污水處理作為消除水環境污染的重要功能單元缺乏評價它在改善水環境之外存在的其它環境影響。通過修正并優化用于污水處理全生命周期（LCA）評價方法，建立全生命周期評價與多目標數學規劃法相耦合（LCA-MOP）模型評價實際污水處理廠后揭示，污水處理廠對環境產生的綜合效益居然是負值！當出水排放標準提高時，污水處理對環境產生的負效益則會加劇。著眼于全生命周期，傳統污水處理實際上是一種環境的“污染源”，至少有將水污染轉嫁為大氣污染之嫌。

因此，改善水體環境質量一味依靠提高污水處理排放標準，并重在考核出水水質和運行成本，勢必將污水處理推向“污染大戶”的邊緣。為使污水處理對環境產生的負效益降至最低程度，必須大力發展可持續污水處理技術，盡可能實現污水資源化、能源化之遠大目標。只有污水處理升級至 “綠色”并逐漸向“藍色”過渡，方有可能實現對環境的“零”影響、甚至取得“正”效益。

傳統污水處理以能源、資源消耗為代價而去除污水中有機物（COD）與營養物質（N、P），以獲得期望的水環境效益。某種程度上說，傳統污水處理有將水污染轉化為大氣污染之嫌疑，且存在所含熱能/化學能及不可再生資源（磷）流失現象。

僅僅關注出水水質，一味提高排放標準的作法可能對環境綜合效益并不一定非常有利，可能還會帶來負作用。因此，需要對污水處理進行環境綜合效益評價，不僅關注出水水質，還應包括能源/資源消耗以及其它環境影響在內的環境綜合效益指標，以綜合衡量污水處理產生的環境綜合效應。

01 評價方法

對污水處理廠LCA評價中，提高污水處理廠出水水質有利于降低受納水體富營養化和緩解黑臭現象。但是，出水水質提高意味著污水處理藥耗/能耗、溫室氣體排放量等相應增加。因此，出水水質與能耗/溫室氣體間平衡需要最優化決策。

本研究通過建立LCA-MOP（Life Cycle Assessment-Multi-Objective Programming）環境綜合影響評價及優化相耦合模型，嘗試對分別滿足一級A出水和“準四類水”兩種標準下實際污水處理廠進行環境綜合效益評價，以分析出水標準提高對環境產生的綜合影響，試圖尋求環境綜合影響最小化的有效途徑。

02 應用案例分析

2.1 目標與范圍界定

應用案例采用山西某市一市政污水處理廠建設、運行實際數據及拆除估算值。該廠一期工程為氧化溝工藝，設計流量Q=10萬m3/d（實際Q=5.92萬m3/d）；二期工程采用5段Bardenpho工藝，設計流量Q=10萬m3/d（實際Q=9.15萬m3/d）。

污水經兩期工藝分別處理后，在高效纖維濾池內加入化學藥劑，用以強化除磷。該廠出水水質設計標準為一級A，服務年限20年；剩余污泥脫水后外運（6 km）填埋處理。評價中將功能單位（Functional Unit，FU）定義為處理1萬m3污水產生的環境影響，即，FU=1萬m3。

2.2 數據清單

應用案例數據清單顯示于表1。因該污水廠一、二期處理水匯合后經過濾池深度處理，故最終出水數據相同?？芍?，該廠出水除SS外，其余均低于《城鎮污水處理廠污染物排放標準》征求意見稿中特別排放限值，即，地表水環境質量標準IV類，所以，出水總體上接近“準四類水”。因此，應用評價以此標準為依據。

表1案例污水處理廠LCA評價主要影響物清單

2.3 環境影響分類

污水處理LCA 環境效益評價時需要對環境影響進行分類，以確定不同影響之數值。受案例污水處理廠實際數據所限，案例評價只選取那些重要環境影響指標，如表2所示。

表2案例污水處理廠環境影響分類

03 評價“準四類水”影響

3.1 LCA特征化結果與分析

經統計分析，最終可以得到案例污水處理廠在LCA框架下，處理1 FU（1萬m3）污水達到“準四類水”標準后，因材耗、能耗及直接環境排放造成的環境影響結果，如表3所示的特征化結果。案例污水處理廠不同階段對環境影響占比見圖1。

表3 案例污水處理廠環境影響特征化結果

圖1 案例污水處理廠不同階段對環境影響占比

特征化結果表明，污水處理廠對環境產生的凈效益為負值；若沒有足夠環境影響抵消手段（如，能源、資源回收）時，污水處理對環境產生的負影響很大。如果出水排放標準更加嚴格，僅靠延長工藝流程來滿足出水要求，勢必導致建設與拆除階段對環境的影響增大。因此，一味靠提高出水標準而改善水體環境質量的結果恐怕適得其反，反而產生更大的環境綜合影響，并不“環?！?。

3.2 環境影響標準化結果

因不同環境影響類型潛能值均以不同參照物作為當量基礎，致不同環境影響類型間無法直接進行比較，所以，需要將特征化結果進行數據歸一化（標準化），以得到無量綱可比對數值。所有基準值計算均采用同一年數據（2010年）進行歸一化計算。在“準四類水”標準之下，案例污水處理廠LCA歸一化因子與計算結果示于表4。

表4 案例污水處理廠環境影響總量歸一化結果

編輯：趙凡