水處理集成微藻生物柴油生命周期系統(tǒng)環(huán)境影響評(píng)價(jià)

黃澤健，羅祎青，3，袁希鋼，3

（1化學(xué)工程聯(lián)合國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(天津大學(xué)),天津300072；2天津大學(xué)化工學(xué)院,天津300072；3天津大學(xué)化學(xué)工程研究所,天津300072）

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，以及對(duì)可持續(xù)綠色能源期望的增長(zhǎng)，生物燃料作為替代能源受到了普遍關(guān)注[1]，采用生命周期分析對(duì)來自種植大豆[2]、玉米乙醇[3]、地溝油、光皮樹果油[4]以及微藻生產(chǎn)的生物柴油進(jìn)行能源和環(huán)境影響的評(píng)價(jià)得到了一定的發(fā)展研究，其中微藻生產(chǎn)生物柴油頗受關(guān)注。微藻是一類廣泛分布于各類水域的浮游植物，可通過光合作用將水和CO2轉(zhuǎn)化成O2和有機(jī)大分子，其中的油脂可經(jīng)提取和轉(zhuǎn)化生產(chǎn)高品質(zhì)的微藻生物柴油（microalgae biodiesel，MABD）[5]。微藻具有光合作用效率高、生長(zhǎng)周期短、油脂產(chǎn)量和質(zhì)量高、適應(yīng)性好和不占用耕地等優(yōu)勢(shì)，因而MABD被認(rèn)為是具有潛力的替代能源[6]。

微藻生物柴油的生產(chǎn)是耗水的過程，同時(shí)微藻培養(yǎng)需要消耗氮（N）和磷（P）元素。Lardon等[7]、羅祎青等[8]和宋春風(fēng)等[9]均構(gòu)建了具體的新鮮水培養(yǎng)微藻生產(chǎn)生物柴油技術(shù)路線，并進(jìn)行了能耗和環(huán)境影響評(píng)價(jià)。結(jié)果均表明，N和P的加入對(duì)微藻生物柴油生命周期系統(tǒng)化石能耗及環(huán)境影響貢獻(xiàn)顯著[10-11]。

而如果將含N、P 廢水處理與微藻生物柴油過程相集成，讓微藻培養(yǎng)過程消耗廢水中的N、P 以及有機(jī)物[12-14]，使得微藻生物柴油生產(chǎn)過程同時(shí)具備相應(yīng)的水處理功能，則可以有效提高微藻生物柴油生命周期系統(tǒng)的環(huán)境效益。Collotta等[15]和Rosana等[16]均對(duì)比了新鮮水和廢水培養(yǎng)微藻生產(chǎn)生物柴油技術(shù)路線的環(huán)境影響，由于減少了肥料投入，廢水培養(yǎng)技術(shù)路線的環(huán)境影響明顯低于新鮮水培養(yǎng)路線。然而，廢水培養(yǎng)微藻不僅可以節(jié)省新鮮水以及N 和P 的消耗，同時(shí)也替代了相應(yīng)量廢水處理過程，因此對(duì)降低微藻生物柴油生命周期系統(tǒng)的環(huán)境影響有重要作用，而現(xiàn)有微藻生物柴油的生命周期分析很少考慮這一作用。本文采用生命周期分析原理，針對(duì)水處理集成微藻生物柴油生命周期系統(tǒng)的環(huán)境影響，建立一種能夠考慮廢水處理過程替代效應(yīng)的分析評(píng)價(jià)方法，并對(duì)建立的四種微藻生物柴油技術(shù)路線進(jìn)行環(huán)境影響評(píng)價(jià)和比較，以期為客觀評(píng)價(jià)微藻生物柴油生命周期系統(tǒng)的環(huán)境可持續(xù)性提供參考依據(jù)。

