بخشی از مقاله
مروری بر روش ارزیابی چرخه حیات و کاربرد آن در تصفیه خانه های فاضلاب شهری
چکیده
تصفیه فاضلاب برای کاهش یا از بین بردن آلودگیها و ناخالصیها به کار گرفته میشود. تصفیه به منظور حفاظت از سلامت انسان و حفظ محیطزیست ضروری به نظر می رسد. با این وجود، تجهیزات تصفیه فاضلاب خـود دارای اثـرات زیسـت محیطـی هسـتند. تشدید گرمایش جهانی به دلیل افزایش گازهای گلخانهای، افزایش تغذیهگرایی منابع آب به دلیل تخلیه پساب حـاوی مـواد مغـذی بازیافت شده به منابع آب و غیره از جمله این آثار هستند. با توجه به روند روزافزون احداث تصـفیه خانـه هـای فاضـلاب شـهری در اقصی نقاط کشور، بررسی عملکرد زیست محیطی این زیرساخت ها به منظور شناسایی مسائل و مشـکلات زیسـتمحیطـی محتمـل آنها، برای مدیران و تصمیم گیرندگان بخش آب و فاضلاب شهری، اهمیتی مضاعف پیدا کـرده اسـت. روش ارزیـابی چرخـه حیـات (LCA)1 روشی مطمئن برای ارزیابی زیستمحیطی محصولات و خدمات است و مطالعات گوناگونی تاکنون با استفاده از این روش انجام شده است. در این مطالعه ابتدا روش ارزیابی چرخه حیات در تصفیهخانههـای فاضـلاب و مراحـل آن توضـیح داده مـیشـود. سپس روشهای متداول ارزیابی اثرات چرخه حیات (LCIA)2 شرح داده شده و در آخر مطالعات ارزیابی چرخه حیات تصفیهخانـه-های فاضلاب که تاکنون انجام شدهاند بررسی میگردند.
واژههای کلیدی: تصفیه، اثرات زیستمحیطی، تصفیهخانه فاضلاب، ارزیابی چرخه حیات، ارزیابی اثرات چرخه حیات
-1 مقدمه
طی سالهای اخیر، توجه ویژهای به اسـتفاده از تکنولـوژیهـای پـاکتـر در فراینـدها و محصـولات شـده اسـت. LCA روشـی سیستماتیک است که تحقق محصولات و فرایندهای پاکتر را امکانپذیر مینماید. LCA ابزاری قدرتمند است زیرا منابعی که فاقـد ارزش پولی هستند میتوانند در تحلیل وارد شوند. LCA میتواند کاملترین تصویر ممکن از اثرات متقابل یـک فعالیـت و محـیط-زیست، فهم طبیعت کلی و وابسته اثرات زیستمحیطی فعالیتهای انسانی وفرصتهای بهبود زیستمحیطی را ارائه نماید .[9]
استاندارد ایزو 14040 ارزیابی چرخه عمر را اینگونه تعریف می نماید:"جمع آوری و ارزیابی ورودی ها و خروجـی هـا و اثـرات محتمل زیست محیطی یک سیستم تولید در طول چرخه حیات آن". بنابراین LCA ابزاری برای تحلیل بار زیست محیطـی کالاهـا در تمام مراحل آنها در طول چرخه عمر آنها است، از زمان استخراج، تولید مـواد، اجـزای محصـول و خـود محصـول، و اسـتفاده از محصول تا مدیریت محصول بعد از دور رانداختن آن. ارزیابی شامل کل چرخه عمر محصول، فراینـد یـا فعالیـت مـی شـود، شـامل استخراج و فراوری مواد خام، تولید، حمل و توزیع، استفاده، استفاده دوباره نگهداری، بازیافت و دورریخـتن نهـایی." UNEP هـدف LCA را پیشنهاد روشهای پایدارتر تولید و مصرف معرفی مینماید.
