生命周期评价在固废资源化中的应用

生命周期评价在固废资源化中的应用

0环境评价的引入—引言固体残渣是指在生产和消费过程中产生的固体和半固体残留物的总称。主要有3个特点:1)污染持久。既是污染水、大气、土壤的污染“源头”,又是废水废气处理的“终态物”。2)品种繁多,数量巨大。大都具有某些工业原材料所具有的一些化学、物理特性,比废水、废气更易收集、运输和加工,大多可以进行再利用。3)具有“固体”外形的危险性液体、气体废物,需要用容器盛装,使其具有“固体”形状。近十年来,鉴于固体废弃物运输和处置成本的不断提高,因填埋而使城市周围可用土地日渐减少,人类社会对环境保护的迫切要求,有限自然资源的逐步枯竭,这就使各发达国家在固体废弃物管理中,将变废弃物为有用材料和能源的转换,已经成为比过去更有吸引力的一种选择。固体废弃物处理的最终出路在于“废弃物资源化”,这种哲理在世界各国中正变成一种废弃物管理体系的基本政策。目前,发达国家已将“废弃物资源化”列为国家经济建设的重点,并将固体废弃物列入资源的范畴,将再生资源的开发利用视为第二矿业,掀起了“二次物料工业革命”的热潮,形成了一个新兴的工业体系。1997年我国创建了固体废弃物资源化国家工程研究中心,以此推动废弃物资源化领域的研究成果向产业化方向转化,但在整个资源化过程中,没有一个权威的评价系统对之进行管理。因此,在固体废弃物资源化过程中也有必要引入LCA方法。LCA是生命周期评价(LifeCycleAssessment)过程的缩写,是一种环境负荷的方法,直译为生命周期评价,也有的称为环境负荷评价或环境协调性评价。对固体废弃物资源化而言,LCA还是一个有待发展的方法。1生命周期各阶段的环境负荷生命周期评价是一种评价产品、工艺过程或活动从原材料的采集和加工到生产、运输、销售、使用、回收、养护、循环利用和最终处理整个生命周期系统有关的环境负荷的过程。LCA突出强调产品的“生命周期”,早期曾被形象地称为“从摇篮到坟墓”的评价。它通过对整个生命周期内能量和物质的使用及释放的辨识和定量,评价其对环境的影响,同时通过分析,寻求改善环境的机会。LCA注重研究系统对资源能源消耗、人类健康和生态环境的影响,一般不考虑经济和社会方面的影响。2结果分析的过程1)目标和范围的界定(GoalandScope)。目标和范围界定是LCA研究中的第一步,也是最关键的部分。它一般先确定LCA的评价目的,然后按评价目的确定研究范围。目标确定即要清楚地说明开展此项生命周期评价的目的和意图,以及研究结果的预计使用目的。如提高系统本身的环境性能,用于环境声明或获得环境标志。范围确定的深度和广度受目标控制,一般包括功能单位、系统边界、时间范围、影响评价范围、数据质量要求等的确定。2)数据清单分析(InventoryAnalysis)。清单分析是针对产品生命周期的各个阶段列出其资源、能源消耗以及各种废料排放的清单数据。在LCA中是继目标和范围界定后的一步操作,也是LCA整个操作工作中工作量最大的一部分。清单分析涉及产品整个生命周期,一个完整的清单分析能为所有与系统相关的投入产出提供一个总的概况。这部分工作重点通过对产品生命周期中物流能流的调查分析,建立与环境相关的数据矩阵。3)影响力分析(ImpactAnalysis)。影响力分析是对清单分析中所辨出来的环境影响作定量或定性的描述和评价。它目前正在发展中,还没有一个达成共识的方法。而ISO,SETAC和美国EPA都倾向于把影响评价作为一个“三步走”的模型,即分类、特征化和量化评价。影响分类主要考虑的问题是清单分析中得来的数据归到哪类环境影响。特征化主要考虑的问题是谁对影响有贡献。量化评价是确定不同影响类型的贡献大小,即确定权重以便得到一个数字化的可供比较的单一指标。4)解释(Interpretation)。解释是用影响力分析所得到的结果来回答在目标和范围界定时提出的问题。如果说系统边界设定、排放物计量是LCA中比较明确和技术性强的部分,那么从影响力分析开始到解释部分,LCA的艺术性成分开始加大,难度也变大。为了简化分析并得到更为精确的答案,往往需要在影响力分析完成时根据其结果重新调整目标和范围界定。3生命周期评价固体废弃物资源化的生命周期评价是对固体废弃物资源化的整个过程,包括从固体废弃物的产生、废物收集回收、加工制造、流通使用及最终处理,物质能源输入输出以及相应环境排放物进行识别和量化,评估各个阶段物质、能源利用效率以及最终处理的环境影响,从而设计出对环境友好的产品。整个生命周期循环图如图1所示。目前,国内还没有一套完整的数据库可供参考。生命周期影响评价是将各种关系进行量化或建立关系模型。解释和结论主要是提出固废资源化产品设计、工艺路线的改进方案,以便更好地实现减污、节能、增效的目标。下面以建筑固体废弃物资源化应用的生命周期评价来作为实例说明。建筑固体废弃物中含有大量的混凝土、木材、金属、塑料等成分的建筑副产品,建筑废物所占工业废物的比例高达40%左右。一方面传统建筑材料能耗大、污染高;另一方面,建筑材料的大量废弃,严重制约着建材的可持续发展。因此完善生命周期评价LCA过程,对于建筑固体废物的再生循环途径见图2。各类工业废渣如粉煤灰、煤矸石、矿渣、炉渣、页岩等废弃物均可作为基料,制造空心砖、实心砖、砌块等产品以取代黏土砖,或采取不同的处理方式制造生态水泥。这两种方式可以大量消耗固体废物,且技术易于掌握,造价较低,有利于大规模推广应用。当然在固体废物的处置上增加技术含量,提高产品价值,提高性能是发展的重要方向。4加强lca的研究,立在固体废弃物资源化中引入LCA,可以对资源化的全过程进行监督,为可持续的废弃物管理提供有力工具,为政府对资源的节约消耗提供数据。我国在这些方面的研究落后于发达国家,有待加强。LCA虽经过20多年的发展,在实际中得到了极大的应用,但它还存在一些方法论、数据收集等方面的不足。比如:主观性强、可比性差、数据完整性和精度有限、模型化发