Évaluation de l'impact du cycle de vie et évaluation du coût du cycle de vie pour les stations d'épuration centralisées et décentralisées en Thaïlande

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 14540 (2022) Citer cet article

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Cette recherche étudie la rentabilité de quatre scénarios de traitement des boues pour les stations d'épuration centralisées (C) et décentralisées (D) en utilisant l'évaluation des coûts du cycle de vie (LCCA). Les impacts et les coûts environnementaux sont quantifiés par Stepwise2006. L'option de construction de station d'épuration la plus viable sur le plan environnemental et financier pour Bangkok, Thaïlande (2022-2031) est déterminée en termes de LCCA et de valeur actuelle nette (VAN). Les coûts environnementaux des scénarios de traitement D sont inférieurs à ceux des scénarios de traitement C. Les coûts environnementaux totaux des scénarios d'engrais C et D sont inférieurs à ceux des scénarios d'assèchement C et D. Le cash-flow net par unité fonctionnelle des C-STEP est supérieur à celui des D-STEP. Le scénario engrais C est le scénario de traitement le plus viable écologiquement et économiquement en raison du plus faible déficit en LCCA (−5,58 THB2020 par m3 d'effluent traité). Le compostage doit donc être adopté pour le traitement des boues. L'option de construction de station d'épuration la plus viable sur le plan environnemental et financier est l'option I (construire quatre stations d'épuration C en 10 ans) en raison du plus faible déficit LCCA (−19925 millions THB2020) et de la plus petite perte financière (VAN = −6309,96 millions THB2020). Essentiellement, l'administration locale de la capitale devrait adopter l'option I comme ligne directrice dans la formulation de la politique de gestion des eaux usées 2022-2031.

La croissance rapide de la population et l'urbanisation contribuent à accroître la demande de collecte et de traitement des eaux usées. En zone urbanisée, les eaux usées ménagères sont collectées et traitées dans une station d'épuration centralisée (C) ou décentralisée (D). La gestion des eaux usées C implique généralement de vastes réseaux d'égouts, un système de collecte des eaux usées complexe et efficace, une technologie de traitement standard et une efficacité de traitement élevée. Pendant ce temps, dans la gestion des eaux usées D, les eaux usées ménagères sont collectées et traitées près de la source à l'aide de sous-systèmes modulaires, ce qui rend inutile la construction de réseaux d'égouts complexes, ce qui améliore la flexibilité du système1.

Un certain nombre de facteurs influencent la décision d'investissement entre les systèmes de gestion des eaux usées C et D, par exemple, l'approvisionnement du réseau d'égouts, les possibilités d'utilisation des terres, la disponibilité de personnel qualifié et les capacités financières et techniques2. En conséquence, dans de nombreux pays en développement, compte tenu de la contrainte financière, la gestion des eaux usées D est considérée comme une alternative économiquement viable à la gestion des eaux usées C.

Les coûts de construction et d'exploitation des systèmes de traitement des eaux usées D varient considérablement en fonction du nombre et de la disposition des sous-systèmes modulaires. En outre, le coût total du système de traitement D équipé de grands sous-systèmes modulaires est généralement inférieur à celui du système de traitement des eaux usées C, en raison des besoins d'exploitation et de maintenance inférieurs du système de traitement D. De plus, les sous-systèmes modulaires D bien conçus possèdent un avantage de coût par rapport à la gestion des eaux usées C3.

Life cycle thinking focuses on the environmental and socio-economic impacts of a product or service through the entire lifecycle (2022)." href="/articles/s41598-022-18852-y#ref-CR4" id="ref-link-section-d90746348e369"> 4. L'analyse du cycle de vie (ACV) se concentre normalement sur les impacts environnementaux, par exemple la toxicité humaine, l'écotoxicité, le réchauffement climatique, l'eutrophisation et l'épuisement des ressources, et se compose de quatre étapes : (1) définition des limites du système, de l'unité fonctionnelle et des hypothèses, (2) inventaire du cycle de vie (ICV), (3) évaluation de l'impact du cycle de vie (ICL) et (4) interprétation5,6. Pour l'impact économique, le coût du cycle de vie (LCC) prend en compte le flux de trésorerie net, c'est-à-dire les sources de revenus et de dépenses, tandis que l'évaluation du coût du cycle de vie (LCCA) prend en compte le LCC et les coûts environnementaux7.

