洪昌紅，劉 達(dá)，黃本勝，邱 靜，趙寒燕，陳詩凌，邱頌曦

(1.廣東省水利水電科學(xué)研究院，廣州 510635；2.廣東省水動(dòng)力學(xué)應(yīng)用研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510635；3.河口水利技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，廣州 510635)

1 概述

全面建立水資源高效利用制度是我國水資源管理工作的根本遵循，水資源高效利用是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展和中國式現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)要素保障。面對(duì)我國當(dāng)前水資源短缺、水生態(tài)損害和水環(huán)境惡化的新形勢，污水資源化利用是貫徹“節(jié)水優(yōu)先”治水方針的一項(xiàng)重要措施，是集節(jié)流和開源于一體的重要舉措，既可以實(shí)現(xiàn)節(jié)水減排，又能開辟第二水源，對(duì)于促進(jìn)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)、完善生態(tài)文明制度和保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)用水安全具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[1]。2021年，國家發(fā)改委聯(lián)合水利部等十部委聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于推進(jìn)污水資源化利用的指導(dǎo)意見》，明確了到2035年形成系統(tǒng)、安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的污水資源化利用格局。目前，污水資源化利用技術(shù)已相當(dāng)成熟，可以在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和城鎮(zhèn)公共等多個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用[2-6]。

然而，我國污水資源化利用起步較晚，污水資源化利用項(xiàng)目缺乏可量化的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)體系和方法，導(dǎo)致地方政府對(duì)污水資源化利用的價(jià)值認(rèn)識(shí)存在偏差，一定程度上阻礙了污水資源化項(xiàng)目建設(shè)的市場進(jìn)程[7-8]。目前，國內(nèi)關(guān)于污水資源化利用項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法研究主要側(cè)重于費(fèi)用—效益模型，該方法簡單實(shí)用，但現(xiàn)有評(píng)價(jià)體系中部分效益指標(biāo)仍然較為抽象，且缺乏污水資源化作為替代水源的資源費(fèi)用等指標(biāo)[9-10]。因此，本文在國內(nèi)外已有研究的基礎(chǔ)上，建立污水資源化利用項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)體系和費(fèi)效比評(píng)價(jià)方法，并以廣東省為例進(jìn)行污水資源化項(xiàng)目費(fèi)效比計(jì)算，為科學(xué)合理地推行污水資源化利用項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)可行性評(píng)價(jià)提供參考。

2 評(píng)價(jià)方法體系構(gòu)建

污水資源化項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)主要分為投入費(fèi)用和產(chǎn)出效益兩大類，相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系見表1。

表1 污水資源化利用項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)

2.1 投入費(fèi)用指標(biāo)

投入費(fèi)用是指從常規(guī)污水深度凈化再生到資源化利用全過程所花費(fèi)的建設(shè)成本(不包括污水一級(jí)和二級(jí)處理成本，該部分成本已在排污費(fèi)中考慮)，包括水質(zhì)深度凈化達(dá)到特定使用標(biāo)準(zhǔn)所需的基礎(chǔ)設(shè)施配套建設(shè)投資年折舊費(fèi)(再生水廠提標(biāo)改造、配套管網(wǎng))和相應(yīng)的運(yùn)行成本費(fèi)用(電費(fèi)、藥劑費(fèi)、設(shè)備維護(hù)更新費(fèi)、人員工資福利管理費(fèi))等內(nèi)部成本。

2.2 產(chǎn)出效益費(fèi)用指標(biāo)

產(chǎn)出效益是指污水資源化項(xiàng)目服務(wù)功能被實(shí)際利用之后所產(chǎn)生的直接效益和間接效益，效益構(gòu)成要素較為復(fù)雜，尤其是非貨幣的間接效益。為了便于量化計(jì)算和提高評(píng)價(jià)的可操作性，可將效益分為資源效益(包括再生水直接經(jīng)濟(jì)效益、污水資源回收效益、用水指標(biāo)回收效益)、環(huán)境效益(減排成本節(jié)約效益、水生態(tài)環(huán)境改善效益)和社會(huì)效益(主要考慮水體恢復(fù)使用功能效益)3個(gè)部分，其中除了直接經(jīng)濟(jì)效益以外，其余均為間接效益。