استاندارد ایزو 14040، LCA را اینگونه تعریف می نماید: تکنیکی برای ارزیابی جنبه های زیسـت محیطـی و اثـرات محتمـل یک محصول به وسیله:
· تدوین لیستی از ورودی ها و خروجی های مربوط به یک سیستم کالا
· ارزیابی اثرات زیست محیطی محتمل با ورودی ها و خروجی ها
· تفسیر نتایج تحلیل لیستی و مرحله ارزیابی اثرات با توجه به هدف تحقیق
-2 مراحل LCA
طبق استاندارد ISO14040 مطالعات LCA شامل 4 مرحله است: (1 تعیین هدف و محدوده مورد مطالعه (2 تحلیـل فهرسـتی (3 ارزیابی اثرات (4 تحلیل نتایج
-1-2 تعیین هدف و محدوده
این گام اولین مرحله و احتمالا مهمترین مرحله است، زیرا اجزایی که در این گام تعریف میشوند ماننـد هـدف، محـدوده و فرضـیه اصلی کلید مطالعه هستند. محدوده مطالعه شامل تعیین سیستم، مرزهای آن ( مفهومی، جغرافیایی و زمـانی) و کیفیـت دادههـای مورد استفاده و فرضیه اصلی است. تعیین واحد عملیاتی یکی از موضوعات مهم در این قسمت است. واحد عملیاتی واحـد محصـول یا خدماتی است که اثرات زیستمحیطی آن باید ارزیابی یا مقایسه شود که معمولا به شکل مقدار ماده بیان مـیگـردد. ایـن واحـد همواره باید در ارتباط با مقداری از ماده باشد که برای کارکرد داده شده مورد نیاز است. در طول فرایند تعیین هدف موارد زیر بایـد در نظر گرفته شوند :[1,2]
(1 چرا مطالعه انجام شده است؟ به عنوان مثال کدام تصمیم یا فعالیت تحت تاثیر قرار میگیرد؟ (2 چرا LCA برای این تصمیم یا فعالیت لازم است؟ دقیقا چه چیزی تحت تاثیر قرار میگیرد؟ (3 چه ابزار دیگری مورد نیاز است و هدف از استفاده از این ابزار چیست؟
(4 مخاطب اولیه مطالعه کیست؟ به عنوان مثال چه کسی تصمیم میگیرد، فعالیت را هدایت یا رهبـری مـینمایـد یـا آن را سازماندهی میکند؟
(5 چه کسانی به نتایج مطالعه دسترسی خواهند داشت؟ چه استفادههایی میتوان از نتایج این مطالعه داشت؟ (6 سازمان حمایتکننده یا مخاطبان چه اهداف زیستمحیطی، ارزشها و قوانینی دارد؟
(7 چگونه کاربرد تعیین شده مطالعه با این اهداف، ارزشها و قوانین مربوط میشود؟
در اکثر مطالعات تجهیزات تصفیه فاضلاب، هدف اولیه ارزیابی اثرات زیستمحیطی تکنولوژیها و ترکیب آنهـا اسـت کـه قـادر بـه تولید آب با کیفیت مورد نیاز برای کاربرد مشخص شامل تخلیه به محیطهای آبی مجاور است.
-1-2-1 مرزهای سیستم
مرزهای سیستم طوری تعیین میگردند که اثرات زیستمحیطی جایی دیگر مانند آب، خاک و هـوا حسـاب نشـوند. مرزهـای زمانی سیستم طوری انتخاب میشود که اثرات زیستمحیطی گزینه تصفیه فاضلاب بلافاصله بعد از شروع بـه کـار آن در نظـر گرفته شوند. سیستمهای تصفیه فاضلاب در محل بلافاصله بعد از شروع بـه کـار یـا بعـد از مـدت زمـان کوتـاهی کـه جامعـه میکروبی ایجاد شد دارای عملکرد مطلوبی است. در صورت عدم وجود برنامههای مدیریتی بـرای سیسـتمهـای در محـل، ایـن فرض در نظر گرفته میشود که سیستم همانند حالت اولیه خود بدون نیاز به تعمیر و نگهداری عمل مینماید یا اثرات زیست-محیطی که بعد از چند سال اتفاق میافتد در نظر گرفته نمیشود .[2] به صورت مشابه برای تصفیهخانههـای مرکـزی اثـرات سرریز، نفوذ و جریان داخلی و شکست لوله معمولا در نظر گرفته نمیشوند. Kerk و همکاران اثر مرزبندی سیستم بـر نتـایج LCA را بررسی نموده است. طبق نتایج این تحقیق تنظیمات مختلف مرزهای سیستم به شکلهای مختلف میتواند منجر به برتری یک تکنولوژی نسبت به تکنولوژی دیگر شود. آنها نشان دادند که چگونه مفهوم مرزهای سیستم میتواند به جـای حـل مسائل آنها را در زمان یا مکان جابهجا نماید.
