近日，先进膜（Advanced Membranes）在线发表我校先进分离膜材料全国重点实验室在膜法海水淡化与浓海水资源回收生命周期评估的研究成果，主题为“Life cycle assessment of membrane-based seawater desalination combined with brine resource recovery”。
海水淡化作为解决全球水资源危机的关键技术，其产生的浓水直接排海可能会对近岸海域盐度分布、生物群落及生态系统造成显著影响。实施浓海水资源化可以降低其排海的环境风险。然而，浓海水资源化过程中能源消耗、技术投入及运营成本等经济效益及环境效益尚未得到充分评估。针对上述问题，实验室常娜教授团队采用生命周期评价（LCA）和生命周期成本（LCC）方法，系统性地核算了膜法海水淡化及浓海水资源化过程中，原材料制备、物料及能源消耗、浓海水排海或资源回收工艺的全生命周期影响评估。研究团队基于大量统计数据并建模分析，评估了不同工艺方案的全球变暖潜势（GWP）、一次能源潜势（PED）、臭氧消耗潜势（ODP）、光化学臭氧合成潜势（POEP）、富营养化潜势（EP）和生态毒性潜势（ET）六种环境影响指标以及生命周期成本。
图1 膜法海水淡化工艺结合不同浓海水处置的生命周期系统边界示意图
在生命周期评价方面，单膜法及双膜法浓海水直排工艺在生态毒性潜势指标中的贡献度最高，说明浓海水直排是导致水体富营养化的关键影响因素。经过浓海水资源回收后，六种环境影响指标均有所下降，且二氧化碳排放量显著降低，说明浓海水资源化不仅降低了浓海水直排对海洋造成的生态影响，同时可以有效降低海水淡化过程的碳排放。电力消耗仍然是影响生命周期评价的主要影响因素，其次是化学药剂和膜组件，采用清洁能源优化电力结构可以显著达到减排效果。此外，在生命周期成本方面，由于资源回收带来的收益降低了淡化水的生产成本，因此单膜法及双膜法浓海水资源回收工艺较单膜法及双膜法浓海水直排工艺的成本更低，证实了浓海水资源化工艺在运行过程中具备资源回收的经济可行性。通过对核算结果实施单元过程拆分，确定了电力消耗、化学药剂投加、膜组件生产、废弃物处置等单元过程对上述环境影响的贡献度，从而识别出决定各环境影响指标的核心因素，为未来海水淡化厂的工艺优化和低碳设计提供了科学的决策参考。
该论文我校为第一完成单位，先进分离膜材料全国重点实验室王海涛/常娜教授、山东省海洋资源与环境研究院苏博研究员为共同通讯作者。本研究得到了国家重点研发计划项目和天津科技计划项目的资助。
（审稿：王海涛 编进：常娜）