Les études ACV existantes qui intègrent le concept de coût du cycle de vie (LCC) sont répertoriées dans le tableau 1. Essentiellement, les études existantes se concentrent principalement sur les systèmes centralisés de traitement des eaux usées, par exemple, Awad et al.8, Tabesh et al.9, Polruang et al.10, Bertanza et al.11. Pendant ce temps, Lorenzo-Toja et al.12, Lorenzo-Toja et al.13 ont étudié les systèmes de traitement des eaux usées C et D en termes d'ACV et de LCC.

Cependant, il n'existe aucune recherche qui étudie comparativement les systèmes de traitement des eaux usées C et D en utilisant l'ACLC. Cette recherche actuelle est donc la première qui applique le concept LCCA pour étudier de manière comparative la gestion des eaux usées C et D.

Plus précisément, les objectifs de cette recherche sont : (1) d'étudier de manière comparative les impacts et les coûts environnementaux par ACV et le rapport coût-efficacité par LCCA des systèmes de traitement biologique des eaux usées C et D selon quatre scénarios de traitement des boues (déshydratation C, engrais C, déshydratation D, engrais D) ; et (2) déterminer le scénario de traitement des boues le plus rentable avec les impacts environnementaux les plus faibles et le flux de trésorerie net le plus élevé. En outre, cette étude détermine également l'option de construction de station d'épuration la plus optimale sur le plan environnemental et financier pour la capitale thaïlandaise Bangkok entre 2022 et 2031 en ce qui concerne la LCCA et la valeur actuelle nette.

La figure 1 montre le cadre de recherche global et la méthodologie des quatre scénarios de traitement des boues et des quatre options de construction de station d'épuration.

Le cadre de recherche global et la méthodologie de (A.) quatre scénarios de traitement des boues et (B.) quatre options de construction de station d'épuration.

La limite du système est celle du cycle de vie du berceau à la tombe, englobant la construction, la collecte et le transport des eaux usées par pipeline vers les stations d'épuration, l'exploitation du traitement, l'entretien du système et la gestion des boues. La limite du système exclut la démolition de l'usine en raison de l'indisponibilité des données spécifiques à la Thaïlande. L'unité fonctionnelle (UF) est un mètre cube (m3) d'effluent traité. L'effluent répond aux exigences des normes d'effluents de l'organisme de réglementation du pays23. Les données sur les caractéristiques des affluents et des effluents appartiennent aux années 2016-2017.

Bangkok compte actuellement huit stations d'épuration centralisées (c.-à-d. Bangsue, Chatuchak, Chongnonsi, Dindaeng, Nongkaem, Rattanakosin, Sipraya et Thungkru) et 12 stations d'épuration décentralisées (c.-à-d. Bangbua, Bangna, Bonkai, Huai-khwang, Hua-mark, Khlong Chan, Khlong Toei, RamIntra, Ro mKlao, ThaSai et Tungsonghong I et II).

La figure 2 montre deux scénarios de traitement centralisé (C) des boues : scénarios de déshydratation C et de traitement avec engrais C (décomposition) et deux scénarios de traitement décentralisé (D) des boues : scénarios de déshydratation D et traitement avec engrais D (décomposition).

Données d'inventaire moyennes des scénarios de traitement des boues centralisés et décentralisés : C-déshydratation, C-engrais, D-déshydratation et D-engrais.

