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題目：Evaluating wastewater treatment infrastructure systems based on UN Sustainable Development Goals and targets

作者：Delanka-Pedige et al.

作者單位：Civil Engineering Department, New Mexico State University, USA

期刊：Journal of Cleaner Production

時間：2021

導讀

污水基礎設施的主要目標是通過收集和末端處理污水以滿足排放標準來提供衛(wèi)生設施和保護生態(tài)系統(tǒng)。在2030年議程的背景下，傳統(tǒng)的污水基礎設施無法滿足許多可持續(xù)發(fā)展目標（SDG），例如SDG #6——“清潔飲水和衛(wèi)生設施”，旨在確保所有人都能獲得和可持續(xù)管理水和衛(wèi)生設施。通常，為污水基礎設施選擇合適的技術完全基于經濟和環(huán)境考慮，而很少考慮社會方面。盡管部分研究在評估中同時考慮了這三個方面的可持續(xù)性問題，很少有研究明確地將其與 17 個SDG和 169 個具體目標相聯(lián)系。

文章簡介

如圖1所示，污水基礎設施和 17 個可持續(xù)發(fā)展目標直接或間接地相互關聯(lián)。為了量化不同污水處理技術對可持續(xù)發(fā)展目標、可持續(xù)城市的貢獻程度，作者確定了與污水基礎設施相關的七個屬性：（1）出水水質，（2）病原體去除，（3）能量消耗，（4）氣體排放，（5）養(yǎng)分回收，（6）足跡，以及（7）可靠性。此后，將上述機遇和挑戰(zhàn)相關的七個屬性映射到適當?shù)?SDGs 及其目標，以得出30 項可持續(xù)發(fā)展指標及措施。

圖1 污水基礎設施、可持續(xù)城市和其他可持續(xù)發(fā)展目標之間的相互依存關系

在本研究中，選擇了兩種基于藻類和兩種基于活性污泥的污水處理技術作為評估實例。兩種基于活性污泥的系統(tǒng)是傳統(tǒng)的活性污泥（CAS）系統(tǒng)和膜生物反應器（MBR）系統(tǒng)。兩個基于藻類的系統(tǒng)是經典的高速藻池（HRAP）和混合營養(yǎng)藻類污水處理（A-WWT）系統(tǒng)。作者選擇了PROMETHEE（用于富集評估的偏好順序結構評估法），它是一種廣泛使用的排序方法，對每個過程參數(shù)的替代方案進行成對比較。

為了排除決策者偏好對替代方案排名的影響，作者選擇了兩種評估角度：（1）將上述30項可持續(xù)發(fā)展指標及措施分為環(huán)境、經濟、社會三類，且類之間可能有重合，由此評估替代方案的多維可持續(xù)性。例如，環(huán)境方面的指標包括出水BOD、總能量回收、溫室氣體排放等，經濟指標包括單位能耗的BOD削減量、污水處理時間、占地面積等，社會指標包括經營年限、臭味等；（2）根據污水基礎設施幾個屬性的優(yōu)先級，考慮了以下12種不同的情景（S1至S12）：S1-當污水用于再利用時，病原體去除的優(yōu)先級高；S2-當污水排入限制區(qū)域時，去除病原體的優(yōu)先級低；S3-當成本和化石枯竭是關鍵問題時，能源消耗的優(yōu)先級高；S4-考慮可再生能源的能源多樣化時，能源消耗的優(yōu)先級低；S5—當氣候變化和空氣質量備受重視時，減排的優(yōu)先級高；S6-當空氣被單獨捕獲和處理時，氣體排放的優(yōu)先級低；S7-為抵消處理成本，資源回收的優(yōu)先級高；S8-由于資源回收成本增加，資源回收優(yōu)先級低；S9-當土地有限時，足跡的優(yōu)先級高；S10-當土地可免費使用時，足跡的優(yōu)先級低；S11-當公眾的看法很重要時，污水廠歷史記錄的優(yōu)先級高；S12-當開發(fā)了具有明顯優(yōu)勢的創(chuàng)新技術時，污水廠歷史記錄的優(yōu)先級低。

由圖2所示，在環(huán)境可持續(xù)性方面，上述四種污水處理技術按照A-WWT（0.4）、MBR（0.08）、HRAP（-0.22）和CAS（-0.27）的順序從最好到最差。在經濟可持續(xù)性的背景下，A-WWT和MBR技術獲得了正的偏好分數(shù)，且A-WWT系統(tǒng)的排名優(yōu)于MBR系統(tǒng)。而HRAP和CAS系統(tǒng)的偏好分數(shù)為負，且HRAP優(yōu)于CAS。在社會可持續(xù)性方面，MBR、A-WWT、CAS、HRAP分別得分0.64、0.17、-0.14和-0.67，排名順序從最好到最差。考慮整體可持續(xù)性，四種處理技術由最好到最差分別為A-WWT、MBR、CAS和HRAP。

圖2 四種污水處理方案的可持續(xù)性評估

此后，作者在12種情景下對污水處理替代方案進行了評估，發(fā)現(xiàn)A-WWT和MBR系統(tǒng)在所有情景中始終獲得積極的偏好分數(shù)，而HRAP和CAS系統(tǒng)排名較低（圖3）。盡管A-WWT系統(tǒng)占地面積相對較大且經營年限較短，但對于大多數(shù)情況來說是最優(yōu)的選擇。當對病原體去除、足跡和歷史記錄給予高優(yōu)先級而對能源消耗和資源回收給予低優(yōu)先級時，MBR系統(tǒng)的排名高于A-WWT系統(tǒng)。此外，只有在能源消耗、效率和資源回收具有高優(yōu)先級時，HRAP才能超過CAS系統(tǒng)，其余情況CAS都是更佳的選擇。

圖3 基于決策者不同優(yōu)先級的偏好得分變化

編者點評

本研究是基于聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標的30個過程參數(shù)進行的。這些參數(shù)使多標準決策方法能夠更好地實施，在3個不同的可持續(xù)性方面和12個不同的情景、優(yōu)先事項下比較污水處理技術。此外，作者也考慮了指標權重的不確定性、偏好參數(shù)的靈敏性，并與現(xiàn)有研究進行比較�？傮w而言，本研究的評估較為綜合而全面，分析細致而詳盡，但仍可在評估指標的吻合性、貼切性方面有所改進。例如，選取的幾個社會性指標筆者認為略顯牽強，例如大腸桿菌量等。

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