污泥磷回收：环境可持续性和经济性的评估

环境科学与生态技术16（2023）100258原创研究污泥磷回收的环境可持续性机会和社会经济谢佳文a，星辰诸葛a，刘西西a，张骞b，刘懿文a，孙培哲a，赵颖欣a，*，佟银东a，c，**a天津大学环境科学与工程学院，天津，300072bRobert M. Buchan Department of Mining，Queen's University，Kingston，K7L 3N6，Canadac西藏大学理学院，中国我的天啊N F O文章历史记录：接收日期：2022年8月20日接收日期：2023年2023年2月21日接受关键词：磷回收污泥生命周期评估A B S T R A C T虽然从污水污泥中回收磷（P）和管理在北美和欧洲已经实施，但在中国尚未实施。在此，我们使用生命周期评估和生命周期成本计算方法，评估了在中国通过替代当前处理（CT;污泥处理和土地填埋）和磷化肥施用（CF）从污水污泥中回收磷的环境可持续性机会和社会经济成本。三个潜在的磷回收方案（PR1-PR3：鸟粪石，蓝铁矿，和处理过的污泥）和相应的当今的情况下（CT 1-CT3和CF）被认为是。结果表明，PR1和PR2的环境影响小于当前情景，而PR3在大多数类别中具有较大的影响。PR3的净成本最低（内部成本和收益之和为39.1和 54.7 CNY/kg P），而PR2的外部成本最低（366.8 CNY/kg P）。从污水污泥中回收1公斤磷的生产和土地使用的社会成本（例如，PR1为527 CNY，远高于磷化肥（CF为20 CNY）。然而，考虑到目前治疗的成本（例如，CT1约为524 CNY），磷回收情景的社会成本接近或略低于当前情景。在三种磷回收方案中，我们发现鸟粪石作为磷肥回收具有最高的社会可行性。本研究将为改善污泥管理提供有价值的信息，并有助于促进中国磷的可持续供应©2023作者出版社：Elsevier B.V.我代表中国环境科学学会哈 尔 滨 工 业 大 学 、 中 国 环 境 科 学 研 究 院 这 是 一 篇 基 于 CC BY-NC-ND 许 可 证 的 开 放 获 取 文 章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。1. 介绍磷（P）是地球上生命的瓶颈[1e3]。它对所有生物体的发育至关重要[4]。全球粮食生产在很大程度上依赖于磷矿的开采，尽管磷矿是一种不可再生资源，无法被其他元素取代[5e7]。为了养活预计到2050年9.7十亿居民，全球粮食总需求预计将增加35e 56%从2010年到2050年[8].然而，粮食生产的持续磷供应仍然没有得到保证[2，9，10]。尽管*通讯作者。**通讯作者。天津大学环境电子邮件地址：yingxinzhao@tju.edu.cn（Y。Zhao），yindongtong@tju.edu.cn（Y.Tong）。随着发现新的磷矿床的可能性和技术的改进，预计磷矿将在100至400年内耗尽[11，12]。因此，在农业和城市粮食系统之间建立一个循环磷流，而不是单向磷流，对于满足未来对磷的需求，同时保护关键的自然资源至关重要[4，13]。在城市地区，人类排泄物中的P通常通过下水道管道收集，在污水处理厂（WWTPs）中处理，并最终形成污水污泥，这可能占人类摄入的P的98%[14]。在全球范围内，污水污泥中残留的磷约占农业磷需求的25%，但只有一小部分被回收利用[15]。值得注意的是，努力增加从人类废物中回收磷也将推进联合国宣布的几个可持续发展目标，如P恢复从人类废物可以提供重要https://doi.org/10.1016/j.ese.2023.1002582666-4984/©2023作者。由Elsevier B.V.代表中国环境科学学会、哈尔滨工业大学、中国环境科学研究院出版。这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表环境科学与生态技术期刊主页：www.journals.elsevier.com/environmental-science-and-www.example.comJ. Xie，X. Zhuge，X. Liu等人环境科学与生态技术16（2023）1002582在区域或系统水平上关闭磷的地球化学循环的机会，同时减少与污水污泥处理相关的环境负担[17，18]。