《Journal of Water Process Engineering》：STREAMS: An open-source screening life cycle assessment tool for UASB-based wastewater treatment — Inventory development and case-study application in a tropical setting
编辑推荐：
•为基于UASB工艺的污水处理厂配置发布透明的厂界内（gate-to-gate）生命周期清单（LCI）。•STREAMS：一款用于卫生系统生命周期评价（LCA）筛查的开源网页应用。•带能量回收的密闭火炬使全球变暖影响降低56%至92%。•采用依赖抽样的蒙特卡洛方法按概率对情景
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为基于UASB工艺的污水处理厂配置发布透明的厂界内（gate-to-gate）生命周期清单（LCI）。
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STREAMS：一款用于卫生系统生命周期评价（LCA）筛查的开源网页应用。
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带能量回收的密闭火炬使全球变暖影响降低56%至92%。
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采用依赖抽样的蒙特卡洛方法按概率对情景进行排序。
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没有任何情景在七个影响类别中均排名第一；推荐两个方案。
引言
废水处理仍然是21世纪的主要全球挑战之一。虽然发达国家在卫生事业方面取得了显著进展，但地区间差距依然悬殊：估计有35亿人仍无法获得适当的卫生服务，每年约有1130亿立方米的未经处理污水被排放到环境中[1]。弥合这一差距需要大规模新建基础设施，然而处理厂本身既是能源消耗者，也是温室气体排放源。废水处理是公认的人为甲烷来源之一，其在全球变暖潜力上在一个百年时间尺度上远超二氧化碳[2]、[3]，因此处理厂配置的选择不但决定其去除的污染物负荷，也决定其造成的气候负担。
在热带和亚热带地区，上流式厌氧污泥床（UASB）反应器已成为应用最广泛的配置，因为它无需加热、产生的污泥量小，并能以沼气形式回收能源[4]、[5]。其主要局限在于对氮和磷的去除能力有限，这通常通过后续处理单元来解决，例如滴滤池（TF）、垂直流人工湿地（VF-CW）或净化塘（PP）[6]。每个选项对环境负担的转移方式各不相同，上游产生的沼气既可开放式放空燃烧，也可在密闭装置中燃烧并进行发电回收。这些选择此前从未通过单一透明清单进行对比，因此水务公司缺乏权衡其利弊的共同依据。
生命周期评价（LCA）由ISO 14040[7]和ISO 14044[8]标准化[7]、[8]，用于量化产品或服务在整个生命周期内的环境影响，并允许同时从多个环境区类对这些选择进行比较。然而，其在卫生领域的应用仍面临已被充分记录的空白：方法学标准化不足、热带地区缺乏情境化数据[9]、[10]，以及商业软件和专有数据库的高成本，后者恰恰限制了卫生缺口最大的地区中的水务机构和学术机构获取相关资源的能力。
现有工具解决了部分问题，但对基于UASB的成套处理工艺的操作层面对比仍未覆盖。有些工具仅生成清单而不开展影响评价（WW LCI）[11]；有些局限于单个子系统，如污水管网（SewerLCA）[12]或活性污泥法（SimpleTreat）[13]；有些是并非专门针对污水处理厂的通用平台（Ecochain [14]、EVAMED [15]）或基于电子表格且学习曲线适中的筛查工具（WEST）[16]。关于其适用范围、系统边界、背景数据库和访问条件的对比见表S10。STREAMS并不取代这些工具：它是一个筛查工具，仅限于运行阶段和一组固定的影响类别，旨在指出哪些地方需要进行详细评估。
本研究探讨三个问题。第一，在单一、透明的运行清单下，温和气候地区主要采用的UASB基配置之间的差异如何？第二，结果差异中哪些能够经受住底层数据不确定性的检验？第三，基于该清单构建的筛查工具，能否让不具备LCA专业知识的公用事业机构复现并调整其结果？三项贡献依次回应这些问题：(i) 基于一次和二次来源构建的、覆盖代表性处理配置和副产品路径的透明厂界内运行生命周期清单；(ii) STREAMS（Screening Tool for Resource and Environmental Assessment of Municipal Sanitation，市政卫生资源与环境评估筛查工具），一款基于该清单实现的开源网页应用；以及(iii) 针对巴西马托格罗索州南里奥格兰德市Los Angeles污水处理厂十个运行情景的案例研究，其中情景排序通过对完整前景清单进行蒙特卡洛传播进行测试，而非依赖点估计。
章节片段
处理情景与系统边界的界定
UASB反应器是应用最广泛的家用废水处理技术之一，尤其在热带国家。仅在巴西，就有1047座UASB设施在运行，或以独立系统形式、或以与其他处理技术集成的方式运行[17]。这些反应器被广泛使用，原因在于其运行和维护成本低，通常可达到60%至75%的生化需氧量（BOD）去除率[18]。然而，其性能
STREAMS结果呈现概览
在Streamlit?平台上开发的STREAMS源代码已收录在补充材料中（附录A）。对每个情景，输入数据录入软件后生成图形和表格形式的双重结果。图2展示了情景5的STREAMS输出示例。结果首先以跨影响类别的总体比较形式呈现，并辅以列出各类别绝对值的表格。
输出界面清晰
结论
本研究使用厂界内运行生命周期清单和STREAMS——一项随本文发布的开源筛查LCA应用——比较了位于巴西坎波格兰德的全尺寸UASB基污水处理厂十个运行情景。
在所考虑的边界内，结果表明，决定低影响与高影响配置之分的因素是沼气的去向，而非后处理技术的选择：用密闭燃烧替代开放式放空使气候
CRediT作者贡献声明
Fernando Henrique Garayo Junior：撰写—原始草稿、可视化、软件、方法学、调查、形式化分析、数据管理、概念化。Hugo Henrique de Simone Souza：撰写—审阅与编辑、验证、监督、方法学。Paula Loureiro Paulo：撰写—审阅与编辑、监督、资源、项目管理、方法学、概念化。
伦理合规
所有作者均已阅读、理解并遵守《作者须知》中"遵守伦理标准声明"的相关内容。
生成式AI与AI辅助技术写作过程声明
在撰写本工作期间，作者使用了Anthropic Claude，依据作者所定义的规范实现附录B中复现的蒙特卡洛模拟脚本，并改进稿件的语言表达。使用该工具后，作者对所提交内容进行了审读和必要的修改，并对发表文章的内容承担全部责任。
资金来源
本研究未获得公共、商业或非营利部门资助机构的具体资助。
利益冲突声明
作者没有需要披露的相关财务或非财务利益。
Fernando Henrique Garayo Junior|Hugo Henrique de Simone Souza|Paula Loureiro Paulo