The 2016–2017 average inventory data of the centralized (i.e., C-dewatering and C-fertilizer) and decentralized sludge treatment scenarios (D-dewatering and D-fertilizer) are also respectively provided in Fig. 2 and Table SI-1 of Supplementary Information (SI) (2018)." href="/articles/s41598-022-18852-y#ref-CR24" id="ref-link-section-d90746348e1529"> 24. Dans l'analyse, cette étude se concentre sur les huit stations d'épuration centralisées existantes et sept (sur 12) stations d'épuration décentralisées en raison soit de la fermeture temporaire des stations d'épuration décentralisées restantes pour rénovation, soit d'un manque de données. La capacité moyenne des stations d'épuration centralisées et décentralisées est respectivement de 139 000 et 2 357 m3 par jour. La durée de vie utile des systèmes de la station d'épuration et du réseau d'égouts est supposée être de 30 ans.

Les émissions atmosphériques sont calculées conformément aux directives du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat et de l'Environmental Protection Agency des États-Unis25,26. Pour les stations d'épuration centralisées, les boues en tant que coproduit du traitement des eaux usées sont digérées de manière anaérobie pour le biogaz et décomposées pour l'engrais. Parallèlement, pour les stations d'épuration décentralisées, les boues sont traitées par déshydratation pour les déchets organiques secs. En raison de l'indisponibilité des données, l'opération de digestion anaérobie est exclue de cette étude.

La déshydratation est un procédé mécanique permettant de séparer les parties solides des parties liquides afin de réduire la teneur en humidité des boues27. Dans cette étude, toutes les stations d'épuration centralisées et décentralisées sont équipées du système d'épaississement permettant d'éliminer l'humidité des boues jusqu'à 3 %27. Après épaississement, pour le traitement centralisé des eaux usées, les boues sont transportées par camion vers la station d'épuration de Nongkeam pour être converties en biogaz et en engrais (c'est-à-dire en décomposition). Pendant ce temps, pour le traitement décentralisé des eaux usées, les boues sont séchées au soleil et utilisées pour remplir le terrain (c.-à-d. déshydratation).

In the decomposition, 70% sludge and 30% organic matter are composted by the windrow method to improve the quality of compost (2018)." href="/articles/s41598-022-18852-y#ref-CR24" id="ref-link-section-d90746348e1562">24. Selon Seleiman et al28, les boues contiennent 25,77, 12,98 et 3,40 g d'azote, de phosphore et de potassium par kg de matière sèche.

Cette recherche actuelle s'appuie sur la modélisation conséquentielle LCI. Pour la déshydratation, les boues sont utilisées pour remplir le terrain, tandis que les boues sont utilisées comme substitut aux engrais chimiques pour la décomposition.

LCI de quatre scénarios de traitement des boues (déshydratation C, engrais C, déshydratation D, engrais D) sont évalués les impacts environnementaux à l'aide de Stepwise2006 de SimaPro basé sur la base de données ecoinvent. Le tableau SI-2 du SI fournit les détails des catégories d'impact médian dans la méthode Stepwise2006. Cette recherche porte sur quatorze impacts environnementaux, y compris la toxicité humaine (cancérogènes), la toxicité humaine (non cancérigènes), l'écotoxicité aquatique, l'écotoxicité terrestre, le réchauffement climatique (fossiles), les matières organiques respiratoires, les inorganiques respiratoires, l'ozone photochimique, l'acidification, l'eutrophisation aquatique, l'eutrophisation terrestre, l'occupation de la nature, les énergies non renouvelables et l'extraction minérale. Tous les impacts environnementaux sont regroupés en trois catégories de dommages, à savoir les impacts sur l'écosystème, le bien-être humain et l'épuisement des ressources. De plus, l'impact sur l'écosystème est classé en impacts atmosphériques, lithosphériques et hydrosphériques.

The environmental costs are determined by Stepwise monetary weighting factors that detail in Table SI-3 of SI29,30 and converted into the year 2020 Thai currency (THB2020) (2020)." href="/articles/s41598-022-18852-y#ref-CR31" id="ref-link-section-d90746348e1594">31 en utilisant la parité de pouvoir d'achat (PPA) (c'est-à-dire, PPAUS$2002 et PPATHB2002) et l'indice déflateur du produit intérieur brut (PIB) de la Thaïlande de 2002 et 2020. Les détails de la conversion des devises sont fournis dans le tableau SI-4 du SI.