欧盟（EU）已经出现了一个从污水污泥中回收磷的好例子[19，20]。为鼓励利用国内有机和二次原料大规模生产磷肥，欧盟于2019年通过了新的肥料施用法规[21]。污泥中含有矿物质和有机磷，经处理达到相关标准后可作为肥料和土壤改良剂施于土地上[22]。这种做法已经在一些欧洲和非洲国家使用（例如，瑞典、芬兰和卢旺达）[4，23]。近几十年来，已经开发了一些新技术来从污水污泥中回收磷，以避免与重金属，病原体和社会可接受性相关的问题[24，25]。一种建议的方法是从消化溶液中以鸟粪石（NH4 MgPO4$6H2 O）的形式回收P，然后将其作为缓释肥料施用于农田[26，27]。最近，以蓝铁矿[Fe 3（PO 4）2 $8H 2 O]的形式回收磷被认为是一种有前途的途径[28，29]，以及磷酸盐化合物，如磷酸钙[30]。在基加利（卢旺达）和阿克拉（加纳），当地企业从人类废物的再利用中获利[23]。此外，Ostara还建立了17个鸟粪石回收设施，可为北美和欧洲的1150万人提供服务[31]。然而，一个悬而未决的问题围绕着整个从污泥中回收P的环境影响以及它与当今污泥处理的比较（例如，填埋、焚烧）和施用磷化肥。生命周期评估（LCA）提供了一个有用的工具，用于评估通过改变或更换生产工艺而产生的不同环境影响的变化[32e 34]。Bradford-Hartke等人[35]比较了六个城市污水系统中磷回收的环境效益和负担。 他们发现，磷回收不一定会带来净环境效益，而是取决于磷回收的方法。Linderholm等人（Linderholm等人，2012）评估了四个磷回收途径供应瑞典农业的环境影响他们的结论是，直接在农田上使用污水污泥是能源使用和温室气体排放方面最有效的选择。然而，Pradel和Aissani [36]认为，从“产品“的角度来看，污泥磷肥似乎不如矿物肥料环保，近年来，生命周期成本（LCC），一种由LCA扩展的方法，也被广泛用于评估所选方案的经济成本或收益[37，38]。Tonini等人[39]据估计，从污水污泥、粪肥和肉骨粉中提取的磷产品的社会成本分别比从岩石中提取的过磷酸钙低81%、50%和Rashid等人[40]计算出，添加营养物去除和磷回收技术的三种升级工艺的生命周期成本平均比原始工艺高出24%。通过将LCA和LCC结合到一个共同的框架中，围绕这些技术的决策过程可以更加有效和全面[41]。中国拥有9亿城市人口，全球污水处理能力[42]。2020年产生的城市污水约650亿立方米，其中90%以上采用污水深度处理，主要依靠污泥法[43]。2019年产生了约6000万吨含水量为80%的污水污泥[44]。据估计，约70%的污泥没有得到妥善管理，导致资源浪费和水，空气和土壤污染[45]。近年来，磷矿石储量的迅速下降和环境中的磷损失导致了对中国可持续磷供应的担忧[46，47]。2020年，磷矿被列入中国战略矿产名单[48]。这些变化促使政府重新考虑以前被忽视的从污水污泥中回收磷的机会[49]。本研究旨在评估在中国通过替代当前的处理（污泥处理和土地填埋）和施用磷化肥来从污水污泥中回收磷的环境可持续性机会和社会经济成本。从污水污泥中回收磷的三种可能方案（即，鸟粪石，vivianite，和处理污泥）和相应的当今情景进行了考虑和评估。环境影响和社会成本（即，内部及外部成本、收益）乃根据LCA及LCC方法计算本研究为我国污泥资源化管理和磷的可持续供应提供了有价值的参考。2. 方法和材料2.1. 标准生命周期评估我们对每个场景的LCA分析严格遵循ISO标准14040和14044[50，51]中规定的第一步是确定分析的目标和范围第二步是生命周期清单（LCI）分析，列出并考虑与系统中每个过程相关的所有输入和输出[36]。第三步是生命周期影响评估，确定与目标系统的投入和产出有关的后果不同类别的环境影响（例如，气候变化，生态系统质量，人类健康和资源）可以根据研究的目标来强调。最后，这些结果被解释为描述清单数据和环境影响类别之间的联系。2.2.