基于生命周期评价(LCA)-碳足迹(CF)-经济评估(EA)多维分析的城镇污水处理工艺优化研究

针对污水处理工艺环境-经济协同优化难题，天津科研团队创新性整合LCA、CF和EA方法，对比氧化沟(OD)与厌氧-缺氧-好氧(A2O)工艺，发现A2O在降低31%成本同时减少51%碳排放，为碳中和目标下工艺选择提供量化依据。

　　

随着中国"双碳"战略的推进，城镇污水处理行业正面临减排降耗与成本控制的双重压力。作为能耗大户，污水处理厂每年消耗全国3%的电力，同时贡献1.5%的温室气体(GHG)排放。氧化沟(OD)和厌氧-缺氧-好氧(A²O)作为主流工艺，虽能有效去除氮磷，但其环境-经济综合效益缺乏系统评估。传统生命周期评价(LCA)方法往往忽视碳足迹(CF)与经济成本(EA)的关联，导致企业陷入"达标排放却增加碳排"的困境。

天津科研团队在《Journal of Environmental Chemical Engineering》发表的研究，首次构建了LCA-CF-EA三维评价体系。研究采用GaBi软件调用CML 2001-Aug.2016数据库，通过物质流-能量流耦合分析，量化比较OD与A²O工艺在全生命周期的表现。样本数据来自中国典型污水处理厂的运行参数，重点监测生化处理段(SII)的电力与化学品消耗。

环境影响贡献分析
LCA结果显示，生化处理段(SII)在OD和A²O中分别贡献87%和62%的环境影响，主要来自电能消耗导致的酸化潜力(AP)和全球变暖潜力(GWP)。A²O的初级处理段(SI)对淡水生态毒性(FAETP)贡献突出，占比达32%。

碳足迹对比
CF分析表明，OD的直接排放(如N₂O)是A²O的1.97倍，间接排放(如电力相关CO₂)高出51%。A²O通过优化碳源投加，使单位水处理碳排降至0.0945 kgCO₂eq/m³。

经济性评估
EA测算显示A²O单位成本(0.0945 USD/m³)较OD降低31%，主要得益于污泥产量减少和能耗优化。其环境成本内部化率高达78%，显著优于OD的53%。

该研究证实A²O在环境友好性、碳减排和经济性三维度均表现更优。通过识别生化处理段为关键改进环节，提出"精确曝气+碳源替代"的优化路径，为污水处理行业低碳转型提供量化决策工具。Yuting Wang等学者建立的综合评价框架，可推广至其他环境工程的可持续性评估，对实现2060碳中和目标具有重要实践意义。