活性污泥法比選方案的LC能耗大幅度高于其他三種生物膜法和蚯蚓濾池法比 選方案。 (4)從氧化分解單位BOD5物質的角度進行分析，三種活性污泥法類型比選 方案LC比能耗為1.92-4.49kW.h/kg BOD5，普遍大幅度高于生物濾池和生態(tài)類 型的比選方案(0.85-1.90kW.h/kg BOD5)。 (5)三種活性污泥法類型中，厭氧水解-活性污泥法在微孔和穿孔管兩種曝 氣條件下與普通活性污泥法相比，LC能耗分別節(jié)省14.0％和17.6％，并且比能 耗可大幅降低40.5-43.0％。AB法的LC能耗分別比普通活性污泥法節(jié)省9.5％和 15.8％，但由于產泥量較大而比能耗僅與普通活性污泥法相當。 (6)采用微孔曝氣的各種活性污泥法可比采用穿孔管曝氣節(jié)省LC總能耗 22.7-28.1％。 (7)在六種比選方案中普通生物濾池法的材料消耗總量最多，達48.27× 103t，明顯高于其他5種比選方案。其他5種比選方案的總物耗量在29.84-35.55 ×103t之間。另一方面，普通生物濾池的LC材料間接能耗實際上相當于另5種 比選工藝的LC間接能耗。 (8)三種活性污泥法類型的工藝由于LC能耗較高，其能源生產過程的耗水 量、廢水排放量、大氣污染物和溫室氣體排放量均大幅度高于生物膜法和蚯蚓濾 池類型的比選方案。 (9)在六種比選方案中AB活性污泥法的排泥量較大，其次為普通活性污泥 法和普通生物濾池法，而厭氧水解-活性污泥法、厭氧-高負荷濾池法和蚯蚓濾池 排泥量較少。 (10)通過本文的LCA評估，提出了減輕各比選方案環(huán)境影響的改進措施， 其中包括：改進曝氣池溶解氧的控制水平、選擇能效高的曝氣器和水泵、通過計 算機控制系統(tǒng)節(jié)約能耗和藥劑投加量以及選擇高性能的填料品種等。 (11)本文的LCA結果還發(fā)現(xiàn)，我國常用的城市污水生物處理技術——活性 污泥法和生物濾池法比選方案的污泥BOD5排放量遠超過尾水BOD5排放量，是后 者的2.63-7.66倍。對一個污水廠排放的BOD5物質是只考核“尾水控制”達標， 還是根據(jù)污泥的后續(xù)處理和處置方式考核尾水和污泥兩者的綜合達標，既關系到 城市污水處理領域如何切實貫徹我國水環(huán)境管理的宏觀戰(zhàn)略，也直接影響到污水 處理技術評估和決策的客觀性、全面性和有效性。 [關鍵詞]城市污水 處理工藝 生命周期評價 能耗 物耗 環(huán)境影響

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    關鍵詞：
    城鎮(zhèn) 水處理工藝 普通活性污泥法 城市污水處理 環(huán)境影響 方案 能耗 普通生物濾池 生物濾池法 環(huán)境污染 生命周期 厭氧水解 污染物排放 污水廠 資源 生物膜法 蚯蚓生態(tài)濾池 排放量 處理技術 全過程分析
    作者：
    楊健
    學位授予單位：
    同濟大學;同濟大學環(huán)境科學與工程學院
    授予學位：
    博士
    學科專業(yè)：
    環(huán)境工程
    導師姓名：
    陸雍森
    學位年度：
    2001
    語種：
    中文
    分類號：
    X703