1 研究方法

生命周期分析是對(duì)過程或產(chǎn)品系統(tǒng)在其整個(gè)生命周期中的輸入、輸出和潛在環(huán)境影響的匯編和評(píng)價(jià)。生命周期分析包括以下步驟：目標(biāo)和范圍界定、生命周期清單分析、影響評(píng)估和解釋。本文用生命周期分析方法對(duì)帶有水處理集成以及不帶有水處理集成的不同微藻生物柴油技術(shù)路線進(jìn)行環(huán)境影響評(píng)價(jià)，各項(xiàng)參數(shù)和能量輔助物質(zhì)消耗都以生命周期清單的方式列出；同時(shí)，給出水處理集成微藻生物柴油技術(shù)路線的環(huán)境效益評(píng)價(jià)模型并進(jìn)行驗(yàn)證。

1.1 目標(biāo)與系統(tǒng)邊界

微藻生物柴油生命周期系統(tǒng)包括微藻培養(yǎng)、微藻油的提取以及微藻油轉(zhuǎn)化為MABD三個(gè)階段，其中培養(yǎng)方式包括新鮮水培養(yǎng)和廢水培養(yǎng)，新鮮水培養(yǎng)需要補(bǔ)充CO2、氮肥和磷肥。關(guān)于廢水培養(yǎng)，根據(jù)圖1所示的藻菌共生系統(tǒng)[17]，細(xì)菌和藻種一起在廢水中培養(yǎng)，細(xì)菌轉(zhuǎn)化廢水中的有機(jī)物產(chǎn)生的CO2,可用于微藻的光合作用，廢水中的N、P 可用于微藻的培養(yǎng)，同時(shí)微藻光合作用產(chǎn)生的O2又可以繼續(xù)被細(xì)菌氧化過程利用，從而實(shí)現(xiàn)微藻培養(yǎng)和水處理的集成。但是廢水的成分因其來源又有所不同，其生長(zhǎng)潛力也因成分而異，通過對(duì)比，本研究選擇生活廢水的二級(jí)出水作為微藻的培養(yǎng)液，以減少各類毒素等對(duì)于微藻生長(zhǎng)的影響。微藻油的提取有干藻提油和濕藻提油，干藻提油包括脫水干燥和油脂提取階段，而濕藻提油采用的是熱水解工藝。本文選取小球藻[18]作為研究對(duì)象，采用傳統(tǒng)工藝新鮮水培養(yǎng)、傳統(tǒng)工藝廢水培養(yǎng)、熱解酯化新鮮水培養(yǎng)和熱解酯化廢水培養(yǎng)四條技術(shù)路線制備MABD，對(duì)四條技術(shù)路線潛在的環(huán)境影響進(jìn)行評(píng)價(jià)，由此建立了相應(yīng)的系統(tǒng)邊界，如圖2所示。

圖1 開放式的藻菌共生系統(tǒng)

圖2 微藻生物柴油生命周期系統(tǒng)邊界

1.2 環(huán)境影響評(píng)價(jià)模型

微藻生物柴油生命周期系統(tǒng)的環(huán)境影響評(píng)價(jià)的目的在于，將不同的污染物質(zhì)帶來的環(huán)境影響進(jìn)行分類、統(tǒng)一和評(píng)價(jià)，為決策者提供直接的環(huán)境影響數(shù)據(jù)[19]。本文選取1kg MABD 作為功能單位，評(píng)價(jià)微藻生物柴油生命周期系統(tǒng)消耗的工藝能源和輔助物質(zhì)帶來的環(huán)境影響。CML 環(huán)境影響評(píng)價(jià)模型[20]是被廣泛接受的一種環(huán)境影響評(píng)價(jià)模型，可以較為客觀地估計(jì)某一種產(chǎn)品生產(chǎn)帶來的潛在環(huán)境影響。本文基于CML模型，選取全球變暖（GWP）、酸化（AP）、富營(yíng)養(yǎng)化（EP）、臭氧層耗竭（ODP）、光化學(xué)煙霧（POCP）和人體毒性（HTP）這六種主要的環(huán)境類型，通過對(duì)各類環(huán)境影響的特征化、標(biāo)準(zhǔn)化和歸一化對(duì)微藻生物柴油生命周期系統(tǒng)進(jìn)行環(huán)境影響評(píng)價(jià)。其中環(huán)境影響特征化指數(shù)為式(1)。

