污水處理作為消除水環(huán)境污染的重要功能單元缺乏評(píng)價(jià)它在改善水環(huán)境之外存在的其它環(huán)境影響。通過(guò)修正并優(yōu)化用于污水處理全生命周期（LCA）評(píng)價(jià)方法，建立全生命周期評(píng)價(jià)與多目標(biāo)數(shù)學(xué)規(guī)劃法相耦合（LCA-MOP）模型評(píng)價(jià)實(shí)際污水處理廠后揭示，污水處理廠對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的綜合效益居然是負(fù)值！當(dāng)出水排放標(biāo)準(zhǔn)提高時(shí)，污水處理對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)效益則會(huì)加劇。著眼于全生命周期，傳統(tǒng)污水處理實(shí)際上是一種環(huán)境的“污染源”，至少有將水污染轉(zhuǎn)嫁為大氣污染之嫌。

因此，改善水體環(huán)境質(zhì)量一味依靠提高污水處理排放標(biāo)準(zhǔn)，并重在考核出水水質(zhì)和運(yùn)行成本，勢(shì)必將污水處理推向“污染大戶”的邊緣。為使污水處理對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)效益降至最低程度，必須大力發(fā)展可持續(xù)污水處理技術(shù)，盡可能實(shí)現(xiàn)污水資源化、能源化之遠(yuǎn)大目標(biāo)。只有污水處理升級(jí)至 “綠色”并逐漸向“藍(lán)色”過(guò)渡，方有可能實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的“零”影響、甚至取得“正”效益。

傳統(tǒng)污水處理以能源、資源消耗為代價(jià)而去除污水中有機(jī)物（COD）與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（N、P），以獲得期望的水環(huán)境效益。某種程度上說(shuō)，傳統(tǒng)污水處理有將水污染轉(zhuǎn)化為大氣污染之嫌疑，且存在所含熱能/化學(xué)能及不可再生資源（磷）流失現(xiàn)象。

僅僅關(guān)注出水水質(zhì)，一味提高排放標(biāo)準(zhǔn)的作法可能對(duì)環(huán)境綜合效益并不一定非常有利，可能還會(huì)帶來(lái)負(fù)作用。因此，需要對(duì)污水處理進(jìn)行環(huán)境綜合效益評(píng)價(jià)，不僅關(guān)注出水水質(zhì)，還應(yīng)包括能源/資源消耗以及其它環(huán)境影響在內(nèi)的環(huán)境綜合效益指標(biāo)，以綜合衡量污水處理產(chǎn)生的環(huán)境綜合效應(yīng)。

01 評(píng)價(jià)方法

對(duì)污水處理廠LCA評(píng)價(jià)中，提高污水處理廠出水水質(zhì)有利于降低受納水體富營(yíng)養(yǎng)化和緩解黑臭現(xiàn)象。但是，出水水質(zhì)提高意味著污水處理藥耗/能耗、溫室氣體排放量等相應(yīng)增加。因此，出水水質(zhì)與能耗/溫室氣體間平衡需要最優(yōu)化決策。

本研究通過(guò)建立LCA-MOP（Life Cycle Assessment-Multi-Objective Programming）環(huán)境綜合影響評(píng)價(jià)及優(yōu)化相耦合模型，嘗試對(duì)分別滿足一級(jí)A出水和“準(zhǔn)四類水”兩種標(biāo)準(zhǔn)下實(shí)際污水處理廠進(jìn)行環(huán)境綜合效益評(píng)價(jià)，以分析出水標(biāo)準(zhǔn)提高對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的綜合影響，試圖尋求環(huán)境綜合影響最小化的有效途徑。

02 應(yīng)用案例分析

2.1 目標(biāo)與范圍界定

應(yīng)用案例采用山西某市一市政污水處理廠建設(shè)、運(yùn)行實(shí)際數(shù)據(jù)及拆除估算值。該廠一期工程為氧化溝工藝，設(shè)計(jì)流量Q=10萬(wàn)m3/d（實(shí)際Q=5.92萬(wàn)m3/d）；二期工程采用5段Bardenpho工藝，設(shè)計(jì)流量Q=10萬(wàn)m3/d（實(shí)際Q=9.15萬(wàn)m3/d）。

