《三废处理及其综合利用》生命周期评1.docx
《《三废处理及其综合利用》生命周期评1.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《三废处理及其综合利用》生命周期评1.docx(12页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、生命周期评价一、生命周期评价的定义国际标准化组织对LCA的定义是:汇总和评估一个产品(或服务)体系在其 整个生命周期间的所有投入及产出对环境造成的和潜在的影响的方法。国际环境毒物学和化学学会对LCA的定义是:通过对能源、原材料消耗及 废物排放的鉴定及量化来评估一个产品、过程或活动对环境带来的负担的客观方 法。(IS014040, 1997):对产品或服务系统整个生命周期中,与产品或服务系统功 能直接相关的环境影响、物质和能源的投入产出进行汇集和测定的一套系统方 法。(SETAC, 1993):生命周期评价是一个客观过程,它通过识别和量化能源 和资源消耗以及环境中的废物排放来评估与某产品、工艺或
2、活动相关的环境负 荷。其目的在于评估能量和物质利用以及废物排放对环境的影响,寻求改善环境 影响的机会以及如何利用这种机会。该评价包括产品、工艺或活动的整个生命周 期,即包括材料的开采和加工、生产、运输、使用、维护、再循环及最终处置等。举例说明:饮料瓶选择复用式玻璃瓶还是一次性金属易拉罐?由于人们往往 只看到它们被消费后被抛弃的一瞬间,于是很容易产生玻璃瓶一定比易拉罐有利 于环境的判断但其实消费和抛弃仅仅是这些包装容器整个生命周期中一个环 节,从它们各自的原料被采掘、加工成容器,到用来包装食品,再将包装好的食 品运输分销到消费者,乃至在消费者家中如何储藏等所有环节,都对环境造影响。二、生命周期的
3、主要阶段产品生命周期分为5个阶段:原材料加工、产品生产制作、包装运销、产品使 用以及再生处置。相关环境问题归成5类:原材料选择、能源消耗、固体废料、 废液排放和废气排放。三、生命周期评价的技术框架生命周期评价的基本结构(SETAC 1993)注:换算1kg发泡聚乙苯烯生成0.94发泡体在今后的研究中,将进一步探讨对机械再生循环(Mechanical Recycle如树 脂的再生利用),原料再生循环(feed stock recycle即作为原料,再资源化)和热 再生循环(thermal recycle即作为焚烧回收能源的再资源化)哪种更适合于塑料 制品(例如EPS盒)的再生利用,也就是说那种再
4、生循环方法与环境更为协调 的问题。例如:法国曾开展上述分析,认为对10g以下的塑料饮料瓶,热再生循环更 合适。随着科技的进步和社会形势的变化,必须随时掌握最新数据和更新数据。作 为制造工艺的当事者,原材料、包装容器制造等产业界要相互协作,广泛收集正 确数据,并必须建立相应的体制来进行指导和协调组织工作。六、生命周期评价方法(1)贝尔实验室的定性法该法将产品生命周期分为5个阶段:原材料加工、产品生产制作、包装运销、 产品使用以及再生处置.相关环境问题归成5类:原材料选择、能源消耗、固体 废料、废液排放和废气排放,由此构成一个5 X5的矩阵。其中的元素评分为0 4,0表示影响极为严重,4表示影响微
5、弱,全部元素之和在0100之间。评分由 专家进行,最终指标称为产品的环境责任率,则有:55r =j-0 i =0式中,mi , J为矩阵元素值,其中,为产品的生命周期阶段数,,)为产品的环 境问题数.R以百分数表示,其值越大表明产品的环境性能越好.(2)柏林工业大学的半定量法柏林工业大学的Fleisher教授等在2000年研究的LCIA方法,通过综合污染物 对环境的影响程度和污染物的排放量,对产品的生命周期进行半定量的评价方法. 该方法首先要确定排放特性的力优、评价等级和排放量的才修评价等级,其影响程 度中为严重,如致畸、致癌、致突的“三致”物质及毒性强的各类物质;B为 中等,如碳氧化物、硫氧
6、化物等污染物;。为影响较小,可忽略的污染物.排放量 的切2分级根据是排放量低于总排放量的25 % ,定义为Z ;位于25 %-75 %之间, 定义为V ;大于75 %,则定义为尤每种排放物质都赋予其对大气、水体及土壤三 种环境介质的月比/月2值.如果无法获得某种环境介质的排放数据,则其从“ 切2值由专家确定.对每种环境介质分别确定最严重的力叱町2值(潜在环境影 响最大的排放物质),其程度呈递减:AX AY= BX AZ= BY B Z CX= CY 二CZ.根据生命周期的每个过程排放到大气、水体及土壤中186/切夕值最高的 物质进行分类,所有类别的值都通过表1的加权矩阵集中,得到最后的结论-名