式中，Ii為環(huán)境影響類別i的特征化指數(shù)；Ci,j為影響類別i中排放污染物質(zhì)j的特征因子；mj污染物質(zhì)j的排放量，kg。各類環(huán)境影響類型標(biāo)準(zhǔn)化指數(shù)為式(2)。

其中，Ni為第i類環(huán)境影響類型標(biāo)準(zhǔn)化指數(shù)，NRi為第i類環(huán)境影響類型標(biāo)準(zhǔn)化基準(zhǔn)值。環(huán)境影響標(biāo)準(zhǔn)化指數(shù)的加權(quán)指數(shù)定義為式(3)。

其中，WNEIi為第i種環(huán)境影響類型標(biāo)準(zhǔn)化指數(shù)的加權(quán)指數(shù)；WFi為第i種環(huán)境影響類型的加權(quán)因子。生命周期總環(huán)境影響指數(shù)，即總?cè)藬?shù)當(dāng)量的定義為式(4)。

環(huán)境影響評(píng)價(jià)中的特征化、標(biāo)準(zhǔn)化以及歸一化的具體操如下。

（1）特征化。選取每種環(huán)境類型的一種物質(zhì)作為基準(zhǔn)物質(zhì)，其他物質(zhì)的影響采用當(dāng)量系數(shù)法[21]，將其物質(zhì)的排放乘以對(duì)應(yīng)的當(dāng)量系數(shù)，轉(zhuǎn)化為基準(zhǔn)物質(zhì)的當(dāng)量排放，然后進(jìn)行加和得到該環(huán)境類型的特征化指數(shù)。特征化因子來源于文獻(xiàn)[20]。

（2）標(biāo)準(zhǔn)化。經(jīng)特征化處理得到的各類環(huán)境影響具有不同的功能單元，所以需要采取標(biāo)準(zhǔn)化處理[22]，消除各自在量綱上的差異，將各環(huán)境影響類型除以對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化基準(zhǔn)值轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化指數(shù)，代表不同環(huán)境影響類型影響的人數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)化因子來源于文獻(xiàn)[23]。

（3）歸一化。考慮到不同環(huán)境影響的危害性，歸一化處理通常采用加權(quán)法，采用單一指標(biāo)確定單位MABD的生產(chǎn)帶來的環(huán)境影響危害的人數(shù)，這一結(jié)果同時(shí)可用來直接與其他燃料的生產(chǎn)進(jìn)行比較，以確定微藻生物柴油生產(chǎn)是否具有潛在的環(huán)境影響優(yōu)勢(shì)，也為決策者的決策提供了較為簡(jiǎn)單和直接的依據(jù)。加權(quán)系數(shù)來源于文獻(xiàn)[24]。

1.3 廢水培養(yǎng)技術(shù)路線的水處理過程替代效應(yīng)評(píng)價(jià)

這里水處理過程替代效應(yīng)是指水處理集成微藻生物柴油生產(chǎn)過程取代了該過程所需等量廢水的水處理過程所產(chǎn)生的環(huán)境影響。

MABD與其他生物燃料的生產(chǎn)相同，可以通過生物產(chǎn)品替代增加能源以及環(huán)境效益。例如從藻渣中提取的蛋白質(zhì)作為微藻生物柴油生產(chǎn)的副產(chǎn)品可以替代市場(chǎng)上部分蛋白質(zhì)產(chǎn)品，而專門生產(chǎn)相同數(shù)量蛋白質(zhì)產(chǎn)品所產(chǎn)生的能耗以及環(huán)境影響就可被完全避免。廢水培養(yǎng)微藻的過程實(shí)際上取代了處理相同量廢水的水處理過程，從而實(shí)現(xiàn)了水處理過程的替代。因此廢水培養(yǎng)微藻生產(chǎn)微藻生物柴油過程不僅可以避免新鮮水以及氮肥和磷肥的消耗，還可以通過水處理過程的替代實(shí)現(xiàn)環(huán)境效益的進(jìn)一步增加。

