基于生命周期环境与经济集成视角的我国市政污泥资源化利用研究

为有效地避免与降低我国市政污泥不当处置与利用引发的二次污染或污染转移，正确地指导我国污泥处置与利用场所的新建、改建或扩建工程，本研究将采用生命周期环境与经济成本集成法对我国现存的主要污泥资源化利用技术、水泥回转窑处置污泥技术、污泥与煤混合燃烧的热能利用技术的环境与经济影响进行定量评价与比较。研究将在构建符合我国国情的污泥资源化利用的生命周期清单、环境影响类别、特征化评价方法的基础上，通过本研究构建的生命周期环境与经济成本不确定性解析模型，对污泥资源化利用的环境与经济影响进行不确定性解析，旨在为各界决策者提供科学、可靠的评估结论。在对造成环境与经济负荷的关键环节及其市场波动价格的敏感性分析基础上，科学地界定污泥资源化利用技术的碳减排、污染减排潜力，并提出相应的、经济可行的我国污泥绿色资源化利用技术指南。本研究成果的应用与推广，将会有效地改善我国固体废弃物资源利用率低、环境威胁大的现状。

本项目采用生命周期环境与经济成本集成法对我国现存的14种主要污泥资源化利用技术（主要包括：浓缩、厌氧消化、干化、污泥农业利用、脱水、焚烧、填埋、水泥回转窑处置污泥技术、煤混合燃烧的热能利用技术）的环境与经济影响进行了定量评价。主要研究结果：1）构建了我国市政污泥资源化利用研究所需的基础排放清单，即煤电、化学药品、水泥、污水处置和陆地运输等；2）在不确定性分析基础上确立了14种我国市政资源化利用的生命周期清单；3）筛选了适合我国污泥资源化利用的生命周期影响评价方法（IMPACT2002+和 ReCiPe）； 4）量化了14种我国现存的主要污泥资源化利用技术的环境与经济负荷； 5）识别了我国市政污泥14种处置过程中产生环境和经济负荷的关键流程、影响类别以及关键物质； 6）解析了污泥填埋、焚烧、厌氧消化、水泥回转窑处置污泥、煤混合燃烧的过程中的热能利用效率对环境与经济负荷的影响，即电力回收能力每增加100 kWh/T-DS，人类毒性和经济成本就会相应地减少23.5 kg 1,4-DB eq和8.2美元；7）提出了各污泥资源化利用技术碳减排与污染减排工艺、原辅料、能源与流程等改进措施； 8）由于厌氧消化技术可有效地减少污泥体积、产生沼气，因而可大幅度地降低污泥处置的环境与经济负荷；9）市政污泥与煤混合燃烧的热能利用技术可增加企业经济效益，但环境效益并不显著。10）从综合环境和经济的角度考虑，最适合我国下水污泥处置的流程是浓缩、厌氧消化、脱水和污泥焚烧。厌氧消化与污泥焚烧过程具有较高的能源回收能力是导致上述环境与经济负荷较低的主要原因。依托本课题研究成果，在《Waste Management》、《Energy》、《Journal of Cleaner Production》等本领域主流SCI收录期刊上发表学术论文11篇，平均单篇影响因子为3.38。 同时，依托本项目，发表国内会议论文两篇，4次国际会议发表并培养硕士研究生7名（已毕业1人）。在国际合作方面，我们先后访问了Kumamoto University, University college Dublin 和 Harper Adams University，并在2013年受邀担任国际水协会LCA工作组的亚洲代表一职，与世界各大地区的代表们每两个月举行一次网络会议，进行学术交流。