7、为力的ir当量的单值指标.在此矩阵中,大气污染物的权重值较高,由于污染 物经常沉积到水体和土壤中,可能对其产生影响.表1 ABC/ XYZ值的加权矩阵排放到大气排放到水体和等级中的物质土壤中的物质X气】Z气XYZA311/311/31/9B11/31/91/31/90C000000例如,我国早点市场使用的餐具通常有四种:I聚苯乙烯发泡餐具、n高密度聚乙 烯塑料餐具、in纸餐具及IV集中式热力消毒餐具.这四种餐具全生命周期过程中 排放到大气中的污染物质有:碳氧化物、硫氧化物、氮氧化物及碳氢化合物等; 水污染物有生化需氧量、化学耗氧量、悬浮物及磷酸盐类等;土壤污染物有:淤渣 及灰等14 .根据前述
8、分类及加权方法,这四种餐具的力切Z赋值及最终当 量指标如表2.表2 四种餐具Fleisher LCIA评价明细表到中质放气物排大的具餐到中质放体物排水的排放到土壤中的物质最簪标评价HXairIBXBXBZBZBZBY BYBZBX17/9一般nBZBXBZBZBZBZ BXBZBX18/9较差mBXBZ BZBZBY BZBZBX15/9较好IVBZBZBZBYBZBZBZBYBX10/9最好此方法已集成到Fleisher等人研制的Euromat软件中,并用于环境设计实例研究 (航空用轻质容器材料的比较:铝与碳纤维增强环氧树脂).(3)荷兰的“环境效应”法该法认为评价产品的环境问题应从考虑消耗
9、和排放对环境产生的具体效果入手, 将其与伴随人类活动的各种“环境干预”关联,根据两者的关系来客观地判断产 品的环境性能,这是在影响分析的定量方法中迄今为止最完整的一种方法.这种 方法将影响分析分为“分类”和“评价”两步,分类指归纳出产品生命周期涉及 的所有环境问题,已确认了3类18种环境问题明细表.这三类环境问题是:消耗型,包括从环境中摄取某种物质资源的所有问题;污染型,包括向环境排放污染物 的所有问题;破坏型,包括所有引起环境结构变化的问题.在定量评价3类18种 环境效应时,引用了分类系数的概念,分类系数是指假设环境效应与环境干预之 间存在线性关系的系数.目前,对这18种环境效应大部分都有了
10、计算分类系数 的方法.通过分类,产品的生命周期对环境的影响可用1020个效应评分来表示,并进一 步进行综合性的评价.目前有两类评价方法:定性多准则评价和定量多准则评价. 定性评价通常由专家进行,并对产品进行排序,确定对环境的相对影响.定量评 价通过专家评分对各项效应加权,得到环境评价指数M ,即式中,Ui为各效应评分,方为相应的加权系数.由于至今尚无公认的加权系数 值,致使定量评价达不到彻底定量化的要求.(4)日本的生态管理NETS法瑞典环境研究所于1992年在环境优先战略EPS法(Environment Priority trategy)中提出了环境负荷值(ELV , Environment
11、 Load Value)的概念.根据 为保持当前生活水平而必须征收的税率,EPS规定标准值为100 ( ELV/人), 此值可用于计算化石燃料消耗引起的环境负荷.日本的Seiz。Kato等人在瑞典 EPS法的基础上发展了NETS法,主要用于自然资源消耗和全球变暖的影响评价, 可给出环境负荷的精确数值公式为EcL=算力 X 即 NETS);Lfi =AL:Pi式中,EcL为环境负荷值,或任意工业过程的全生命周期造成的环境总负荷值; Lfi为基本的环境负荷因子,为整个过程的第/个子过程中输入原料或输出 污染物的数量,以为考虑了地球承载力的与输入、输出有关的测定量,如化石燃 料储备及C02排放等.A
12、ll为地球可承受的绝对负荷值,7/为第/种过程的权 重因子.EcL用量化的环境负荷标准NETS表示,其值规定为一个人生存时所能承受的最 大负荷,即为100NETS.根据这些NETS值,就可从全球角度来量化评估任何工业 活动造成的负荷,总生态负荷值为生命周期中所有过程的基本负荷值的总和. Seizo Kato等人用此方法做了发电厂的化石燃料消耗和全球变暖的NETS评价. 化石燃料消耗的NETS评价时,假设以当前速度消耗原油、天然气等不可再生资源 至其可采储量消耗完毕,则可将地球最大承载力的绝对负荷值视为5. 9 X10u (NETS),即前述规定的100(NETS/人)与全球人口5. 9 X10
13、9人的乘积.例如, 原油的/.值就是用原油的可采储量来估计的,/bil = 1. 4 X10(t),则LfMl=4.2fNETS/t)5 9 XIOU/NFTSJ1.4 X10” 此结果意为,如消耗1 t原油,则此工业活动在原油消耗方面带来的环境负荷 值为/Foil=4. 2 (NETS/ t) .参考文献15 中列出了各种自然资源消耗的 NETS值和瑞典EPS法估计的环境负荷值(ELV),可作为参考.关于C02排放导致 全球变暖的NETS值,可认为:如果在1997年京都会议规定的标准上继续排放 2. 1 X IO10 (t) CO2,则100年内全球温度就会在1997年的基础上升高23 .