基于這種過程替代的思想，如果新鮮水培養(yǎng)技術(shù)路線生產(chǎn)單位MABD的環(huán)境影響為A個(gè)單位，廢水培養(yǎng)技術(shù)路線生產(chǎn)單位MABD需要的廢水量為m個(gè)單位，而用傳統(tǒng)方法處理m個(gè)單位廢水過程的環(huán)境影響為B，廢水培養(yǎng)技術(shù)路線生產(chǎn)單位MABD的環(huán)境影響為C，則水處理集成微藻生物柴油生產(chǎn)過程中因廢水培養(yǎng)微藻替代水處理過程（即水處理過程替代）的環(huán)境效益EB可表示為

式中EB即為水處理過程替代效應(yīng)的環(huán)境效益，EB、A、B以及C均以生產(chǎn)單位MABD 或生產(chǎn)單位MABD 所需要的廢水為基準(zhǔn)。EB越大，則說明廢水培養(yǎng)微藻技術(shù)路線因水處理過程替代產(chǎn)生的環(huán)境效益越大。

1.4 清單分析

考慮到厭氧發(fā)酵后的固體殘?jiān)鼘?duì)系統(tǒng)生命周期結(jié)果影響較小，本研究的生命周期系統(tǒng)忽略固體殘?jiān)鼛淼沫h(huán)境影響。所以微藻生物柴油技術(shù)路線的環(huán)境影響主要取決于工藝能源（微藻生物柴油生產(chǎn)所需電能和蒸汽能）和輔助物質(zhì)（甲醇、氮肥和磷肥等物質(zhì)）的消耗數(shù)量，這需要對(duì)微藻生物柴油技術(shù)路線進(jìn)行清單分析。圖2建立的四條技術(shù)路線各階段的工藝能源及輔助物質(zhì)消耗數(shù)據(jù)來自文獻(xiàn)[9,25-30,31]，計(jì)算匯總得到四條微藻生物柴油技術(shù)路線基于1kg MABD的生命周期系統(tǒng)輸入與輸出如表1所示。

另外，在進(jìn)行廢水培養(yǎng)技術(shù)路線的環(huán)境效益評(píng)價(jià)之前，需要得到廢水處理傳統(tǒng)工藝的環(huán)境影響數(shù)據(jù)。在本研究中，采用廢水培養(yǎng)，根據(jù)微藻和廢水的組成[13,17]，計(jì)算得到生產(chǎn)1kg MABD 需要消耗的廢水為8.130m3，基于文獻(xiàn)[32]的廢水處理環(huán)境影響數(shù)據(jù)，通過式(1)計(jì)算，得到基于1kg MABD的廢水傳統(tǒng)工藝處理的特征化指數(shù)如表2所示。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同微藻生物柴油技術(shù)路線的環(huán)境影響及其比較

關(guān)于能源及輔助物質(zhì)的環(huán)境影響，CLCD 數(shù)據(jù)庫(kù)[33]給出了國(guó)內(nèi)大多能源和物質(zhì)生產(chǎn)的生命周期能耗和排放數(shù)據(jù)。在進(jìn)行計(jì)算時(shí)，由于正己烷的損失非常少，在進(jìn)行環(huán)境影響計(jì)算時(shí)對(duì)其進(jìn)行了忽略。本文根據(jù)CLCD數(shù)據(jù)庫(kù)查詢并計(jì)算得到工藝能源及輔助物質(zhì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，結(jié)合表1的清單數(shù)據(jù)和式(1)計(jì)算得到不同技術(shù)路線的特征化指數(shù)如表3 所示。從表3可以看出，在四條微藻生物柴油生產(chǎn)技術(shù)路線中，熱解酯化廢水培養(yǎng)技術(shù)路線的六種環(huán)境類型的特征化指數(shù)均最小，傳統(tǒng)工藝新鮮水培養(yǎng)技術(shù)路線的特征化指數(shù)最大。從表1 的數(shù)據(jù)結(jié)果可以看出，不論是采用廢水還是新鮮水培養(yǎng)微藻，熱解酯化工藝的輸入小于傳統(tǒng)工藝，因而六種環(huán)境影響類型的特征化指數(shù)均低于傳統(tǒng)工藝。另外對(duì)于熱解酯化工藝和傳統(tǒng)工藝處理微藻，由于氮肥和磷肥的生命周期排放數(shù)據(jù)較大，而廢水培養(yǎng)不需要投入氮肥和磷肥，所以對(duì)于除ODP外的其余五種環(huán)境類型，廢水培養(yǎng)的特征化指數(shù)均明顯低于新鮮水培養(yǎng)。根據(jù)式(2)～式(4)和表3的數(shù)據(jù)，計(jì)算得到不同技術(shù)路線的總環(huán)境影響指數(shù)如圖3所示。

