1)分析方法。利用LCC评价方法对其所从事活动全过程的成本进行评价，综合考虑各污泥处理处置路线，将构建的模型应用到典型污泥处理处置路线差异化成本核算中，以投资成本、运行成本和运输成本量化典型污泥处理处置路径的内部成本，分析典型市政污泥处理处置路径的经济性。

市政污泥处理处置成本主要由污泥处理处置阶段发生的投资成本、运行成本、污泥运输成本3个部分构成，具体见式(1)~式(3)。

式中：C为单位成本， (元·t⁻¹) ；C_i为单位投资成本， (元·t⁻¹) ；C_r为单位运行成本， (元·t⁻¹) ；C_t为单位运输成本， (元·t⁻¹) 。

式中：I为污泥投资成本， (元·t⁻¹) ；i为折旧率 (4%) ；n为预计使用寿命 (20 a) 。

式中：T为单位距离运输成本， (元· (t·km) ⁻¹) ；S为运输路程， (km) 。

污泥为特殊固体废物，需特殊箱体货车运送，含水率为80%的污泥运输价格取0.65元· (t·km) ⁻¹。一般地，从污水处理厂到污泥处理中心的运输距离为50 km。

2)数据质量评估。数据质量评估主要从6个维度对其进行分析，分别是数据获取方法、数据提供者的独立性、数据代表性、数据时效性、地理关联度、技术关联度。数据质量的评估矩阵如表1所示。表中分数越低代表数据质量越高，反之，分数越高代表数据质量越低。

3)功能单位。将1 t湿污泥 (含水率80%) 作为功能单位。

4)系统边界。市政污泥土地利用和建材利用典型处理处置路线 (R1-R7) 和市政污泥处理处置生命周期核算边界如图1所示。R1-R4为土地利用路线，其中，R1为餐厨协同厌氧消化-林地利用路线，R2为餐厨协同厌氧消化-园林利用路线，R3为好氧发酵-林地利用路线，R4为好氧发酵-园林利用路线；R5-R6为建材利用路线，其中，R5为砖窑协同制砖路线，R6为水泥窑协同制水泥路线；R7为传统热干化-焚烧路线。

5)市政污泥性质。市政污泥是污水处理的副产物，除含有大量水分之外，还富集了污水中的重金属、有机污染物等有害物质以及有机质、N、P等营养物质，既对环境有危害性，也具备资源化利用的潜力。与发达国家不同，我国的市政污泥产量大、低有机质、高含沙量，具体性质见表2。

6)生命周期清单。生命周期清单数据基于以下数据和假设。

厌氧消化：工艺流程为高温热水解-餐厨协同厌氧消化-深度脱水，参考镇江餐厨协同厌氧消化一期项目。

焚烧：单独焚烧过程中污泥焚烧产生的热量可以使其自持燃烧，不需添加额外燃料。

土地利用：污泥土地利用路线包含污泥产品从污泥处置中心运输到土地的过程，假设污泥处置中心运输到林地距离为50 km，污泥处置中心运输到园林距离为25 km。典型市政污泥处理处置生命周期清单见表3。

利用敏感性分析方法，以产业布局、土地利用季节性及建材产业生产波动作为关键因素，计算其变化对污泥处理处置的影响程度，并其与污泥处理处置成本的动态响应机制。敏感度计算具体见式(4)。

式中：O_m为第m种未达标的生命周期成本结果指标值；I_n为第n种过程清单数据值 (或原始数据值) 。当I_n变化时，O_m也相应地变化，S_mn即为I_n对O_m的敏感度。S_mn越大，即敏感性系数越高，项目成本对该不确定因素敏感程度越高。

