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长期以来,我国环保工作的重心主要在城市,农村污水处理工程建设相对滞后。与城市相比,农村在经济水平、技术力量、居民生活方式等诸多方面都存在差异,盲目照搬城镇方案将导致污水处理设施得不到充分利用,因此如何选择适应农村实际情况的水处理工艺成为新农村建设面临的重要课题。而对污水处理工艺进行全面系统的评估,可为农村地区污水处理模式的优选提供科学依据和方法支持。本研究构建了生命周期可持续性评估(Life cycle sustainability assessment,LCSA)和多准则决策分析(Multi-criteria decision analysis,MCDA)耦合模型,对农村污水处理工艺进行优选,并根据评价结果提出改进建议。以人工湿地(Constructed wetland,CW)、序批式活性污泥法(Sequencing batch reactor activated sludge process,SBR)、“厌氧-缺氧-好氧”工艺(Anaerobic-anoxic-oxic,A~2O)、膜生物反应器(Membrane bio-reactor,MBR)和生物接触氧化(Bio-contact oxidation,BCO)等5种常用的污水处理工艺为研究对象,在预设的处理量为100m~3/d、使用寿命20年以及出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GBl8918-2002)的一级A标准的条件下进行分析,主要研究结论如下:”(1)生命周期评价结果表明,各系统在运行阶段贡献了全生命周期的绝大多数环境影响(超过85%)。根据标准化结果,每功能单位(100 m~3)下CW、SBR、A~2O、MBR和BCO分别产生了5.39、6.64、7.56、6.81和7.75的总环境影响。运用生命周期成本分析对5种工艺进行经济评估,CW、SBR、A~2O、MBR和BCO的折现生命周期成本分别为34.54万元、35.94万元、37.32万元、57.68万元和35.05万,内部收益率分别为7.08%、5.00%、2.70%、-27.35%和5.78%。社会生命周期评价结果显示,CW占地大,但可靠性好,能提供较多就业且具有一定的社会景观价值;MBR占地最小,且运行较稳定,但系统可靠性较低;其余方案评价结果介于二者之间。(2)综合各评价结果,CW的环境影响和总成本最低,但占地面积大的缺点降低了其优势;SBR和BCO较低的环境影响和维护简便的特点,使其在环境和社会层面上具有一定的优势;A~2O运行需要较多的能源,因此环境指标表现不佳,成本也较高;MBR环境影响最大,经济成本最高(57.68万元),但社会评价较好。(3)运用组合赋权—TOPSIS法对5种工艺在环境、经济、社会维度的表现进行了集成评价。针对环保主义者、居民、投资者、均衡主义者4类利益相关者进行的多准则决策分析结果表明,CW可持续性最优(0.59~0.70),MBR、SBR和BCO在不同的偏好下各有优势;然而当环境、经济、社会3类指标的权重继续发生变化时,最优方案也将发生变化,当占地面积的主观权重达到65%后,CW不再是最优方案。(4)评价结果表明:CW投入最低且能提供更多的就业岗位,在土地资源丰富、资金紧缺的农村地区适宜发展CW;SBR和BCO系统各方面比较均衡,是较为成熟稳定的水处理方案;A~2O运行成本较高,对环境影响大,社会评价也不占优,因此A~2O通常改进后或组合其他工艺共同进行污水处理。MBR无法广泛应用,但在社会条件较高的特定区域,如果决策者较为重视运行稳定和占地面积,则MBR是合适的方案。(5)通过对5种技术进行关键因素识别和敏感性分析,提出了相应的优化方向:一是优化运行阶段消耗的关键因素,如建立以新能源为主的清洁电力结构,通过强化CW单位面积去污能力、优化SBR等工艺低温条件下的运行、换用长寿命的MBR膜组件等方式,解决各方案的技术短板;二是考虑根据排水去向灵活调整排放标准,可通过污水灌溉等方式,将本研究边界之外的生产系统纳入整体考虑,减少不必要的工序过程和资源能源使用,进一步优化资源利用效率。使用者根据评价结果采取的优化改进方法可以提升污水处理工艺的可持续性,降低环境、经济和社会维度的负面影响。“LCSA-MCDA”耦合模型综合考虑了环境、经济和社会影响,评价结果具有较好的科学性及实用价值,可为农村污水处理的技术方案的优选提供技术支持和理论指导。