表1 微藻生物柴油生命周期系統(tǒng)輸入與輸出

表2 基于1kg MABD的廢水處理特征化指數(shù)

表3 不同技術(shù)路線的特征化指數(shù)

圖3 不同技術(shù)路線的總環(huán)境影響指數(shù)

從圖3 的計(jì)算結(jié)果對(duì)比可以看出，基于1kg MABD的生產(chǎn)，總環(huán)境影響指數(shù)最大的是傳統(tǒng)工藝新鮮水培養(yǎng)技術(shù)路線，最小的為熱解酯化廢水培養(yǎng)技術(shù)路線，即傳統(tǒng)工藝新鮮水培養(yǎng)技術(shù)路線影響的人數(shù)最多，熱解酯化廢水培養(yǎng)技術(shù)路線影響的人數(shù)最少。同樣的，廢水培養(yǎng)由于不需要加入氮肥和磷肥，因而總環(huán)境影響指數(shù)低于新鮮水培養(yǎng)。通過圖3 所示技術(shù)路線的比較，和生產(chǎn)1kg MABD 時(shí)，采用廢水培養(yǎng)相比于新鮮水培養(yǎng)，傳統(tǒng)工藝的總環(huán)境影響指數(shù)降低32.9%，熱解酯化工藝總環(huán)境影響指數(shù)則降低35.6%。環(huán)境影響的減少主要得益于廢水培養(yǎng)路線減少了氮肥和磷肥的投入。此外，由于熱解酯化取代了傳統(tǒng)工藝中高能耗的脫水干燥及油脂提取階段，環(huán)境影響得以進(jìn)一步明顯降低，因此改進(jìn)處理工藝以進(jìn)一步減少?gòu)U水培養(yǎng)微藻生產(chǎn)微藻生物柴油的環(huán)境影響是有積極意義的。

2.2 熱解酯化廢水培養(yǎng)技術(shù)路線的敏感性分析

根據(jù)表3的計(jì)算結(jié)果，環(huán)境影響最小的是熱解酯化廢水培養(yǎng)技術(shù)路線，對(duì)該路線進(jìn)行敏感性分析，以期辨識(shí)各個(gè)變化參數(shù)對(duì)微藻柴油生命周期影響程度的大小。本研究選取了4個(gè)參數(shù)對(duì)微藻柴油生命周期環(huán)境影響進(jìn)行了敏感性分析，研究的參數(shù)閾值如表4所示，分析結(jié)果如圖4。

由圖4可以看出，該技術(shù)路線的生命周期總環(huán)境影響指數(shù)對(duì)4 個(gè)參數(shù)的敏感程度均不是特別顯著，但4 項(xiàng)參數(shù)又彼此不同。提高微藻的含油量，可以增加單位廢水的微藻產(chǎn)量，減少蛋白質(zhì)提取時(shí)的損失率可以減少厭氧發(fā)酵階段的氮損失，可以在一定程度上減少M(fèi)ABD生產(chǎn)帶來的環(huán)境影響，表明改進(jìn)藻類篩選和副產(chǎn)物處理技術(shù)對(duì)減少微藻生物柴油的環(huán)境影響具有一定的參考意義。

表4 敏感性分析中的參數(shù)及閾值

圖4 微藻生物柴油生命周期總環(huán)境影響指數(shù)敏感性分析（熱解酯化廢水培養(yǎng)）

2.3 廢水培養(yǎng)技術(shù)路線替代水處理過程環(huán)境效益評(píng)價(jià)