1)工艺单元成本。结合文献[23-29]和实地调研，并利用式(2)和式(3)计算得到了市政污泥各工艺单元的成本，见表4。

污泥处理处置各工艺单元成本的数据质量评估结果见表5。数据质量评估结果显示，各数据的平均值为1.33~2，数据质量较好。

2)经济效益。餐厨协同厌氧消化-土地利用：以镇江市餐厨废弃物及生活污泥协同处理项目一期为例，该项目生物碳土产生量41 t·d⁻¹，碳土、苗木每年收入200×10⁴元，折合每吨污泥21元。产沼气1×10⁴ m³·d⁻¹，每日可向市政燃气管网输送成品天然气2 800 m³，天然气营业收入24元·t⁻¹。油脂销售收入2 000×10⁴元·a⁻¹，折合210元·t⁻¹。产生经济效益合计255元·t⁻¹。

好氧发酵-土地利用：经过好氧发酵后，每吨污泥可以产生0.5 t基质土，产生效益100元·t⁻¹。

砖窑协同处置：每吨污泥干化焚烧后可以制造砖120块，售价78元。

水泥窑协同处置：污泥在水泥窑焚烧后灰渣直接作为无机原料用于生产水泥，每吨污泥大约可生产水泥0.06 t，售价24元·t⁻¹ (1 t湿污泥产生灰渣0.06 t) 。市政污泥处置经济效益见表6。

3)成本分析。市政污泥处理处置各路径成本见图2。从图2可以看出，污泥协同制砖 (R5) 的生命周期成本最低，为123元·t⁻¹。餐厨协同厌氧消化-林地利用 (R1) 的生命周期成本最高，为523元·t⁻¹。这是由于污泥厌氧消化工艺较复杂，导致前期投资成本及运行成本都较高，且餐厨垃圾的协同处置进一步提高了该路径的生命周期成本。同时，厌氧消化-土地利用路线的经济效益也最高，为255元·t⁻¹。这主要由于污泥厌氧消化路线的产品多样，与其他固体废弃物如餐厨垃圾协同，不仅增加了路线的稳定性、容错性，也提高了产品产量和经济效益^[30]。单独焚烧无经济效益，其次为水泥窑协同处置，为24元·t⁻¹。

综合来看，土地利用路线成本高效益高，同时具有容错性较高、有能量回收单元和环境友好的优点，而建材利用成本低效益也低。综合考虑成本、经济效益以及环境友好原则，市政污泥处理处置建议土地利用为主，建材利用为辅。但具体应用到城市，还是需要因地制宜，在已有设施和产业情况的基础上进行处理处置路线制定。

1)产业布局敏感性。基于敏感性分析方法，对产业布局以及土地利用季节性、建材产业生产波动等关键因素进行了市政污泥生命周期成本敏感性分析。

产业布局敏感性分析路线见图3。产业布局主要受运输成本和处理处置成本影响。运输成本由污泥运载量和运输距离决定，污泥含水率是污泥处理处置的一个关键指标。因此，有必要分析污泥含水率和运输距离对污泥处理处置成本的影响趋势。

以合肥某污泥厌氧消化项目为例分析污泥含水率和运输距离对污泥处理处置成本的影响趋势。该项目投资成本为1.5×10⁸元，城市污泥日处理量约为600 t，经过厌氧消化产生沼渣约300 t，离心脱水后的湿沼渣含水率约为78%，进一步经干化后形成的干沼渣含水率可降至5%。以含水率80%污泥计，污泥干化的热耗为2 940~4 200 kJ·kg⁻¹，电耗为0.04~0.90 (kW·h) ·kg⁻¹。若以每吨蒸汽价格190元计，每降低1%含水量，需要蒸汽0.016 t，每吨蒸汽190元，折合污泥干化运行成本3.04元·t⁻¹。干化后含水率上限取决于各污泥利用路线含水率限值，见表7。

对于土地利用路线，假设污水处理厂到污水处理处置中心的距离为S₁，污水处置中心到土地的距离为S₂。假设园林利用时S₁+S₂=50 km，林地利用时S₁+S₂=100 km。对于建材利用路线，假设污水处理厂到污水处理处置中心的距离为S₁，S₁≤50 km。生命周期成本计算具体见式(5)~式(7)。

