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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(shí)間：2021

導(dǎo)讀

污水基礎(chǔ)設(shè)施的主要目標(biāo)是通過(guò)收集和末端處理污水以滿足排放標(biāo)準(zhǔn)來(lái)提供衛(wèi)生設(shè)施和保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)。在2030年議程的背景下，傳統(tǒng)的污水基礎(chǔ)設(shè)施無(wú)法滿足許多可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)（SDG），例如SDG #6——“清潔飲水和衛(wèi)生設(shè)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(shè)施。通常，為污水基礎(chǔ)設(shè)施選擇合適的技術(shù)完全基于經(jīng)濟(jì)和環(huán)境考慮，而很少考慮社會(huì)方面。盡管部分研究在評(píng)估中同時(shí)考慮了這三個(gè)方面的可持續(xù)性問(wèn)題，很少有研究明確地將其與 17 個(gè)SDG和 169 個(gè)具體目標(biāo)相聯(lián)系。

文章簡(jiǎn)介

如圖1所示，污水基礎(chǔ)設(shè)施和 17 個(gè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)直接或間接地相互關(guān)聯(lián)。為了量化不同污水處理技術(shù)對(duì)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)、可持續(xù)城市的貢獻(xiàn)程度，作者確定了與污水基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)的七個(gè)屬性：（1）出水水質(zhì)，（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(jī)遇和挑戰(zhàn)相關(guān)的七個(gè)屬性映射到適當(dāng)?shù)?SDGs 及其目標(biāo)，以得出30 項(xiàng)可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)及措施。

圖1 污水基礎(chǔ)設(shè)施、可持續(xù)城市和其他可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)之間的相互依存關(guān)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(shù)作為評(píng)估實(shí)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(yīng)器（MBR）系統(tǒng)。兩個(gè)基于藻類的系統(tǒng)是經(jīng)典的高速藻池（HRAP）和混合營(yíng)養(yǎng)藻類污水處理（A-WWT）系統(tǒng)。作者選擇了PROMETHEE（用于富集評(píng)估的偏好順序結(jié)構(gòu)評(píng)估法），它是一種廣泛使用的排序方法，對(duì)每個(gè)過(guò)程參數(shù)的替代方案進(jìn)行成對(duì)比較。

為了排除決策者偏好對(duì)替代方案排名的影響，作者選擇了兩種評(píng)估角度：（1）將上述30項(xiàng)可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)及措施分為環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)三類，且類之間可能有重合，由此評(píng)估替代方案的多維可持續(xù)性。例如，環(huán)境方面的指標(biāo)包括出水BOD、總能量回收、溫室氣體排放等，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)包括單位能耗的BOD削減量、污水處理時(shí)間、占地面積等，社會(huì)指標(biāo)包括經(jīng)營(yíng)年限、臭味等；（2）根據(jù)污水基礎(chǔ)設(shè)施幾個(gè)屬性的優(yōu)先級(jí)，考慮了以下12種不同的情景（S1至S12）：S1-當(dāng)污水用于再利用時(shí)，病原體去除的優(yōu)先級(jí)高；S2-當(dāng)污水排入限制區(qū)域時(shí)，去除病原體的優(yōu)先級(jí)低；S3-當(dāng)成本和化石枯竭是關(guān)鍵問(wèn)題時(shí)，能源消耗的優(yōu)先級(jí)高；S4-考慮可再生能源的能源多樣化時(shí)，能源消耗的優(yōu)先級(jí)低；S5—當(dāng)氣候變化和空氣質(zhì)量備受重視時(shí)，減排的優(yōu)先級(jí)高；S6-當(dāng)空氣被單獨(dú)捕獲和處理時(shí)，氣體排放的優(yōu)先級(jí)低；S7-為抵消處理成本，資源回收的優(yōu)先級(jí)高；S8-由于資源回收成本增加，資源回收優(yōu)先級(jí)低；S9-當(dāng)土地有限時(shí)，足跡的優(yōu)先級(jí)高；S10-當(dāng)土地可免費(fèi)使用時(shí)，足跡的優(yōu)先級(jí)低；S11-當(dāng)公眾的看法很重要時(shí)，污水廠歷史記錄的優(yōu)先級(jí)高；S12-當(dāng)開發(fā)了具有明顯優(yōu)勢(shì)的創(chuàng)新技術(shù)時(shí)，污水廠歷史記錄的優(yōu)先級(jí)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(shù)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(jīng)濟(jì)可持續(xù)性的背景下，A-WWT和MBR技術(shù)獲得了正的偏好分?jǐn)?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?jǐn)?shù)為負(fù)，且HRAP優(yōu)于CAS。在社會(huì)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�？紤]整體可持續(xù)性，四種處理技術(shù)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(píng)估

此后，作者在12種情景下對(duì)污水處理替代方案進(jìn)行了評(píng)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?jǐn)?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(duì)較大且經(jīng)營(yíng)年限較短，但對(duì)于大多數(shù)情況來(lái)說(shuō)是最優(yōu)的選擇。當(dāng)對(duì)病原體去除、足跡和歷史記錄給予高優(yōu)先級(jí)而對(duì)能源消耗和資源回收給予低優(yōu)先級(jí)時(shí)，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(jí)時(shí)，HRAP才能超過(guò)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(jí)的偏好得分變化

編者點(diǎn)評(píng)

本研究是基于聯(lián)合國(guó)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的30個(gè)過(guò)程參數(shù)進(jìn)行的。這些參數(shù)使多標(biāo)準(zhǔn)決策方法能夠更好地實(shí)施，在3個(gè)不同的可持續(xù)性方面和12個(gè)不同的情景、優(yōu)先事項(xiàng)下比較污水處理技術(shù)。此外，作者也考慮了指標(biāo)權(quán)重的不確定性、偏好參數(shù)的靈敏性，并與現(xiàn)有研究進(jìn)行比較。總體而言，本研究的評(píng)估較為綜合而全面，分析細(xì)致而詳盡，但仍可在評(píng)估指標(biāo)的吻合性、貼切性方面有所改進(jìn)。例如，選取的幾個(gè)社會(huì)性指標(biāo)筆者認(rèn)為略顯牽強(qiáng)，例如大腸桿菌量等。

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