污水經(jīng)兩期工藝分別處理后，在高效纖維濾池內(nèi)加入化學(xué)藥劑，用以強(qiáng)化除磷。該廠出水水質(zhì)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為一級(jí)A，服務(wù)年限20年；剩余污泥脫水后外運(yùn)（6 km）填埋處理。評(píng)價(jià)中將功能單位（Functional Unit，F(xiàn)U）定義為處理1萬(wàn)m3污水產(chǎn)生的環(huán)境影響，即，F(xiàn)U=1萬(wàn)m3。

2.2 數(shù)據(jù)清單

應(yīng)用案例數(shù)據(jù)清單顯示于表1。因該污水廠一、二期處理水匯合后經(jīng)過(guò)濾池深度處理，故最終出水?dāng)?shù)據(jù)相同。可知，該廠出水除SS外，其余均低于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》征求意見(jiàn)稿中特別排放限值，即，地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)IV類，所以，出水總體上接近“準(zhǔn)四類水”。因此，應(yīng)用評(píng)價(jià)以此標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)。

表1案例污水處理廠LCA評(píng)價(jià)主要影響物清單

2.3 環(huán)境影響分類

污水處理LCA 環(huán)境效益評(píng)價(jià)時(shí)需要對(duì)環(huán)境影響進(jìn)行分類，以確定不同影響之?dāng)?shù)值。受案例污水處理廠實(shí)際數(shù)據(jù)所限，案例評(píng)價(jià)只選取那些重要環(huán)境影響指標(biāo)，如表2所示。

表2案例污水處理廠環(huán)境影響分類

03 評(píng)價(jià)“準(zhǔn)四類水”影響

3.1 LCA特征化結(jié)果與分析

經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，最終可以得到案例污水處理廠在LCA框架下，處理1 FU（1萬(wàn)m3）污水達(dá)到“準(zhǔn)四類水”標(biāo)準(zhǔn)后，因材耗、能耗及直接環(huán)境排放造成的環(huán)境影響結(jié)果，如表3所示的特征化結(jié)果。案例污水處理廠不同階段對(duì)環(huán)境影響占比見(jiàn)圖1。

表3 案例污水處理廠環(huán)境影響特征化結(jié)果

圖1 案例污水處理廠不同階段對(duì)環(huán)境影響占比

特征化結(jié)果表明，污水處理廠對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的凈效益為負(fù)值；若沒(méi)有足夠環(huán)境影響抵消手段（如，能源、資源回收）時(shí)，污水處理對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)影響很大。如果出水排放標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格，僅靠延長(zhǎng)工藝流程來(lái)滿足出水要求，勢(shì)必導(dǎo)致建設(shè)與拆除階段對(duì)環(huán)境的影響增大。因此，一味靠提高出水標(biāo)準(zhǔn)而改善水體環(huán)境質(zhì)量的結(jié)果恐怕適得其反，反而產(chǎn)生更大的環(huán)境綜合影響，并不“環(huán)?！薄?/p>

3.2 環(huán)境影響標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果

因不同環(huán)境影響類型潛能值均以不同參照物作為當(dāng)量基礎(chǔ)，致不同環(huán)境影響類型間無(wú)法直接進(jìn)行比較，所以，需要將特征化結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)歸一化（標(biāo)準(zhǔn)化），以得到無(wú)量綱可比對(duì)數(shù)值。所有基準(zhǔn)值計(jì)算均采用同一年數(shù)據(jù)（2010年）進(jìn)行歸一化計(jì)算。在“準(zhǔn)四類水”標(biāo)準(zhǔn)之下，案例污水處理廠LCA歸一化因子與計(jì)算結(jié)果示于表4。

表4 案例污水處理廠環(huán)境影響總量歸一化結(jié)果

編輯：趙凡