14、在此基础上,评估环境负荷的方法为_5 9 Xlf)fXFT3_“82 一 2. 1 X1010ft/y XlOOfy) 一2.8 X10_1rNETS/t;此结果意义同上.由于除C02外,还有多种温室气体,可用全球变暖潜值力 的量来估计其值,详细方法见参考文献15 .根据以上方法,可计算出各种 资源消耗和温室气体的NETS值.由于其单位统一,可以很方便地加和,对每一生 产过程或产品,都能得到最终的NETS值.此值越小,生产过程或产品对产品的影 响就越小.Seizo Kato用此方法对日本某企业购买商业用电和自行发电做了对 比评价,取得了较好的效果.LCA 实施步骤(IS014040, 1997
15、)IS014040标准将生命周期评价的实施步骤分为目标和范围定义、清单分析、 影响评价和结果解释四个部分,如图所示。1、目标和范围的确定目标定义是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 果的可能应用领域。研究范围的确定要足以保证研究的广度、深度与要求的目标 一致,涉及的项目有:系统的功能、功能单位、系统边界、数据分配程序、环境 影响类型、数据要求、假定的条件、限制条件、原始数据质量要求、对结果的评 议类型、研究所需的报告类型和形式等。生命周期评价是一个反复的过程,在数 据和信息的收集过程中,可能修正预先确定的范围来满足研究的目标,在某些情 况下,也可能修正研究目标本身。2、清
16、单分析清单分析是量化和评价所研究的产品、工艺或活动整个生命周期阶段资源和 能量使用以及环境释放的过程。一种产品的生命周期评价将涉及到其每个部件的 所有生命阶段,这包括从地球采集原材料和能源、把原材料加工成可使用的部件、 中间产品的制造,将材料运输到每一个加工工序、所研究产品的制造、销售、使 用、和最终废弃物的处置(包括循环、回用、焚烧或填埋等)等过程。3、生命周期影响评价国际标准化组织、美国“环境毒理学和化学学会”以及美国环保局都倾向于 将影响评价定为一个“三步走”的模型,即分类、特征化和量化。分类:分类是将清单中的输入和输出数据组合成相对一致的环境影响类型。 影响类型通常包括资源耗竭、生态影
17、响和人类健康三大类,在每一大类下又有许 多亚类。生命周期各阶段所使用的物质和能量以及所排放的污染物经分类整理 后,可作为胁迫因子,在定义具体的影响类型时,应该关注相关的环境过程,这 样有利于尽可能的根据这些过程的科学知识来进行影响评价。特征化:特征化主要是开发一种模型,这种模型能将清单提供的数据和其他 辅助数据转译成描述影响的叙词。目前国际上使用的特征化模型主要有:负荷模 型;当量模型;固有的化学特性模型;总体暴露一效应模型;点源暴露一效应模 型。量化:量化是确定不同环境影响类型的相对贡献大小或权重,以期得到总的 环境影响水平。4、改进评价改进评价是识别、评价并选择能减少研究系统整个生命周期内
18、能源和物质消 耗以及环境释放机会的过程。这些机会包括改变产品涉及、原材料的使用、工艺 流程、消费者使用方式及废物管理等。美国环境毒理学和化学学会建议将改进评 价分成三个步骤来完成,即识别改进的可能性、方案选择和可行性评价。在进行 分析时,还必须包括敏感性分析和不确定性分析的内容。目前,改进评价的理论 和方法研究较少。四、生命周期评价的应用生命周期评价作为一种评价产品、工艺或活动的整个生命周期环境后果的分 析工具,迄今为止在私人企业和公共领域都有不少应用。在私人企业,生命周期评价主要用于产品的比较和改进,典型的案例有布质 和易处理婴儿尿布的比较,塑料杯和纸杯的比较,汉堡包聚苯乙烯和纸质包装盒 的
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 三废处理及其综合利用 三废 处理 及其 综合利用 生命周期
限制150内