功能单元和系统边界本研究的主要目的是通过替换当前情景，包括当前处理（CT 1-CT3;污泥处理和土地填埋）和磷化肥施用（CF），量化三种情景（PR 1-PR3）下从污水污泥中回收磷的环境影响和社会经济成本（图1）。本研究以1 kg生物有效磷的生产和土地利用为功能单位，为LCI提供参考。生物可利用磷是指植物可直接利用的磷和通过自然过程可转化为可利用形式的磷的总量[39]。在目前的情况下，中国最常见的污泥处理方式是作为填埋场处置[52]。对于磷回收方案，考虑了三种途径，包括鸟粪石（PR1）、蓝铁矿（PR2）和处理污泥（PR3）形式的回收。在农田上施用被覆盖的磷产品作为磷化学肥料的替代品（图11）。 1）。在三种磷回收方案中，北美和欧洲已实施了鸟粪石（PR1）形式的磷回收[17，53]。最近开发了以蓝铁矿（PR 2）回收磷的方法，并报道了中试规模的试验[28].相对于鸟粪石的回收，用于生产蓝铁矿的反应条件要求较低，并且消化溶液中的P回收效率较高[54，55]。除了在农业中的潜在应用之外，铬绿石具有比stru-vite更高的商业价值[56，57]。因此，以蓝铁矿的形式回收磷可能是一条有前途的途径。经处理的污泥的应用也J. Xie，X. Zhuge，X. Liu等人环境科学与生态技术16（2023）1002583Fig. 1. 本研究所用方法的系统边界和示意图。作为一种潜在的磷回收途径（PR3）。近年来，欧洲国家已开始将污水污泥用作营养肥料和土壤改良剂[58，59]。在中国，污水污泥已被允许用于园林绿化[44]。不同磷回收途径的详细工艺和参数如图所示. 2.2.3.不同设想方案从污水污泥开始评估了三种磷回收途径，所有这些途径都包括厌氧消化（AD）、热电联产（CHP）、脱水和固液分离的评估（图2）。污泥处理及磷回收所采用的主要技术包括WASSTRIP®（废活性污泥汽提以去除内部磷）及沉淀（PR1及PR2）、浓缩（PR3）、碱溶（PR2）、摊施（PR3）、土地填埋（CT1至CT3）及陆路运输（PR1至PR3）。WASSTRIP ®工艺旨在将磷释放到消化池上游，从而从污泥中释放更多的磷，并提高磷回收效率[39]。然后将分离的含P上清液与消化后污泥浓缩的弃水一起送至沉淀反应器（Ostara Pearl®），在沉淀反应器中产生鸟粪石或蓝铁矿[39]。值得注意的是，由于蓝铁矿的溶解度低，在肥料应用中加入氢氧化钾以生产磷酸钾溶液[60]。在这项研究中，我们假设从污泥中回收磷发生在污水处理厂，污泥产量为每年70000吨[39]。假设P含量占总固体的2.5%[61，62]。污水污泥的含水量假设为95%，用于土地填埋或作物播种的经处理污泥的含水量假设为60%[34，63]。根据磷回收途径，磷回收所需的化学品回收工艺可包括氯化铁、氧化钙、石灰（用于PR1和 PR3）、氢氧化镁（用于PR1）和氢氧化钾（用于PR2）。 氯化铁有两个主要功能：图2.三种磷回收方案和磷化肥施用的详细过程和参数。a、鸟粪石方案;b、铬云母方案;c、污泥处理方案;d、磷化肥施用方案。WASSTRIP®：去除内部磷的废活性污泥汽提; AD：厌氧消化; CHP：热电联产; S：固液分离; Pre：沉淀; Alk：碱溶解; dg dw污泥：消化和脱水污泥。控制厌氧消化器中硫化氢的产生以及消化污泥浓缩阶段鸟粪石和蓝铁矿的沉淀[27]，并在脱水阶段与氧化钙配合以提高脱水效率。能源通常以柴油、电力和热能的形式消耗。由于热电联产阶段沼气利用产生的热能足以抵消整个阶段的热能消耗[ 64]，因此热能没有单独计算。此外，在热电联产阶段也可以回收大量电能，达到AD过程中消耗电能的3.7至 3.8倍[36，65，66]。陆运要求包括运输原材料、含磷肥料和剩余污泥。 产品由磷回收设施运送至农田，而剩余污泥则以16吨卡车运送至填埋场。在所考虑的情景中，所有运输距离均设置为30km[67]。排放包括以气体、离子和金属元素的形式向空气、水和土壤的排放，并被视为产出清单的一部分。CT涉及的主要工序为污泥处理（包括浓缩、AD及脱水）及土地填埋（图1和S1）。在CF中，我们假设7.6在中国，生产1 kg生物有效磷（P2O5含量为30%）需要10 kg磷矿粉[68]。硫酸用于生产磷化肥。