根據(jù)式(5)和表2的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，可以計(jì)算得到不同處理工藝下廢水培養(yǎng)生產(chǎn)微藻生物柴油的環(huán)境效益。例如，對(duì)表2經(jīng)式(2)～式(4)的標(biāo)準(zhǔn)化和歸一化處理，生產(chǎn)1kg MABD消耗的廢水采用傳統(tǒng)工藝處理的總環(huán)境影響指數(shù)B為3.28×10-3人當(dāng)量，熱解酯化新鮮水培養(yǎng)路線的總環(huán)境影響指數(shù)A為4.14×10-3人當(dāng)量，熱解酯化廢水培養(yǎng)路線的總環(huán)境影響指數(shù)C為2.39×10-3人當(dāng)量，根據(jù)式(5)，熱解酯化廢水培養(yǎng)因水處理過程替代帶來的環(huán)境效益EB為5.03×10-3人當(dāng)量，同理可計(jì)算得到傳統(tǒng)工藝廢水培養(yǎng)的環(huán)境效益，計(jì)算結(jié)果如表5所示。

表5 環(huán)境效益評(píng)價(jià)結(jié)果(人當(dāng)量)

圖5 不同技術(shù)路線的總環(huán)境影響指數(shù)（考慮水處理過程替代）

從表5的計(jì)算結(jié)果可以看出，如果考慮水處理過程替代效應(yīng)，熱解酯化廢水培養(yǎng)技術(shù)路線與新鮮水培養(yǎng)相比總環(huán)境影響指數(shù)減少67.8%，傳統(tǒng)工藝廢水培養(yǎng)技術(shù)路線與新鮮水培養(yǎng)相比總環(huán)境影響指數(shù)減少59.6%，其中兩種工藝水處理過程替代效應(yīng)的環(huán)境效益分別為5.03×10-3人當(dāng)量和4.90×10-3人當(dāng)量。這是因?yàn)闊峤怩セに囂娲鷤鹘y(tǒng)工藝中的脫水干燥及油脂提取階段，導(dǎo)致整條技術(shù)路線的總環(huán)境影響指數(shù)降低，所以熱解酯化工藝廢水培養(yǎng)取代新鮮水培養(yǎng)對(duì)于減小環(huán)境影響的貢獻(xiàn)更為顯著。而如果不考慮水處理過程替代，直接對(duì)廢水培養(yǎng)和新鮮水培養(yǎng)的環(huán)境影響進(jìn)行對(duì)比，熱解酯化工藝和傳統(tǒng)工藝的總環(huán)境影響指數(shù)分別減少1.74×10-3人當(dāng)量和1.63×10-3人當(dāng)量，這一結(jié)果僅僅是考慮水處理過程替代的環(huán)境效益的大約1/3，這表明如果不考慮水處理過程替代效應(yīng)，結(jié)合廢水培養(yǎng)的微藻生物柴油生產(chǎn)過程的環(huán)境效益會(huì)被大大低估。此外，傳統(tǒng)工藝廢水培養(yǎng)微藻技術(shù)路線的要比廢水處理傳統(tǒng)工藝略高，而熱解酯化廢水培養(yǎng)技術(shù)路線的總環(huán)境影響指數(shù)低于廢水處理傳統(tǒng)工藝，這也是由于熱解酯化階段替代了傳統(tǒng)工藝中的脫水干燥及油脂提取階段，而導(dǎo)致環(huán)境影響的降低。這說明，進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)生物柴油生產(chǎn)工藝降低其環(huán)境影響對(duì)提高廢水培養(yǎng)技術(shù)路線的環(huán)境效益也具有重要意義。