3 評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算方法

3.1 費(fèi)用指標(biāo)計(jì)算方法

污水資源化利用項(xiàng)目費(fèi)用包括建設(shè)成本和運(yùn)行管理費(fèi)，可構(gòu)建費(fèi)用函數(shù)如下：

C=C1+C2=C11+C12+C21+C22+C23+C24

(1)

1) 深度凈化處理設(shè)施建設(shè)費(fèi)(C11)

污水資源化項(xiàng)目深度凈化處理費(fèi)用包括再生水廠的基建費(fèi)用、生產(chǎn)設(shè)備購買費(fèi)用以及一些基礎(chǔ)設(shè)施費(fèi)用等，可按照使用壽命平均分?jǐn)倿槟暾叟f費(fèi)，該費(fèi)用與再生水處理規(guī)模、處理工藝、處理要求密切相關(guān)，一般可構(gòu)建如下函數(shù)模型：

C11=λ1α1Qβ1

(2)

式中：

λ1——凈化處理設(shè)施固定資產(chǎn)綜合折舊率；

α1和β1——分別為與系統(tǒng)規(guī)模、處理工藝以及施工難度有關(guān)的指數(shù)；

Q——再生水處理廠規(guī)模。

2) 污水資源化利用系統(tǒng)管網(wǎng)建設(shè)費(fèi)(C12)

污水再生回用管網(wǎng)建設(shè)費(fèi)用是指配套再生水回用管網(wǎng)所需要的管材購置、管道鋪設(shè)施工以及相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)費(fèi)用，該費(fèi)用與管網(wǎng)的規(guī)模(長度)、管材類型、管徑大小及施工難度等有關(guān)，可參照城市自來水給水管道投資費(fèi)用的基本形式構(gòu)建污水資源化利用項(xiàng)目管網(wǎng)建設(shè)費(fèi)用值函數(shù)：

(3)

式中：

λ2——再生水供水管網(wǎng)固定資產(chǎn)綜合折舊率；

αi1、αi2和βi2——分別為與第i種管材及施工處理?xiàng)l件等有關(guān)的輸水費(fèi)用常數(shù)；

di——第i種輸水管道直徑；

Li——第i種輸水管道長度。

3) 電費(fèi)(C21)

電費(fèi)主要是指污水資源化生產(chǎn)及利用輸送過程中加壓所產(chǎn)生的電力成本，可構(gòu)建污水資源化利用項(xiàng)目電費(fèi)函數(shù)：

C21=ewQ

(4)

式中：

e——電費(fèi)單價(jià)；

w——單位再生水生產(chǎn)和加壓輸送電耗指標(biāo)。

4) 藥劑費(fèi)(C22)

藥劑費(fèi)是為了提升再生水質(zhì)量和使用功能投加的化學(xué)藥劑，可構(gòu)建污水資源化利用項(xiàng)目藥劑費(fèi)函數(shù)：

(5)

式中：

ak、bk——分別為第k種藥劑的單價(jià)和平均使用量。

5) 設(shè)備維護(hù)更新費(fèi)(C23)

污水凈化提升和輸送設(shè)備維護(hù)更新改造費(fèi)用可按照建設(shè)成本估算，可構(gòu)建污水資源化利用項(xiàng)目設(shè)備維護(hù)更新費(fèi)函數(shù)如下：

C23=δ(C11+C12)

(6)

式中：

δ——設(shè)備日常維護(hù)及更新系數(shù)。

6) 人員工資及管理費(fèi)(C24)

人員工資及管理費(fèi)可依據(jù)前5項(xiàng)總和為基數(shù)，按照工資福利、管理及其他費(fèi)用占比計(jì)算，可構(gòu)建人員工資及管理費(fèi)函數(shù)如下：

C24=ε(C11+C12+C21+C22+C23)

(7)

式中：

ε——工資福利、管理及其他費(fèi)用所占比例系數(shù)，一般與當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)水平及企業(yè)規(guī)模及效益相關(guān)。

3.2 效益指標(biāo)計(jì)算方法

污水資源化利用項(xiàng)目的產(chǎn)出效益包括資源產(chǎn)生的直接經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境改善及水體利用功能恢復(fù)所帶來的間接社會(huì)環(huán)境效益，可構(gòu)建效益函數(shù)如下：

B=B1+B2+B3=B11+B12+B13+B21+B22+B31

(8)

1) 再生水直接經(jīng)濟(jì)效益(B11)