在本研究中，使用openLCA 1.10 [69]对产品系统进行建模，并使用Ecoinvent数据库3.7 [70，71]对后台系统的流程进行建模[72]。用于模拟前景的J. Xie，X. Zhuge，X. Liu等人环境科学与生态技术16（2023）1002584LCA系统主要来自文献和调查数据（表1）。一些数据来自特定情况下的参数。详细的输入输出表和参数值见表1和S1。2.4.生命周期影响评估和生命周期成本计算在本研究中，通过EF2.0中点法[78e80]确定了不同情景的环境影响。考虑了四个主要影响群体：气候变化、生态系统质量、人类健康和资源。具体影响包括气候变化（CC，kg CO 2eq）、淡水和陆地酸化（FTA，mol H 2eq）、淡水富营养化（FEU，kg P eq）、水体富营养化（MEU，kg Neq），致癌作用[CE，对人类的比较毒性单位（CTUh）]、臭氧层消耗（OLD，千克CFC-11当量）、土地使用（LU，点）和消散的水（DW，立方米水当量）。除了影响评估，LCC分析被用来量化社会成本。社会成本包括内部成本、外部成本和收益。内部成本主要包括设备的固定成本以及运营阶段的材料和能源成本[37]。外部成本是指这些情景的环境影响所造成的经济成本[81]。效益主要来自能源回收及资源替代。化合物特定的影子价格和货币化因素用于估计环境影响引起的外部成本[82，83]。LCA中不同投入的市场价格见表S2。固定成本于二零一零年按贴现率5%转换为单位等值。表S3. 表S4提供了不同类别环境影响的货币化因素。2.5.不确定性及敏感度分析本研究使用数据质量指标（DQI）对LCA中的输入变量进行半定量分析[84]。 DQI采用谱系矩阵方法评估输入变量的质量，包括“可靠性”、“完整性”、“时间相关性”、“地理相关性”和“技术相关性”[ 70，85 ]。每项指标进一步分为五个质量级别，由1至5不等（表S5）。每个水平对应一个不确定性因子.为了解决LCA中的不确定性问题，采用蒙特卡罗模拟方法得到了严格的结论.在这项研究中，我们在不确定性分析中使用了1000次迭代。对LCA结果进行了敏感性分析，以确定造成环境影响的主要参数[66]。这是通过将每个库存数据的值改变原始值的10%并计算敏感度来实现的[86]。3. 结果3.1. 环境和健康影响环境和健康影响的四个典型类别（即，在三种磷恢复情景（PR 1-PR3）和当前情景（CT 1-CT3和CF）下，气候变化、生态系统质量、人类健康和资源）的变化如图所示。 3. 的详细表1三种磷回收率（PR1-PR3）、当前处理（CT1-CT3）和磷化肥施用（CF）（基于1 kg生物有效磷）情景的生命周期清单类别输入输出&单元PR1公关2中pr3CT1CT2CT3CF参考化学品消耗氢氧化镁kg2.24------估计氯化铁kg1.969.822.511.961.692.51-[28，73]氧化钙kg3.272.824.193.272.824.19-[七十三]氢氧化钾kg-5.2-----估计石灰kg11.9610.30-11.9610.3015.30-估计硫酸kg------5.0估计液氨kg------0.488估计能耗柴油L0.670.580.850.500.430.63-[39、74]电力千瓦时35.033.044.228.924.939.7-[52，65，74-76]其他消费吊具kg0.0780.0673.23---0.034[第七十五章]拖拉机kg0.0280.0241.16---0.012[第七十五章]土地填埋kg136117-136117174估计运输t ●km8.687.7110.58.167.0210.40.38估计向空气的二氧化碳kg49.742.770.949.742.763.4- [36，74]一氧化碳kg0.0360.0310.0460.0360.0310.046- -[36]甲烷kg1.251.084.341.251.081.60- -[52]氮kg0.060.050.080.060.050.08- -[36]氮氧化物kg0.0330.0280.0580.0330.0280.042- [36，52]硫氧化物kg0.0130.0110.0610.0130.0110.016- [36，52]VOCskg0.0070.0060.0090.0070.0060.009- -[36]硫化氢kg0.730.630.930.730.630.93- -[36]氨kg1.611.392.061.611.392.06- -[36]一氧化二氮kg--0.128---- -[77]向土壤的镉G--0.102---- -[36]铬G--3.48---- -[36]铜G--24.34---- -[36]铅G--3.48---- -[36]汞G--0.063---- -[36]镍G--2.09---- -[36]锌G--48.7---- -[36]向水的硝酸kg--10.33---- -[36]磷kg--0.009---- -[36]回避产品电力千瓦时50.1643.3264.2250.1643.3264.22- [36，65，66]无机氮肥，如Nkg0.48------ 估计数无机磷肥，如P2O5kg2.292.292.29---- 估计数无机钾肥，如K2Okg-4.51----- 估计数自来水kg-5.56----- 估计数一辆30公里16吨的卡车J. Xie，X. Zhuge，X. Liu等人环境科学与生态技术16（2023）1002585þþþ××- ×-×-×表S6列出了每种方案的环境影响。如图 相对于当前情景，PR 1和PR2通常呈现较小的环境影响，而PR 3根据环境影响的类别显示出不同的结果（例如，对气候变化和富营养化的影响更大，但对土地利用和消散的水的影响较小）。与CT1- 200 CF和CT2- 200 CF相比，PR1和PR2分别下降了11.2%和38.4%，对土地用途的影响分别减少37.5%及50.0%（表S6）。然而，相对于CT3CF，PR3对气候变化和海洋富营养化的影响分别增加了132.7%和1273.0%（表S6）。如果仅从“产品“的角度来看例如，对淡水和陆地酸化的影响为每千克4.8摩尔氢当量PR1和PR2的每千克P 4.1 mol H当量，而只有0.1 CF的mol H当量/kg P（表S6）。对土地利用的影响分别为163.3、114.0和108.7点/kg P，对于PR1，PR2和PR3，而CF仅为22.7分/kg P（表S6）。然而，当考虑通过替换当前处理的影响时，P恢复方案（主要是PR1和PR2）是优越的。CT1和CT3引起的环境负荷很大，在某些影响下甚至高于PR1和PR3例如，CT1对土地利用的影响为238.0点/kg P，而PR1仅为163.3点/kg P。就对气候变化的影响而言，CT2的环境影响为77.4 kg CO2eq/kg P，而PR2的负担仅为49.9 kg CO2 eq/kg P，说明了取代当前处理的潜在环境效益。总体而言，尽管用回收的磷替代磷肥可能不是一种环境友好的选择，但如果考虑到当前处理的环境负担，大多数影响类别将获得净环境效益（图S2）。如图S2所示，正值（当PR> CTCF时）表示P恢复情景相对于当前情景的净环境负担，而负值（当PR CT CF时）表示P恢复情景相对于当前情景的净环境效益<当我们关注三个P回收情景时，我们发现PR3通常在大多数类别中具有最大的环境影响。例如，PR1和PR2对气候变化的环境影响没有很大差异（即， PR 1和PR 2分别为83.0和49.9 kg CO2 eq/kg P，远低于PR 3（255.9 kg CO2 eq/kg P）（图12）。 3;表S6）。这是因为在污泥扩散过程中产生了更多的N2O和CH4排放，这两种物质的温室效应都比CO2更强[87，88]。关于淡水富营养化影响，PR 1和PR 2可实现环境效益，价值为2.310- 3千克磷当 量/千克磷，8.410- 4 kgPeq/kgP;而环境负担将被施加通过PR3（1.1 × 10- 2 kg Peq/kg P）（图3;表S6）。使用Monte Carlo模拟获得环境影响的平均值、标准差、极值和中位数（表S7）。对于某些不确定性较低的影响类别 气候变化、淡水和陆地酸化），这种不确定性并没有改变环境负担或效益的总体性质。例如，结果表明，PR1对淡水和陆地酸化的影响的最小值为3.6mol H当量/kg P，最大值为6.8 mol H当量/kg P，导致范围为-26.5%至 38.8%与4.9 mol H当量/kg P的平均值相比（表S7）。