Selon ISO14044:20065, l'analyse de sensibilité a pour objectif d'évaluer la fiabilité des résultats finaux. Premièrement, la consommation d'électricité est le principal contributeur des impacts environnementaux32, tous les scénarios de traitement des boues (déshydratation C, engrais C, déshydratation D, engrais D) sont ainsi supposés réussir à réduire la consommation d'électricité de 10 %, 20 % et 30 %. En outre, les preuves montrent que le choix de la méthode LCIA influence les résultats en matière d'impact environnemental33. En conséquence, cette recherche effectue également l'analyse de sensibilité des quatre scénarios de traitement des boues (déshydratation C, engrais C, déshydratation D, engrais D), avec une consommation d'électricité réduite de 10 %, 20 % et 30 %, en utilisant la ligne de base CML-IA et les méthodes ReCiPe au niveau médian, en plus de Stepwise2006.

In the LCCA, the source of revenue (or cash inflow) is the sale of decomposed sludge fertilizer which is priced at 2 THB/kg. For the expenditures (or cash outflow), the construction costs, including the costs of collection system, treatment plant, and dewatering system, are gleaned from publicly available data and prior publications34,35,36. The operation and maintenance (O&M) costs include the costs of electricity, water supply, chemical reagents, sludge treatment, and administrative overheads, e.g., wage, management fee (Department of Drainage and Sewerage (2018)." href="/articles/s41598-022-18852-y#ref-CR24" id="ref-link-section-d90746348e1638">24.

The construction and O&M costs are converted into the 2020 Thai baht (THB2020) based on the purchasing power parity (PPP) and gross domestic product (GDP) deflator index (2020)." href="/articles/s41598-022-18852-y#ref-CR31" id="ref-link-section-d90746348e1647">31. La PPA et l'indice déflateur du PIB sont utilisés pour réconcilier les différences entre les trois monnaies (USD, EUR et baht thaïlandais) et plusieurs périodes.

L'ACCV de quatre scénarios de traitement des boues (déshydratation C, engrais C, déshydratation D, engrais D) implique leurs entrées et sorties de trésorerie respectives et les coûts environnementaux. Dans cette recherche, le scénario de traitement des boues le plus rentable possède le plus grand surplus de LCCA ou le plus petit déficit de LCCA.

The current total capacity of the centralized and decentralized WWTPs in the capital Bangkok is 1,112,000 and 25,000 m3 per day, respectively. The new centralized WWTP in Minburi district is currently under construction and expected to be complete in 2022, with the maximum wastewater treatment capacity of 10,000 m3 per day. In 2021, all the existing WWTPs combined are capable of treating only 68.33% of Bangkok's municipal wastewater, given the per-capita daily wastewater generation of 0.2 m3 (2017)." href="/articles/s41598-022-18852-y#ref-CR37" id="ref-link-section-d90746348e1670">37 et la population de 8,39 millions38.

By 2027, the population of Thailand's capital Bangkok is projected to be 8.48 million, with the wastewater generation of around 1.70 million m3 per day. According to Department of Drainage and Sewerage (2018)." href="/articles/s41598-022-18852-y#ref-CR24" id="ref-link-section-d90746348e1683">24,Japan International Cooperation Agency34, it takes two years to construct a centralized WWTP at the cost of 3358.27 million THB2020; and one year for a decentralized WWTP at the cost of 118.95 million THB2020. An annual budget of around 4500 million THB2020 is set aside for the construction of new WWTPs (Department of Drainage and Sewerage (2018)." href="/articles/s41598-022-18852-y#ref-CR24" id="ref-link-section-d90746348e1698">24.

Compte tenu des contraintes budgétaires et des limites de capacité des stations d'épuration, l'administration métropolitaine de Bangkok (BMA) devrait opter pour un nombre optimal sur le plan environnemental et économique de futures stations d'épuration centralisées et décentralisées qui correspondent à la demande et à l'offre de traitement des eaux usées municipales d'ici 2031. , et IV).

