Оценка технологий обработки осадков сточных вод в условиях перехода к циркулярной экономике

Abstract

The article describes ways to solve the urgent Issue of the pollution of water sources due to the imperfection of the technical and technological equipment of municipal wastewater treatment plants. The subject matter is considered from the perspective of the transition to the circular economy. One of the key elements of a sustainable development strategy in a circular economy is the development and implementation of policies for the modernization of municipal wastewater treatment plants in order to reduce the negative impact on the environment. The goal of this research is to create a holistic assessment system of various technological solutions for the treatment of sewage sludge using life cycle assessment and material flow analysis methods for the transition towards the circular economy. The hypothesis of the present study assumes a specific set of technologies based on the waste-to-energy principle, in which it is possible to achieve net zero energy consumption in a wastewater treatment plant. A methodological framework for assessing the complete technological cycle of sewage sludge treatment and disposal using life cycle analysis and material flow analysis tools is proposed. The results are visualized using the Sankey chart. The authors test the proposed method according to data presented from real treatment facilities that operate in Ekaterinburg and Perm. As a result of the study, we found that the use of some waste-to-energy technologies for treating sewage sludge does not lead to the expected reduction in average net energy consumption along with a reduction in waste mass. Based on the research, leading techniques have been identified that make it possible to achieve net zero energy consumption of a wastewater treatment plant. The results of the study are clear and easy to interpret and can be used by managers of different levels to select the most optimal set of technological stages for the treatment and disposal of sewage sludge in accordance with the principles of the circular economy, including reference comparison through the national sectoral benchmarking system.

В статье исследованы пути решения актуальной проблемы загрязнения водоисточников вследствие несовершенства технической и технологической вооруженности муниципальных сооружений очистки сточных вод, которая рассматривается с позиции перехода к экономике замкнутого цикла. Одним из ключевых элементов стратегии устойчивого развития в условиях экономики замкнутого цикла является разработка и реализация политики в области модернизации муниципальных станций очистки сточных вод с целью сокращения негативного воздействия на окружающую среду. Целью работы является создание системы комплексной оценки различных технологических решений обработки осадков сточных вод с использованием методов оценки жизненного цикла и анализа материальных потоков в условиях перехода к циркулярной экономике. Гипотеза настоящего исследования предполагает наличие определенного набора технологий, основанных на принципе «отходы-в-энергию», при котором возможно достижение чистого нулевого энергопотребления на станции очистки сточных вод. Предложен методический инструментарий к оценке полного цикла обработки и утилизации осадка сточных вод с применением методов оценки жизненного цикла и анализа материальных и энергетических потоков. Визуализация результатов произведена с использованием диаграммы Sankey. Авторы проводят апробацию предложенного метода по данным, представленным с реальных очистных сооружений, которые работают в городах-миллионниках Екатеринбурге и Перми. В результате исследования мы выяснили, что применение некоторых технологий обработки осадков сточных вод, основанных на принципе «отходы-в-энергию» не приводит к ожидаемому сокращению показателя среднего чистого потребления энергии совместно с сокращением массы отходов. По итогам исследования выявлены технологии-лидеры, которые делают возможным достижение чистого нулевого энергопотребления станции очистки сточных вод. Результаты исследования являются наглядными и простыми для интерпретации и могут быть использованы менеджерами разного уровня для выбора оптимального набора технологических стадий обработки и утилизации осадка сточных вод в соответствии с принципами циркулярной экономики, в том числе для эталонного сравнения в составе национальной отраслевой системы бенчмаркинга.

В статье исследованы пути решения актуальной проблемы загрязнения водоисточников вследствие несовершенства технической и технологической вооруженности муниципальных сооружений очистки сточных вод, которая рассматривается с позиции перехода к экономике замкнутого цикла. Одним из ключевых элементов стратегии устойчивого развития в условиях экономики замкнутого цикла является разработка и реализация политики в области модернизации муниципальных станций очистки сточных вод с целью сокращения негативного воздействия на окружающую среду. Целью работы является создание системы комплексной оценки различных технологических решений обработки осадков сточных вод с использованием методов оценки жизненного цикла и анализа материальных потоков в условиях перехода к циркулярной экономике. Гипотеза настоящего исследования предполагает наличие определенного набора технологий, основанных на принципе «отходы-в-энергию», при котором возможно достижение чистого нулевого энергопотребления на станции очистки сточных вод. Предложен методический инструментарий к оценке полного цикла обработки и утилизации осадка сточных вод с применением методов оценки жизненного цикла и анализа материальных и энергетических потоков. Визуализация результатов произведена с использованием диаграммы Sankey. Авторы проводят апробацию предложенного метода по данным, представленным с реальных очистных сооружений, которые работают в городах-миллионниках Екатеринбурге и Перми. В результате исследования мы выяснили, что применение некоторых технологий обработки осадков сточных вод, основанных на принципе «отходы-в-энергию» не приводит к ожидаемому сокращению показателя среднего чистого потребления энергии совместно с сокращением массы отходов. По итогам исследования выявлены технологии-лидеры, которые делают возможным достижение чистого нулевого энергопотребления станции очистки сточных вод. Результаты исследования являются наглядными и простыми для интерпретации и могут быть использованы менеджерами разного уровня для выбора оптимального набора технологических стадий обработки и утилизации осадка сточных вод в соответствии с принципами циркулярной экономики, в том числе для эталонного сравнения в составе национальной отраслевой системы бенчмаркинга.