式中：C为单位成本， (元·t⁻¹) ；C’为未考虑干化运行成本和污泥运输成本的单位成本，元·t⁻¹。

式中：R为湿污泥干化运行成本， (元·t⁻¹) ；M为污水处理厂处理后污泥含水率，%。

式中：C_t1为污水处理厂到污泥处理处置中心的运输成本， (元·t⁻¹) ；C_t2为污泥处理处置中心到土地的运输成本， 元·t⁻¹。

各处置路线产业布局敏感性分析结果如图4所示。综合来看，污泥处置阶段脱水程度越低，则污泥的处置成本越低。对于土地利用路线，在湿污泥总量相同的情况下，虽然脱水程度越低意味着更大的运载量及更高的运输成本，但并不会影响总成本随脱水程度变化的趋势。对于建材利用路线，由于只有污水处理厂到污泥处置处置中心这一段运输距离，在污泥含水率一定的情况下，二者距离越近成本越低。

总的来说，在保证污泥处置含水率达标的前提下，污泥含水率越高，则成本越低；在总运输距离一定的情况下，污泥处理处置中心离污水处理厂越近，则成本越低。

2)土地利用季节性、建材产业生产波动敏感性分析。由于污泥土地利用消纳量随季节波动、建材利用消纳量随建材市场需求量波动，污泥产品需要在销售淡季进行临时储存，这主要影响了项目前期设计占地及厂房建设部分的费用，从而导致项目初始投资成本增加。投资成本与污泥产品临时储存量关系具体见式(8)~式(9)。

式中： $ {C}_{i} $ 为单位投资成本，元·t⁻¹； $ {C}_{i1} $ 为项目投资成本，元； $ {C}_{\mathrm{i}2} $ 为污泥产品临时储存投资成本，元；N₁为污泥处置规模，t。

式中：N₂为污泥产品临时储存仓库面积，m²；M为单位面积仓库建设成本， 元·m⁻²。

以镇江市餐厨污泥协同处理一期项目、九江市餐厨污泥协同处理项目、重庆万州污泥无害化处理及资源化利用项目、日照市超高温好氧发酵项目、曲阜中联水泥窑无害化协同处置污泥项目以及广州市珠江水泥有限公司污泥干化协同处置工程为例^[35]，探究了污泥土地利用季节性、建材产业生产波动导致的污泥处置成本波动趋势。

镇江市餐厨污泥协同处理一期项目的污泥处理处置方式为餐厨协同厌氧消化，项目总投资1.65×10⁸元，日处理综合有机废弃物共计260 t，其中餐厨垃圾140 t、城市污泥120 t，主要污泥产品为沼气、液体有机肥以及生物炭土等。重庆市丰都县规模化生物能源工程的污泥处理处置方式为厌氧消化，项目总投资1.01×10⁸元，日处理综合有机废弃物共计500 t，其中餐厨垃圾100 t、城市污泥100 t，主要产品为沼气、液体有机肥以及固体有机肥，1年污泥固、液体产品约6×10⁴ t。重庆市万州污泥无害化处理及资源化利用项目的污泥处理处置方式为高温好氧发酵，项目投资7 200×10⁴元，处理规模200 t·d⁻¹湿污泥 (含水率80%) ，1年污泥产品约5×10⁴ t。日照市超高温好氧发酵项目总投资3 000×10⁴元，日处理能力120 t·d⁻¹湿污泥 (含水率80%) ，主要污泥产品为有机肥。曲阜中联水泥窑无害化协同处置污泥项目总投资1.62×10⁷元，设计利用曲阜中联2条日产2 500 t旋窑生产线处理污泥，现阶段共接纳曲阜市2座污水处理厂的污泥，日处理量为40~50 t·d⁻¹。广州市珠江水泥有限公司污泥干化协同处置工程投资约3 000×10⁴元，依托熟料生产线规模为5 000 t·d⁻¹，污泥处理设计规模为300 t·d⁻¹。考虑到水泥易受潮变质，干燥环境下保质期一般为2~3个月，潮湿环境下一般不超过15 d，敏感度计算中水泥临时储存量按2个月计。6个项目污泥处置成本对污泥临时储存量的敏感度见图5及表8。

