كليدواژه لاتين :
Life Cycle Assessment, Wastewater Treatment Plant, SimaPro, ReCiPe Method
چكيده :
فاضلاب¬ها از جمله عواملي مي¬باشند، كه بار و تبعات محيط¬زيستي زيادي را مي¬توانند به¬دنبال داشته باشند. امروزه اجراى طرح¬هاى تصفيۀ فاضلاب در مناطق شهرى و صنعتى، امرى بنيادي و ضروري تلقى مي¬گردد. از اين رو، عملكرد تصفيه¬خانۀ فاضلاب تأثير بسيار زيادي در كاهش آلودگي¬ها دارد. يكي از روش¬هاي ارزيابي اثرات محيط¬زيستي، روش ارزيابي چرخۀ حيات مي¬¬باشد. بر اساس اين رويكرد، اثرات محيط¬زيستي محصولات، فرآيندها و خدمات در تمام طول چرخۀ حيات مورد ارزيابي قرار مي¬گيرد. اين مطالعه با هدف بررسي و ارزيابي جامع اثرات محيط¬زيستي تصفيه¬خانۀ اردكان كه سيستم آن از نوع لجن فعال مي¬¬باشد، با بهره¬گيري از روش ارزيابي چرخۀ حيات انجام شد. به¬¬اين منظور، ابتدا داده¬¬هاي ورودي و خروجي سيستم، كه شامل: مواد، انرژي و آلاينده¬ها هستند، گردآوري شد. اين داد¬ه¬ها، شامل: ميزان BOD، COD، pH، TSS و پارامترهاي ديگر، قبل از فرآيند تصفيه و بعد از آن، مي¬باشد. همچنين مواد و انرژي مصرفي (انرژي الكتريكي) براي تصفيۀ فاضلاب، به مدت 4 ماه نيز ثبت و مورد مطالعه قرار گرفت. جهت آناليز و ارزيابي پيامدهاي چرخۀ حيات، از نرم¬افزار SimaPro، روش¬ ReCiPe و پايگاه دادۀ Ecoinvent بهره¬گيري شد. پيامدهاي محيطزيستي در 18 گروه پيامد شاخص سطح مياني، با روش ReCiPe 2016 Midpoint(H) و 3 دسته پيامد شاخص سطح پاياني، با روش ReCiPe 2016 Endpoint(H) مورد بررسي قرار گرفتند. در ادامه براي محاسبۀ ميزان مصرف انرژي سيستم تصفيه¬خانه، از روش (Cumulative Energy Demand) CED و جهت برآورد انتشار گازهاي گلخانه¬اي از روش (Intergovernmental Panel on Climate Change) IPCC بهره¬گيري شد. در اين مطالعه، واحد كاركردي يك متر مكعب فاضلاب در نظر گرفته شد. پيامد¬هاي محيط¬زيستي ابتدا كمي¬¬سازي شدند و در نهايت نرمال¬سازي داده¬ها جهت آناليز و مقايسۀ نتايج، انجام گرفت. طبق نتايج حاصل شده از آناليز شاخص اثرات در سطح مياني، بيشترين تأثيرات محيطزيستي حاصل از تصفيۀ فاضلاب اردكان، به¬¬ترتيب مربوط به: پيامد سميت سرطانزاي انساني با 57/38% و از دست رفتن منابع فسيلي با 11/15% مي¬باشد. علت اين امر را مي¬توان به انتشارات فلزات در فرآيند تصفيۀ فاضلاب، كه از ميان آن كروم، نقش بسيار چشمگيري در آسيب به سلامت انسان دارد، نسبت داد. همچنين، با بهره¬گيري از شاخص سطح پاياني مشخص شد، طبقه اثر آسيب به سلامت انسان، بيشتر از دو گروه: منابع و اكوسيستم تحت تأثير آثار مخرب محيط¬¬زيستي قرار گرفت. تجزيه و تحليل شاخص پاياني نشان از آن دارد، كه منشأ اين آثار از توليد دي¬اكسيد كربن و ساير گازهاي گلخانه¬اي حاصل از مصرف سوخت¬هاي فسيلي و بهره¬گيري از الكتريسيته توليد شده از منابع تجديدناپذير مي-باشد. طبق نتايج CED مشخص شد، بيشترين منبع انرژي مورد نياز براي تصفيۀ فاضلاب اردكان، از مصرف سوختهاي فسيلي تجديدناپذير با 17/94% تأمين مي¬شود. اين نتايج نيز توسط آناليز نهايي با استفاده از روش IPCC، تاييد گرديد و نقش انتشار گاز دي¬اكسيد كربن و مصرف الكتريسيته را، در تشديد گرمايش جهاني برجسته نمود. آناليز حساسيت، مصرف الكتريسيته را به¬عنوان مهمترين عامل با بيشترين تأثيرات نامطلوب محيط¬زيستي، مشخص نمود. بنابراين با توجه به نتايج حاصل از اين پژوهش، از جمله راهكارهاي كاهش پيامدهاي محيط¬زيستي ناشي از تصفيۀ فاضلاب، مي¬توان به تمهيداتي چون بهره¬¬گيري از انرژي¬هاي تجديدپذير و جايگزيني آن ها با منابع انرژي فسيلي اشاره كرد.
چكيده انگليسي :