In finance, net present value (NPV) is used in capital budgeting and investment planning to determine the profitability of an investment project. Mathematically, NPV is the present value of the future cash flows, discounted at the required rate of return, minus the initial investment. In this research, the discount rate or required rate of return is 10%, given that the discount rate of public infrastructure projects in developing countries is around 10%39. For the planned WWTPs to be constructed in the capital Bangkok, the sources of revenue are fee from wastewater treatment and sale of decomposed sludge fertilizer, while the expenditures include the O&M and environmental costs, excluding the construction cost since the WWTPs are public infrastructure projects funded from state coffers. The wastewater treatment fee is 2 THB2020 per m3 wastewater (2020)." href="/articles/s41598-022-18852-y#ref-CR40" id="ref-link-section-d90746348e1716">40. Cette étude suppose également que la BMA pourrait percevoir 80 % de la redevance sur les eaux usées traitées.

La figure 1 montre les quatre options de construction de SEEU pour la période 2022-2031 : construction de quatre SEEU centralisées (option I), construction de trois SEEU centralisées et 60 SEEU décentralisées (option II), construction de deux SEEU centralisées et 127 SEEU décentralisées (option III) et construction d'une SEEU centralisée et de 194 SEEU décentralisées (option IV).

Comme le montre la figure 2, les apports moyens du traitement centralisé (déshydratation C et engrais C), y compris l'électricité, le polymère, le transport du polymère et l'approvisionnement en eau, sont supérieurs à ceux du traitement décentralisé (déshydratation D et engrais D). Pendant ce temps, la production moyenne du traitement centralisé, y compris les émissions dans l'air (CO2, CH4) et dans l'eau (DBO, P total), est inférieure en raison de l'efficacité de traitement plus élevée des stations d'épuration centralisées. Les émissions directes de gaz à effet de serre (GES) du traitement centralisé sont inférieures à celles du traitement décentralisé. Cependant, les émissions indirectes de GES (c'est-à-dire la consommation d'électricité) du traitement centralisé sont plus élevées. Les métaux lourds plus élevés des scénarios de traitement centralisé sont attribuables à une production de boues plus élevée du traitement centralisé que du traitement décentralisé.

Table 2 shows the contribution analysis results in terms of the environmental impacts of the four sludge treatment scenarios (C-dewatering, C-fertilizer, D-dewatering, D-fertilizer). Under all treatment scenarios, electricity consumption contributes negatively to almost all environmental impact categories, except for human toxicity (non-carcinogens), aquatic ecotoxicity, and aquatic eutrophication. Human toxicity (non-carcinogens) and aquatic ecotoxicity are inversely correlated to heavy metals in sludge, while aquatic eutrophication is inversely correlated to effluent quality. Electricity consumption of C-dewatering and C-fertilizer is the main contributor of mineral extraction, while the main contributor of mineral extraction of D-dewatering and D-fertilizer is tap water consumption. The mechanical aeration is responsible for the lion's share of the electricity cost in wastewater treatment10,16,32. The electricity consumption of the centralized treatment scenarios (0.873 kWh/m3 treated wastewater) is greater than the decentralized treatment scenarios (0.363 kWh/m3 treated wastewater). The average electricity consumption of 22 WWTPs in Spain (0.36 kWh/m3 treated wastewater)12 is lower that both centralized and decentralized treatment scenarios of this study. In comparison with Arashiro et al.21, the electricity consumption and sludge of the decentralized treatment in this study is lower. All of the environmental impacts, excluding aquatic eutrophication, of the centralized treatment scenarios are higher than the decentralized treatment scenarios. The aquatic eutrophication of the centralized treatment scenarios is lower than the decentralized treatment scenarios. This is attributable to lower total phosphorus in the effluent of the centralized treatment scenarios (0.73 g total P per m3 treated wastewater), compared to that of the decentralized treatment scenarios (1.52 g total P per m3 treated wastewater). In comparison with dewatering, sludge decomposition (i.e., for fertilizer) generates lower environmental impacts. According to Seleiman et al.28,Kominko et al.41, sludge is rich in nutrients that are beneficial for crop growth without contaminating groundwater and agriculture produce. However, in this current research, the heavy metals in sludge fertilizer, including copper, cadmium and mercury, exceed the regulatory limits on organic fertilizer standards42. To minimize food-related toxicity in human, the authorities thus stipulate that sludge fertilizers should be used in ornamental plants (Department of Drainage and Sewerage (2018)." href="/articles/s41598-022-18852-y#ref-CR24" id="ref-link-section-d90746348e1795">24.

