人们通常认为城市污水厂是净化污水、控制其污染危害的重要治理设施，但 往往忽略了问题的另一方面——城市污水厂的上述功能是以产生新的环境污染 和资源消耗为代价的。人类为了处理污水而付出了大量能耗、物耗、土地等宝贵 资源，还产生了大量废气、温室气体、固体废物、噪声和异味等新的环境污染。 因此，人类社会无法回避并且必须面对和回答的一个问题是：怎样以最小的资源 和环境代价，按照可持续发展的要求去解决城市污水的污染问题。 为了使我国城市污水处理领域可持续地发展，污水处理技术的选择和决策必 须建立在资源的可持续利用和良好的生态效应基础上。同时，城市污水处理厂的 资源和环境影响不仅是污水厂运行期间的“末端”污染物排放问题，而且是与其 获取自然资源和能源开采，通过原材料加工制作、污水厂建设施工、处理运行等 阶段直至最后拆除的整个生命周期过程的各个环节相关联。各个阶段都有产生资 源和环境影响的机会和可能。为了对其进行系统性的全过程分析，本文采用生命 周期评价方法(LCA)对六种具有代表性的处理工艺的“清洁性”进行识别和评价。 由于LCA能确切地取得各种处理工艺“从摇篮至坟墓”全过程输入和输出的 物料、能耗以及各种潜在环境影响的清单，并以此为基础从区域和全球可持续发 展的高度对其进行环境影响评估和完善化分析，势必对污水处理工艺的环境影响评 评估观念产生重大的转变和革新，避免了现有环境影响评价技术(EIA)仅从污水 水厂“末端”污染进行评估的局限性和片面性，对污水处理的选择和决策朝可持 续发展所要求的方向进行全面转换起重要的导向作用。 迄今，就多种污水处理方案在典型背景下，运用LCA方法对方案作全方位和 全过程分析和评判，为方案优选和决策提供依据方面的研究，在国内外尚无报道； 原因可能是许多技术关键和难点未获解决。本论文在国内外有关研究的基础上， 取得的新进展包括： (1)本研究首次运用LCA方法对典型地区六种具有代表性的1万m3/d污水 二级生物处理工艺(普通活性污泥法、普通生物滤池法、厌氧水解-活性污泥法、 AB活性污泥法、厌氧水解-高负荷生物滤池法和蚯蚓生态滤池法)进行了比较研究 究，对其在生命周期各个阶段的资源和能源消耗以及环境污染物排放进行了量化 的识别和分析。 (2)根据本文所研究的各比选方案生命周期物耗、能耗以及环境污染物排 放等LCA评价结果进行排序，本文首次提出厌氧-高负荷滤池法和蚯蚓生态滤池 的综合环境影响最为有利，是上海市郊非水源保护区内城镇应选择采用的首选污 水二级处理清洁技术。其主要原因在于这两种工艺大幅度节约了能耗及其能源生 产的污染物排放，大幅度降低了产泥量，耗用运行药剂量较少等。按综合环境不 利影响以厌氧-活性污泥法、普通生物滤池、AB活性污泥法和普通活性污泥法的 次顺序逐个增大。 (3)在六种比选方案中，三种活性污泥法类型的比选方案的生命周期(LC) 能耗为189.82-306.84×109KJ(17.13-27.69×106kW.h)，其他生物膜法和蚯蚓 滤池比选方案的LC能耗为107.51-137.48×109KJ(9.70-12.41×106kW.h() 种活性污泥法比选方案的LC能耗大幅度高于其他三种生物膜法和蚯蚓滤池法比 选方案。 (4)从氧化分解单位BOD5物质的角度进行分析，三种活性污泥法类型比选 方案LC比能耗为1.92-4.49kW.h/kg BOD5，普遍大幅度高于生物滤池和生态类 型的比选方案(0.85-1.90kW.h/kg BOD5)。 (5)三种活性污泥法类型中，厌氧水解-活性污泥法在微孔和穿孔管两种曝 气条件下与普通活性污泥法相比，LC能耗分别节省14.0％和17.6％，并且比能 耗可大幅降低40.5-43.0％。AB法的LC能耗分别比普通活性污泥法节省9.5％和 15.8％，但由于产泥量较大而比能耗仅与普通活性污泥法相当。 (6)采用微孔曝气的各种活性污泥法可比采用穿孔管曝气节省LC总能耗 22.7-28.1％。 (7)在六种比选方案中普通生物滤池法的材料消耗总量最多，达48.27× 103t，明显高于其他5种比选方案。其他5种比选方案的总物耗量在29.84-35.55 ×103t之间。另一方面，普通生物滤池的LC材料间接能耗实际上相当于另5种 比选工艺的LC间接能耗。 (8)三种活性污泥法类型的工艺由于LC能耗较高，其能源生产过程的耗水 量、废水排放量、大气污染物和温室气体排放量均大幅度高于生物膜法和蚯蚓滤 池类型的比选方案。 (9)在六种比选方案中AB活性污泥法的排泥量较大，其次为普通活性污泥 法和普通生物滤池法，而厌氧水解-活性污泥法、厌氧-高负荷滤池法和蚯蚓滤池 排泥量较少。 (10)通过本文的LCA评估，提出了减轻各比选方案环境影响的改进措施， 其中包括：改进曝气池溶解氧的控制水平、选择能效高的曝气器和水泵、通过计 算机控制系统节约能耗和药剂投加量以及选择高性能的填料品种等。 (11)本文的LCA结果还发现，我国常用的城市污水生物处理技术——活性 污泥法和生物滤池法比选方案的污泥BOD5排放量远超过尾水BOD5排放量，是后 者的2.63-7.66倍。对一个污水厂排放的BOD5物质是只考核“尾水控制”达标， 还是根据污泥的后续处理和处置方式考核尾水和污泥两者的综合达标，既关系到 城市污水处理领域如何切实贯彻我国水环境管理的宏观战略，也直接影响到污水 处理技术评估和决策的客观性、全面性和有效性。 [关键词]城市污水 处理工艺 生命周期评价 能耗 物耗 环境影响

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    关键词：
    城镇 水处理工艺 普通活性污泥法 城市污水处理 环境影响 方案 能耗 普通生物滤池 生物滤池法 环境污染 生命周期 厌氧水解 污染物排放 污水厂 资源 生物膜法 蚯蚓生态滤池 排放量 处理技术 全过程分析
    作者：
    杨健
    学位授予单位：
    同济大学;同济大学环境科学与工程学院
    授予学位：
    博士
    学科专业：
    环境工程
    导师姓名：
    陆雍森
    学位年度：
    2001
    语种：
    中文
    分类号：
    X703