Wastewaters are among the factors that can have significant environmental burdens and consequences. Today, the implementation of wastewater treatment projects in urban and industrial areas is considered fundamental and essential. Consequently, the performance of wastewater treatment plants has a profound impact on pollution reduction. One of the methods for assessing environmental impacts is Life Cycle Assessment (LCA). This approach evaluates the environmental effects of products, processes, and services throughout their entire life cycle. This study aims to comprehensively examine and evaluate the environmental impacts of the Ardakan wastewater treatment plant, which employs an activated sludge system, using the Life Cycle Assessment method. To this end, input and output data of the system, including materials, energy, and pollutants, were collected. This data included BOD, COD, pH, TSS, etc., measured before and after the treatment process. Additionally, the materials and energy consumed (electricity) for wastewater treatment were recorded and studied over a four-month period. For analyzing and evaluating life cycle impacts, SimaPro software, the ReCiPe method, and the Ecoinvent database were utilized. Environmental impacts were analyzed in 18 midpoint impact categories using the ReCiPe 2016 Midpoint(H) method and in 3 endpoint impact categories using the ReCiPe 2016 Endpoint(H) method. Furthermore, to compute the energy consumption of the treatment system, the Cumulative Energy Demand (CED) method was employed, while the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) method was used to estimate greenhouse gas emissions. In this study, the functional unit was defined as one cubic meter of wastewater. Initially, the environmental impacts were quantified, and finally, data normalization was conducted for analysis and comparison of results. According to the results obtained from the midpoint impact analysis, the most significant environmental impacts from the treatment of Ardakan wastewater were primarily related to human carcinogenic toxicity (38.57%) and fossil resource depletion (15.11%). This can be attributed to metal emissions during the wastewater treatment process, notably chromium, which has a significant adverse impact on human health. Additionally, using the endpoint methodology indicated that the human health impact category was more affected than the resource and ecosystem categories by the negative environmental impacts. The analysis of the endpoint indicator revealed that the source of these impacts originates from carbon dioxide production and other greenhouse gases resulting from the consumption of fossil fuels and the use of electricity generated from non-renewable sources. The results of the CED analysis showed that the largest share of energy required for treating Ardakan’s wastewater comes from the consumption of non-renewable fossil fuels (94.17%). These findings were also corroborated by final analysis using the IPCC method, highlighting the role of carbon dioxide emissions and electricity consumption in exacerbating global warming. Sensitivity analysis identified electricity consumption as the most significant factor, having the greatest adverse environmental impacts. Therefore, based on the results obtained, it can be stated that through measures such as utilizing renewable energy sources and substituting them for fossil energy sources, the environmental consequences of wastewater treatment can be significantly reduced.