-1-2-2 کارکرد سیستم و واحد عملیاتی
واحد عملیاتی اندازهگیری کارکرد سیستم تولیدی است. هدف ابتدایی واحد عملیاتی فراهم نمودن مرجعی برای مرتبط کـردن ورودیها و خروجیها به منظور اطمینان از قابل مقایسه بودن نتایج است .[11] کارکرد مستقیما مربوط به سوالاتی اسـت کـه مطالعه برای جواب به آنها انجام شده است و واحد عملیاتی به عنوان پایه مطالعه باید انتخاب گردد. یکی از اهداف اولیه واحـد عملیاتی فراهم نمودن مرجعی برای ورودیها و خروجیهای سیستم است. یک واحد عملیاتی درست تعریف شده است، امکان مقایسه بین گزینههای مختلف را فراهم مینماید.
طبق Suh و Roisseacuc بهتر است از نرخ جریان فاضلاب به عنوان واحد عملیـاتی اسـتفاده شـود Vlaopolous .[19] و همکاران جریان آب برابر 10000 متر مکعب بر ثانیه را برای دوره زمانی 15 سال (عمر طراحی سیستم) در نظر گرفتند که به منظور مقایسه فرایندهای مختلف تصفیه فاضلاب به کار گرفته شد. Hospido و همکاران نفر را برای مقایسه بین تصفیهخانه-های مختلف به عنوان واحد عملیاتی انتخاب نمودند .[12] در انتخاب واحد عملیاتی باید به این نکته توجه نمود که این واحـد باید نمایشدهنده عملکرد یک تصفیهخانه باشد.
-2-2 تحلیل فهرستی
تحلیل فهرستی فرایندی است که جمعآوری دادهها برای کمی نمودن ورودیها و خروجیهای سیستم طبـق آنچـه در هـدف مطالعه مشخص شده انجام میگردد. انرژی و مواد خام مصرف شده، خروجی به آب، هوا و خاک و زایـدات جامـد تولیـد شـده توسط سیستم برای کل چرخه عمر سیستم یا کالا محاسبه میگردد. برای آسـان نمـودن تحلیـل سیسـتم مـورد بررسـی بـه زیرسیستمهای مختلفی تقسیم میشود و دادهها در جدول LCI در گروههای مختلف طبقهبندی میشوند. شکل 1 نمونهای از دادههای لازم برای ارزیابی زیستمحیطی یک تصفیهخانه را نمایش میدهد. دادهها بایـد بایـد بـا مشخصـات زیـر جمـعآوری گردند .[18]
• پوشش مکانی
• پوشش زمانی
• پوشش تکنولوژی
-3-2 ارزیابی اثرات
ارزیابی اثرات چرخه حیات (LCIA)3 فرایندی برای تشخیص و توصیف اثرات زیستمحیطی محتمل ناشـی از سیسـتم مـورد مطالعه است. نقطه شروع LCIA اطلاعات دریافت شده در فاز تحلیل فهرستی است. بنـابراین کیفیـت دادههـای گرفتـه شـده برای این ارزیابی بسیار مهم است. LCIA شامل 4 مرحله است که در ادامه به صورت مختصر توضیح داده میشود.
مرحله اول تقسیمبندی است. در این مرحله اطلاعات بدست آمده از تحلیل فهرستی در گروههای مختلف با توجه به اثراتی که تولید مینمایند، گروهبندی میشوند. شاخصهای گروه اثرات شامل موارد زیر میشود :[6,1,2]
· تغییرات آب و هوایی
· اسیدی شدن
· اوتروفیکاسیون
· مهدود فوتوشیمیایی
· نابودی سوخت فسیلی
· از بین رفتن لایه ازن
· سمی بودن برای انسان
مرحله دوم یا توصیف4 شامل وزندهی موادی است که اثر زیستمحیطی یکسانی تولید مینمایند. بنابراین بـرای هـر گـروه اثـر در LCIA یک نتیجه جمعی بدست میآید. گام سوم نرمالسازی بوده که شامل مربوط نمودن دادههای توصیف شده بـه دسـته داده-های وسیعتر است. به عنوان مثال مربوط نمودن خروجی SOx به کل خروجیهای SOx یک کشور. در گام آخر یا وزندهی نتـایج حاصل از گروه اثرات مختلف با استفاده از فاکتورهای عددی تبدیل به نمره میشود. این مرحله کاملا وابسته به قضاوت انجامدهنـده مطالعه داشته و علمی نیست. به طور مثال یک گروه کارشناس میتواند برای وزندهی گروه اثرات تشکیل شود. مزیت ایـن مرحلـه تبدیل معیارهای مختلف (گروه اثرات) با نمره اثر زیستمحیطی است. بنابراین تصمیمگیری آسانتر مـیشـود. جـدول 1 دادههـای مورد نیاز برای تعدادی از گروه اثرات متداول را نمایش میدهد.