La figure 3 compare les coûts environnementaux totaux de quatre scénarios de gestion des boues (déshydratation C, engrais C, déshydratation D, engrais D). Le coût environnemental total du scénario d'assèchement du C est le plus élevé (1,69 THB2020 par m3 d'effluent traité), tandis que celui du scénario d'engrais D est le plus faible (0,70 THB2020 par m3 d'effluent traité). De tous les quatre scénarios, l'impact sur l'écosystème représente la plus grande proportion des coûts environnementaux (0,52–1,01 THB2020 par m3 d'effluent traité ou 59,98–73,71 % des coûts environnementaux totaux) et la plus grande proportion de l'impact sur l'écosystème est l'impact atmosphérique (0,35–0,90 THB2020 par m3 d'effluent traité ou 50,16–56,17 % des coûts environnementaux totaux). Les impacts sur l'écosystème et le bien-être humain de tous les scénarios couvrent plus de 90 % des coûts environnementaux totaux. Les coûts environnementaux totaux des scénarios de traitement centralisé des boues (déshydratation C et engrais C) sont plus élevés que les scénarios de traitement décentralisé des boues (déshydratation D et engrais D). Les coûts environnementaux totaux des scénarios d'assèchement (1,69 et 0,83 THB2020 par m3 d'effluent traité pour l'assèchement C et l'assèchement D) sont supérieurs à ceux des scénarios d'engrais C et D (1,47 et 0,70 THB2020 par m3 d'effluent traité).

Coûts environnementaux totaux et trois catégories de dommages de quatre scénarios de gestion des boues.

L'analyse de sensibilité a montré des différences négligeables dans les impacts environnementaux entre les scénarios d'assèchement C et D, compte tenu de la réduction de la consommation d'électricité de 10 %, 20 % et 30 %. Pour les scénarios d'engrais C et D, les métaux lourds, l'azote et le phosphore dans les boues affectent la toxicité humaine, l'écotoxicité, l'eutrophisation et les catégories de ressources selon les méthodes Stepwise2006, CML-IA baseline et ReCiPe. Les résultats sont cohérents avec Heimersson et al43,Niero et al44,Renou et al.45.

La figure 4 présente les revenus et les dépenses des quatre scénarios de gestion des boues (déshydratation C, engrais C, déshydratation D, engrais D). Les revenus de la vente d'engrais de boues dans les scénarios d'engrais C et D sont de 0,29 et 0,25 THB2020 par m3 d'effluent traité. Pour les dépenses, les coûts de construction et d'O&M des scénarios de traitement centralisé (2,21 et 2,20 THB2020 par m3 d'effluent traité) sont inférieurs à ceux des scénarios de traitement décentralisé (4,28 et 7,55 THB2020 par m3 d'effluent traité). Dans cette étude, les coûts financiers totaux des scénarios de traitement centralisé des boues (déshydratation C et engrais C) sont plus élevés que les scénarios de traitement décentralisé des boues (déshydratation D et engrais D). La découverte contredit cependant Jung et al.3.

Entrées et sorties de trésorerie de quatre scénarios de traitement des boues en baht thaïlandais 2020.

