为帮助公用事业单位和监管部门了解水资源回用处理过程的环境影响,赛莱默与IVL瑞典环境科学研究院(IVL Swedish Environmental Research Institute)对一些不同的回用处理线进行了深入研究。以下是在发展再生水厂时应当知道的四件事。
在以前的一篇文章中,《Impeller》着眼于有关不同水资源回用处理线的总体生命周期成本的研究结果,包括20年的资本和运营成本。本文则将重点关注涉及10大环境影响KPI的研究成果(完整清单见下文)。
赛莱默研发处理高级工艺工程师Aleksandra Lazic表示:“我们希望了解什么是最可持续、最理想的回用解决方案。这就是为什么我们要研究全生命周期成本,开展生命周期评估,即环境影响,然后研究社会方面的问题,这根据特定地区法规会影响到出水水质。这就是我们定义可持续发展的方式,即这三大支柱的交集。你需要考虑所有三个方面。”
1. 提高出水水质不会导致环境影响大大增加。
为了这项研究,研究人员考察了8条处理线,用于三种水资源回用用途:农业用途、地下水回灌和工业用途。这些处理线的出水水质从用于农业用途的低水质到为用于地下水回灌而去除了微污染物的高水质不一而足。
Lazic表示:“我们的研究表明,当提高出水水质后,大部分环境影响KPI的数值也会提高,但并非全部。同时,我们并没有看到全球变暖潜势、酸化和富养化等主要KPI与常规污水处理相比有大幅上升。没有过度增加,意味着出水水质的提高不会带来太大的环境影响。”
2. 最低的出水水质具有最高的全球变暖潜势。
Lazic表示:“对于所有KPI,除一项以外,你会看到,环境影响都随出水水质的提高而小幅增加,但全球变暖潜势 却随出水水质的提高而下降。基本上,用于农业用途的最低水质具有最高的全球变暖潜势。这是我们不曾预料到的事。原因是这一处理线与其他处理线0.2%的二氧化氮(N2O)排放量相比要高得多,达到2.1%。”
N2O含量较高的原因是是在生产农业用低水质出水时,营养物质被保留在水中,作为废料。为此,二级处理步骤必须反复中断,从而形成了较高的N2O含量。
Lazic表示:“二氧化氮的全球变暖潜势是二氧化碳的300倍,因此它确实是我们在谈到温室气体时问题最大的气体之一。虽然很多人知道处理过程中的这种排放物质,但他们 在设定这种气体的数值时,往往是以假设为依据。而我们却进行了为期两年的二氧化氮排放量测定。”
3. 能耗左右着10个环境影响KPI中的7个。
Lazic表示:“我们研究了是什么左右着KPI,以便我们能尽可能地简化结果。我们发现,能耗左右着大部分KPI——10个中的 7个。这意味着,如果降低处理线的能耗,就能降低环境影响。了解这一点之后,你也可以将能耗作为替代指标,来轻松评估处理线的环境影响。”
对于用于地下水回灌和工业用途的处理线,N2O排放量很少,因此能耗对全球变暖潜势的影响最大。对于农业处理线,N2O排放的影响最大。
Lazic表示:“在生命周期成本分析中,我们发现,二级处理步骤的能耗最大,资本和运营成本最高。通过生命周期评估,我们可以看到,降低二级处理步骤的能耗,也会减小环境影响。这向我们明确指出了需要优化的步骤。”
Lazic表示,有些国家已经在监测温室气体排放与水厂 运营之间的联系方面走得很远。现在,在英国,为了限制能耗和排放,水处理厂需要缴纳碳足迹费。为了计算年度费用,水厂必须报告全厂的能源消耗量和排放量。如果水厂数据不在适当的限制范围内,则必须缴纳一笔费用。
4. 水厂的位置和规模可能在环境影响方面造成很大不同
这项研究考察了三种规模水厂(20,000 PE(人口当量)、100,000 PE和500,000 PE)的8条水资源回用处理线。研究结论认为,当水厂规模增加,处理每立方米水的二氧化碳排放量则减少。
Lazic表示:“如果你有较大的系统,配备水泵和鼓风机等较大的设备,则越大越高效。这意味着,处理每立方米水的能耗降低。这就是为什么人们想要更集中化的处理,拥有一个大水厂,而不是几个小水厂的原因。”
水厂所使用的能源也是一个重要的环境影响因素。
Lazic表示:“我们的研究是以西班牙的成本和电网为基础。我们在重新计算对于使用更绿色的能源的瑞典水厂的影响时,全球变暖潜势降低60%。如果换到化石燃料的使用量高于西班牙的美国,全球变暖潜势则会增加50%。这就是为什么我们说环境影响的计算具有地区特异性的原因。”
赛莱默在可持续水资源回用方面的作用
根据这些水处理环境影响研究结果,赛莱默决定开展更进一步研究来了解如何实现全球减排。
Lazic表示:“我们决定在全球应用我们的研究结果,来了解如果我们能利用赛莱默的现有技术对处理厂进行优化会有什么样的影响。”结果形成了《Powering the Wastewater Renaissance》报告,表明污水行业可将电力相关排放减半。
Lazic表示:“由于赛莱默可提供用于污水处理回用的整套系统,我们能对整个处理线进行优化。我们不仅是设备供应商,也是解决方案供应商。我们投入了大量的工作,来了解不仅是最好的解决方案,也是最可持续的解决方案。”
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十大环境影响KPI
全球变暖潜势、酸化潜势、富养化潜势、光化学臭氧生成、人类毒性、淡水生态毒性、海洋生态毒性、陆生生态毒性、非生物资源消耗 – 元素和非生物资源消耗 – 化石。