对于某些具有高度不确定性的影响类别（例如，淡水富营养化，致癌效应），某些情况下的环境负担或效益特性（例如，PR2，CT 2）可能会因不确定性而改变。例如，与淡水富营养化的平均值为6.9 × 10- 4kgPeq/kgP，最大值为2.3 × 10-4kgPeq/kgP10-2千克磷当量这可能导致从环境效益到负担的转变（图3;表S7）。当使用标准差作为不确定性的判断标准时，与其他情景相比，PR 2中的不确定性对LCA结果的影响最大（图2）。 3）。图三. 不确定性的不同情景对环境和健康的影响。PR1-PR3：磷回收情景（鸟粪石、蓝铁矿和处理过的污泥）; CT1-CT3：当前处理（污泥处理和土地填埋，对应于磷回收情景）; CF：磷化肥施用。aeh：气候变化（a）、淡水和陆地酸化（b）、淡水富营养化（c）、海洋富营养化（d）、致癌影响（e）、臭氧层消耗（f）、土地使用（g）和消散水（h）的结果。条形图表示每种情景的环境影响值，零轴左侧为负值（对环境有利），右侧为正值（对环境有害）。误差条表示不确定性。Eq：当量; CTUh：人体毒性比较单位。J. Xie，X. Zhuge，X. Liu等人环境科学与生态技术16（2023）1002586- ×-××--þ--3.2.关键流程对三个P恢复情景的影响图4显示了不同工艺在确定环境影响方面的相对重要性（详细结果见表S8）。我们将这些过程分为AD（热电联产），脱水，运输，污泥处理，能源回收，资源替代和其他操作。关于气候变化影响（图4a），AD贡献了PR1环境负担的72.5%和PR2环境负担的63.2%。对于PR3，AD和污泥处置的贡献相似，分别占总影响的54.9%和60.9%。对于PR1和PR2，由于电力恢复，CO2 eq/kg P对气候变化的影响（图1）。 4 a;表S8）。就对生态系统质量的影响而言，大多数负面影响发生在剩余污泥的处置过程中（图4b和d）。对淡水和陆地酸化的主要影响（图4 b）是由污泥处置造成的，主要是由于释放的氨。 对于淡水和海洋富营养化（图。 4 c和d），观察到PR 3的影响最大，其次是PR 2和PR 1。污泥的土地施用会导致P、N的淋溶和径流，对PR 3的影响较大。对于淡水富营养化，其他操作（例如，WASSTRIP®/增稠、降水和土地施用）的影响很大，特别是PR2，占环境负担的62.6%。污泥处理过程中硝酸盐（NO3-）的排放是造成污泥沉降的一个重要因素富营养化总氮的很大一部分可能最终会被-以硝酸盐的形式转移到地下水和地表水中（Hansen等人，2006年;[72]。 能源回收和资源替代显著抵消了PR 1和PR 2中淡水富营养化的环境负担，分别提供了以下环境效益：1.310- 2和1.910- 2 kg Peq/kg生物可利用P（图4c;表S8）。对于致癌作用（图）。 4 e），重金属污染物释放到土壤中造成负面影响。在三种磷恢复情景中，PR3的致癌效应最高（高达1.1 10- 5 CTUh/kg P），主要发生在污泥处置过程中。对臭氧层消耗（图4f）与甲烷排放有关。我们发现，这些影响与PR1和PR3的脱水和污泥处置阶段以及PR2的其他操作密切相关。对于土地利用和消散水的影响（图4g和h），大多数负面影响与PR1和PR3的脱水和污泥处置以及PR2的其他操作有关。在PR1中，脱水的影响为144.5点/kg P，污泥处置的影响为164.0点/kg P。在PR2中，其他手术的影响为247.0分/kg P。然而，通过能源回收和资源替代，可以在土地利用（PR1和PR3每千克磷266.2至457.9点）和消散水（每千克磷10.4至21.2立方米水当量）方面获得环境效益（图4g和h;表S8）。3.3.生命周期成本分析PR1和PR3的内部成本范围为87.2 - 159.9 CNY/kg P，远高于CF的内部成本（8.2 CNY/kg P）（表2）。然而，当考虑到当前的治疗时，PR和CT之间在内部成本方面的差距可以大大缩小（表2）。