The construction costs of the existing decentralized treatment scenarios are higher than the centralized treatment scenarios since most of the existing decentralized WWTPs in Thailand were constructed more than three decades and have treated wastewater using energy-inefficient technology, e.g., mechanical aerations46. The decentralized treatment scenarios are classified by the demand for electricity as the small general service and the centralized treatment scenarios as the large general service (2018)." href="/articles/s41598-022-18852-y#ref-CR24" id="ref-link-section-d90746348e2686">24. The electricity cost (THB per kWh) of the small general service (or the decentralized treatment scenarios) of 1.21 THB2020 per m3 treated effluent was higher than that of the large general service (or the centralized treatment scenarios) of 0.70 THB2020 per m3 treated effluent (2021)." href="/articles/s41598-022-18852-y#ref-CR47" id="ref-link-section-d90746348e2699">47. Les frais généraux administratifs, par exemple, salaire, frais de gestion, des scénarios de traitement décentralisé (6,33 THB2020 par m3 d'effluent traité) sont plus élevés que les scénarios de traitement centralisé (1,46 THB2020 par m3 d'effluent traité).

La figure 5 montre les résultats LCCA des quatre scénarios de gestion des boues (déshydratation C, engrais C, déshydratation D, engrais D). Les LCCA des scénarios de traitement centralisé (déshydratation C et engrais C) (−6,09 et −5,58 THB2020 par m3 d'effluent traité, respectivement) sont supérieurs à celui des scénarios décentralisés (déshydratation D et engrais D) (−12,67 et −12,29 THB2020 par m3 d'effluent traité, respectivement). Les LCCA des scénarios d'engrais C et D (−5,58 et −12,29 THB2020 par m3 d'effluent traité, respectivement) sont supérieurs à ceux des scénarios d'assèchement C et D (−6,09 et −12,67 THB2020 par m3 d'effluent traité, respectivement). Les coûts d'E&M des scénarios de traitement décentralisé (assèchement du D et engrais D) représentent 59,61 à 60,24 % des sorties de trésorerie totales (c'est-à-dire les coûts de construction (33,80 à 34,16 %), d'environnement (5,60 à 6,59 %) et d'O&M), contrairement aux scénarios de traitement centralisé (assèchement au C et engrais C) dans lesquels les coûts de construction, d'O&M et d'environnement représentent 36,23 à 37,59 %, 36,06 à 37,41 % et 25 à 27,71 % des sorties de trésorerie totales, respectivement.

LCCA de quatre scénarios de traitement des boues en baht thaïlandais2020.

Pour les scénarios de traitement des boues les plus rentables, le scénario d'engrais C est le scénario le plus écologiquement et économiquement viable compte tenu des revenus les plus élevés et des sorties de trésorerie totales les plus faibles. En comparaison, les coûts environnementaux de la décomposition des boues (scénarios engrais C et D) sont inférieurs à ceux de la déshydratation (scénarios déshydratation C et D). Pendant ce temps, les flux de trésorerie nets de la décomposition des boues sont supérieurs à ceux de la déshydratation.

La figure 6 montre les résultats de l'ECCV des quatre options de construction de station d'épuration (c'est-à-dire les options I, II, III et IV) pour la période 2022-2031. Les coûts totaux annuels des quatre options sont négatifs en raison des sorties de trésorerie et des coûts environnementaux plus élevés, par rapport aux entrées de trésorerie. Le déficit LCCA de l'option I est le plus faible (-19 925 millions THB2020), suivi de l'option II (-23 613 millions THB2020).

LCCA des quatre options de construction de stations d'épuration en millions de bahts thaïlandais2020.

Les VAN des quatre options de construction de station d'épuration sont fournies dans les tableaux SI-5 à SI-8 du SI. Les VAN négatives sont attribuables à la baisse des entrées de trésorerie (revenus) par rapport aux sorties de trésorerie (dépenses). La perte financière, telle que mesurée par la VAN, de l'option I est la plus faible (-6309,96 millions de THB2020), suivie de l'option II (-6938,15 millions de THB2020). Pendant ce temps, la redevance actuelle de traitement des eaux usées pour les résidents de Bangkok de 2 THB2020 par m3 d'eaux usées est 3,5 fois inférieure à la redevance minimale requise.