此外，圖3通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，若不考慮水處理過程替代，傳統(tǒng)工藝廢水培養(yǎng)技術(shù)路線的總環(huán)境影響指數(shù)略高于熱解酯化新鮮水培養(yǎng)。考慮水處理集成，廢水培養(yǎng)路線的總環(huán)境影響應(yīng)該扣除相同量的廢水處理傳統(tǒng)工藝的環(huán)境影響，得到的總環(huán)境影響指數(shù)如圖5所示，其中負(fù)值代表廢水培養(yǎng)技術(shù)路線的環(huán)境影響小于處理相同量廢水的環(huán)境影響。與前述結(jié)論一致，傳統(tǒng)工藝新鮮水培養(yǎng)和熱解酯化廢水培養(yǎng)技術(shù)路線的總環(huán)境影響指數(shù)分別為最大和最小。從圖5與圖3的對(duì)比可以看出，考慮水處理過程替代，傳統(tǒng)工藝廢水培養(yǎng)技術(shù)路線的環(huán)境影響降低約90.6%，遠(yuǎn)低于熱解酯化新鮮水培養(yǎng)，這說明，考慮水處理過程替代對(duì)于工藝的選擇具有參考意義。

3 結(jié)論

本文基于CLCD數(shù)據(jù)庫(kù)和生命周期分析的環(huán)境影響評(píng)價(jià)模型，對(duì)建立的四條微藻生物柴油技術(shù)路線進(jìn)行環(huán)境影響分析，并對(duì)于廢水培養(yǎng)微藻生產(chǎn)微藻生物柴油的環(huán)境效益建立評(píng)價(jià)模型進(jìn)行評(píng)價(jià)，可以得到如下結(jié)論。

（1）本文提出了水處理集成微藻生物柴油生命周期系統(tǒng)環(huán)境影響評(píng)價(jià)中的廢水處理過程替代效應(yīng)概念及相應(yīng)環(huán)境效益評(píng)價(jià)方法，通過評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)結(jié)合了廢水培養(yǎng)微藻的兩條技術(shù)路線（即傳統(tǒng)工藝路線和熱解酯化工藝路線），相較新鮮水培養(yǎng)微藻的兩種路線總環(huán)境影響指數(shù)分別減少59.6%和67.7%，是不考慮水處理過程替代效應(yīng)的環(huán)境效益的3 倍，這說明廢水培養(yǎng)微藻對(duì)于增加微藻生物柴油的可持續(xù)性、改善環(huán)境有重要意義。同時(shí)結(jié)果還表明，水處理過程替代效應(yīng)的考慮使得水處理集成微藻生物柴油生命周期系統(tǒng)環(huán)境影響評(píng)價(jià)更加客觀。

（2）在四條技術(shù)路線中，熱解酯化廢水培養(yǎng)的特征化指數(shù)和總環(huán)境影響指數(shù)最小，傳統(tǒng)工藝新鮮水培養(yǎng)的特征化指數(shù)和總環(huán)境影響指數(shù)最大。不論是選擇傳統(tǒng)工藝還是熱解酯化工藝，由于不需要額外補(bǔ)充氮肥和磷肥，廢水培養(yǎng)微藻的環(huán)境影響低于新鮮水培養(yǎng)，而且由于熱解酯化的能耗低于傳統(tǒng)工藝中的脫水干燥及油脂提取階段，對(duì)于減少?gòu)U水培養(yǎng)生產(chǎn)微藻生物柴油、提升其環(huán)境效益具有明顯的積極意義。

利用微藻生產(chǎn)生物柴油目前仍處于研究階段，在逐步工業(yè)化的進(jìn)程中，各種技術(shù)路線的生命周期評(píng)價(jià)越發(fā)重要。本文針對(duì)設(shè)定的微藻生物柴油技術(shù)路線，進(jìn)行生命周期系統(tǒng)的環(huán)境影響評(píng)價(jià)，針對(duì)水處理集成微藻生物柴油生產(chǎn)過程提出環(huán)境效益評(píng)價(jià)模型，在揭示水處理過程替代效應(yīng)影響的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了更客觀的評(píng)價(jià)。微藻生物柴油生命周期評(píng)價(jià)的合理性、客觀性和準(zhǔn)確性不僅取決于評(píng)價(jià)方法和模型，有關(guān)數(shù)據(jù)是否匹配、準(zhǔn)確是重要基礎(chǔ)。因此伴隨微藻生物柴油工藝技術(shù)的發(fā)展以及工業(yè)化的推進(jìn)，完善有關(guān)數(shù)據(jù)是有重要意義的工作。