对于PR1，内部成本估计为-每公斤磷的成本分别为101.5和136.1 CNY，而每公斤磷的成本分别为93.6和 122.7 CNYPR2的内部成本为133.5~ 159.9 CNY/kg P，CT2的内部成本为86.7~ 102.2 CNY/kg P，PR3的内部成本为102.2 ~ 102.2CNY/kg P(87.2e121.9 CNY/kg P）低于CT3 CF（115.7e158.6 CNY/kg P），主要原因是PR3中未计入污泥填埋成本。对于磷回收方案，大部分内部成本发生在操作过程中，而运输成本相对较低（3.5至 6.1 CNY/kg P）（表2）。无论P回收方案，能源消耗通常是负责大部分的运营成本（34- 48%）。此外，由于不是所有的污泥都可以再利用，剩余污泥的处置占运营成本的28至40%。然而，当考虑到潜在的效益（能源回收和资源替代）时，我们发现PR1（59.1 e 79.2 CNY/kg P）和PR 2（76.5 e91.6 CNY/kg P）的净成本分别为见图4。三种磷回收情景下不同过程对环境和人类健康影响的贡献。PR1-PR3：磷回收方案（鸟粪石、蓝铁矿和处理污泥）。aeh：气候变化对环境和人类健康的影响（a）、淡水和陆地酸化（b）、淡水富营养化（c）、海洋富营养化（d）、致癌效应（e）、臭氧层消耗（f）、土地使用（g）和消散水（h）。不同的颜色条代表不同的过程（分别为厌氧消化、脱水、运输、污泥处理、能源回收、资源替代和其他操作）。 其他操作包括WASSTRIP®/增稠、沉淀、土地应用和其他工艺。零轴左侧的区域表示环境效益;零轴右侧的区域表示环境负担。Eq：当量;CTUh：人体毒性比较单位。J. Xie，X. Zhuge，X. Liu等人环境科学与生态技术16（2023）1002587þ--þþ--þ表2不同情况下的内部成本及收益。场景业务费用运输费用内部成本化学品能源处置能源资源MinMaxPR11 kg生物有效磷37.4e 50.215.0e 20.024.9e 33.420.5e27.53.7e 5.0101.5e 136.130.0e 40.212.4e16.759.179.2CNY公关21 kg生物有效磷34.5e 41.351.9e 62.224.7e 29.618.8e22.63.5e 4.2133.5e 159.927.6e 33.029.4e35.376.591.6CNY中pr31 kg生物有效磷39.2e 54.87.7e 10.730.8e 43.05.2e 7.24.4e 6.187.2e 121.937.5e 52.410.6e14.839.154.7CNYCT11 kg生物有效磷31.9e 42.89.2e 12.320.3e 27.220.5e27.53.5e 4.785.4e 114.530.0e 40.20.055.474.3CNYCT21 kg生物有效磷29.4e 35.28.5e 10.118.6e 22.318.8e22.63.2e 3.878.5e 94.027.6e 33.00.050.960.9CNYCT31 kg生物有效磷39.2e 54.811.5e 16.126.9e 37.525.6e35.94.3e 6.1107.5e 150.437.5e 52.40.070.097.9CNYCF1 kg生物有效磷- -一种----8.2a--8.2aCNYa开采磷矿石生产和使用1公斤生物可利用磷的成本。与 CT1 和 CT2 的 净 成 本 分 别 为 63.6 和 82.5 CNY/kg P 和 59.1 和 69.1CNY/kg P接近，而PR3的净成本为39.1和54.7 CNY/kg P，远低于CT3(78.2e106.1 CNY/kg P）。与现行标准相比，PR1（PR1：59.1 e79.2CNY/kg P CT1）和PR 3（PR 3：39.1 e54.7元/kg P CT1）均显著降低（ P <0.01），而PR 3（PR 1： 63.6e82.5元/kgP CT 1）和PR3（PR3：39.1e54.7元/kg P CT 1）均显著降低（P < 0.01）。<<每公斤磷CT3净现值：每公斤磷78.2至 106.1 CNY，即

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