L'option de construction de station d'épuration I, qui implique la construction de quatre stations d'épuration centralisées en 10 ans entre 2022 et 2031, est l'option de construction de station d'épuration la plus optimale sur le plan environnemental et économique pour la capitale Bangkok, compte tenu de son déficit LCCA le plus bas (−19925 millions THB2020) et de la plus petite perte financière (VAN = −6309,96 millions THB2020).

Les résultats de la recherche révèlent que la consommation d'électricité est le principal contributeur aux impacts quasi environnementaux dans les quatre scénarios de traitement des boues. Tous les impacts environnementaux, hors eutrophisation aquatique, des scénarios de traitement décentralisé sont inférieurs à ceux des scénarios de traitement centralisé. Le coût environnemental total du scénario D-engrais est le plus faible (0,70 THB2020 par m3 d'effluent traité), tandis que celui du scénario C-assèchement est le plus élevé (1,69 THB2020 par m3 d'effluent traité). La plus grande proportion des coûts environnementaux est l'impact sur l'écosystème des quatre scénarios (59,98 à 73,71 % des coûts environnementaux totaux). Les coûts environnementaux des scénarios de traitement décentralisé sont inférieurs à ceux des scénarios de traitement centralisé. Les coûts environnementaux totaux des scénarios d'engrais C et D sont inférieurs à ceux des scénarios d'assèchement C et D.

Les coûts financiers totaux des scénarios de traitement centralisé (assèchement C et engrais C) sont supérieurs à ceux des scénarios de traitement décentralisé (assèchement D et engrais D). Les coûts de construction et d'exploitation et d'entretien des scénarios de traitement décentralisé sont plus élevés que ceux des scénarios de traitement centralisé. Le déficit LCCA (y compris les recettes, les dépenses et les coûts environnementaux) du scénario engrais C est le plus faible. En outre, le scénario de l'engrais C est le scénario de traitement le plus écologiquement et économiquement viable compte tenu de ses revenus les plus élevés et de ses dépenses les plus faibles. Plus précisément, le compostage devrait être adopté pour le traitement des boues.

L'option de construction de station d'épuration optimale sur le plan environnemental et financier consiste à construire quatre stations d'épuration centralisées entre 2022 et 2031 (option I), compte tenu du plus faible déficit LCCA (−19925 millions THB2020) et de la plus petite perte financière (VAN = −6309,96 millions THB2020). Essentiellement, l'administration métropolitaine de Bangkok, qui est le gouvernement local de la capitale Bangkok, devrait adopter l'option I comme ligne directrice dans la formulation de la politique de gestion du traitement des eaux usées de 2022-2031.

Les auteurs déclarent que les données d'inventaire et les résultats de cette étude sont disponibles dans l'article et dans les informations complémentaires.

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Les auteurs tiennent à exprimer leur profonde gratitude à la Faculté d'ingénierie de l'Université Kasetsart pour le support logiciel SimaPro.

Département de génie environnemental, Faculté de génie, Université Kasetsart, Bangkok, 10900, Thaïlande

Rutjaya Prateep Na Talang, Sanya Sirivithayapakorn et Sucheela Polruang

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RP : Conception de l'œuvre, Analyse, Recherche, Interprétation des données et Rédaction–Brouillon original. SS : Conceptualisation et Supervision. SP : Conceptualisation, Ressources, Interprétation des données et Rédaction – Révision & Édition.

Correspondance à Sucheela Polruang.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

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Réimpressions et autorisations

Prateep Na Talang, R., Sirivithayapakorn, S. & Polruang, S. Évaluation de l'impact du cycle de vie et évaluation du coût du cycle de vie pour les stations d'épuration centralisées et décentralisées en Thaïlande. Sci Rep 12, 14540 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-18852-y

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Reçu : 22 avril 2022

Accepté : 22 août 2022

Publié: 25 août 2022

DOI : https://doi.org/10.1038/s41598-022-18852-y

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