综合来看，水泥窑协同处置路线的成本对污泥产品临时储存量的敏感度最低。主要原因是由于水泥特性易受潮，不宜长期储存，其临时储存时间不应超过3个月，并且与土地利用产品 (有机肥等) 相比水泥产品密度较大，因此大幅降低了临时储存厂房建设的投资成本。同时，对比两个水泥窑协同处置项目，发现成本和敏感度变化较大。这是由于原水泥窑生产线和协同处置工艺不同，水泥窑协同处置工程的投资成本和处置规模会有较大波动。曲阜中联水泥窑无害化协同处置污泥项目工艺流程为含水率80%的污泥直接进入水泥窑焚烧，焚烧后灰渣直接作为无机原料用于生产水泥，导致污泥处理规模小，设计规模100 t·d⁻¹，实际仅有50 t·d⁻¹。而广州市珠江水泥有限公司污泥干化协同处置工程采用深度脱水-电热干化-水泥窑技术路线，污泥处理规模可达300 t·d⁻¹，降低了成本和敏感度。因此，对于建材利用路径，污泥处置规模较小的工程无法全量处置整座城市的污泥，一般是作为污泥处置项目的补充，可以不设置临时储存厂房；而污泥处置规模较大的工程可以考虑设置产品临时储存厂房，但受到产品储存时间限制，面积不宜设置过大。

对于土地利用路线，厌氧消化项目污泥对污泥产品临时储存量较不敏感。这可能由于厌氧消化项目产品丰富且沼气产品占比较大，固液体产物占比较小，因此所需储存空间少，从而导致污泥处置成本对污泥产品临时储存量较不敏感。重庆市厌氧消化项目处置成本在4个污泥处置项目中最低，这可能由于重庆市丰都县规模化生物天然气工程是一个综合性生物质能源工程，综合处理有机废弃物包括餐厨垃圾、城市污泥以及尾菜、畜禽粪污、秸秆等有机垃圾，处理规模大，降低了每吨污泥的处置成本。而2个好氧发酵项目处置成本较高，虽然两者总投资成本均显著低于厌氧消化项目，但污泥处置规模小，无法综合协同处理多种有机废弃物 (例如餐厨垃圾、污泥协同处置) ，导致污泥单位处置成本升高。并且由于好氧发酵项目处置废弃物类型单一，污泥产品中有机肥料占比大，好氧发酵项目成本对污泥产品临时储存量敏感。一旦污泥产品消纳端产生需求波动，污泥产品临时储存量也会迅速波动。因此，对于好氧发酵项目，污泥产品临时储存仓库的设置虽然增加了项目前期的投资成本，但有一定必要性。

1)典型市政污泥的处理处置路径中，土地利用路径生命周期成本为310~523元·t⁻¹，经济效益为100~255元·t⁻¹，具有成本与效益并存、容错性较高、有能量回收单元和环境友好的特点；建材利用的生命周期成本为123~238元·t⁻¹，经济效益为24~78元·t⁻¹。

2)综合考虑成本、经济效益以及环境友好原则，市政污泥处理处置路线建议以土地利用为主，建材利用为辅。但落实到具体城市时需要因地制宜，在已有设施和产业情况的基础上进行处理处置路线制定。

3)在保证污泥处置含水率达标的前提下，污泥含水率越高，成本越低；在总运输距离一定的情况下，污泥处理处置中心离污水处理厂越近，成本越低。

4)水泥窑协同处置项目和厌氧消化-土地利用项目的污泥处置成本对污泥产品临时储存量的敏感度较低，为11.6%~28.6%，故不建议设置较大的储存仓库；好氧发酵-土地利用项目的污泥处置成本对污泥产品临时储存量的敏感度较高，超过30%，故有必要设置储存仓库以稳定成本波动。