污水資源化利用的自然資源效益主要表現(xiàn)為對(duì)傳統(tǒng)水資源的替代效益，直接經(jīng)濟(jì)效益主要體現(xiàn)為再生水在市場上交易獲得的貨幣化收益，通常采用與自來水相同的收費(fèi)方式收取，計(jì)算函數(shù)如下：

(9)

式中：

Qt——第t種用途再生水使用量；

Pt——第t種用途的再生水價(jià)格。

2) 污水資源回收效益(B12)

污水資源回收效益是指污水中的物質(zhì)回收(氮、磷、鉀、貴金屬元素等)和能量回收(如污泥發(fā)電)的收益，一般采用再生水灌溉時(shí)節(jié)約相應(yīng)的肥料費(fèi)用來表示。

(10)

式中：

qf——單位再生水中某種元素的可利用量；

pf——該元素的市場價(jià)格。

3) 用水指標(biāo)回收效益(B13)

按照我國現(xiàn)行的統(tǒng)計(jì)方法，達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)的再生水不占用用水總量控制指標(biāo)，因此，污水資源化利用作為城市的“第二水源”，不僅可以替代常規(guī)水資源，還可以釋放用水總量控制指標(biāo)，為地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供保障。此外，可以探索水權(quán)交易的方式，拓寬社會(huì)資本投資污水資源化利用項(xiàng)目的融資渠道。用水指標(biāo)回收效益可參照水資源費(fèi)征收方式計(jì)算：

B13=ωQ

(11)

式中：

ω——單位地表水資源征收費(fèi)。

4) 減排成本節(jié)約效益(B21)

污水直接排放會(huì)造成水體污染等負(fù)外部性，污水資源化項(xiàng)目的實(shí)施將會(huì)減小污水直排產(chǎn)生的負(fù)外部性。根據(jù)《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)稅法》，將對(duì)排放污水的企業(yè)按照污染物排放當(dāng)量值征收一定的環(huán)境保護(hù)稅，因此，減排成本節(jié)約效益可通過環(huán)境保護(hù)稅計(jì)征方式計(jì)算：

(12)

式中：

φi——第i種污染物單位當(dāng)量征收環(huán)境保護(hù)稅額；

di——再生水處理系統(tǒng)對(duì)第i種污染物的濃度削減值；

ki——第i種污染物的當(dāng)量值。

5) 水生態(tài)環(huán)境改善效益(B22)

若污水不進(jìn)行再生回用而直排入河，會(huì)對(duì)河流水生態(tài)環(huán)境造成一定程度的損害，被污染的水體要修復(fù)到標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)，需要投入一定的工程費(fèi)用。污水資源化項(xiàng)目的實(shí)施，減少了污染物入河(湖)量，達(dá)到了保護(hù)環(huán)境、改善環(huán)境質(zhì)量的作用，因此，可將區(qū)域水生態(tài)環(huán)境改善效益量化為減少的受污染水體的治理或修復(fù)費(fèi)用。

B22=dmQ

(13)

式中：

d——污水資源化項(xiàng)目對(duì)特征污染物(如氨氮)的削減濃度；

m——去除河流水體中單位特征污染物所花費(fèi)的生態(tài)修復(fù)成本。

6) 水體恢復(fù)使用功能效益(B31)

城市污水資源化后作為河涌生態(tài)補(bǔ)水，可以有效改善水體黑臭狀態(tài)，恢復(fù)水體基本使用功能。計(jì)算水體恢復(fù)使用功能效益時(shí)，采用“中國生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量”進(jìn)行估算，該方法可以評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)貢獻(xiàn)生態(tài)服務(wù)能力的大小，其中單位價(jià)值當(dāng)量的經(jīng)濟(jì)價(jià)值可使用單位面積耕地糧食生產(chǎn)所獲得的凈利潤衡量。因此，可以構(gòu)建污水資源化利用項(xiàng)目水體恢復(fù)使用功能效益函數(shù)如下：

(14)

式中：

Ai——恢復(fù)第i種糧食作物的種植面積；

Ri——單位面積耕地第i種糧食作物的產(chǎn)量；

Pi——第i種糧食作物的凈利潤。

3.3 經(jīng)濟(jì)可行計(jì)算方法

污水資源化利用項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)可行性可采用費(fèi)效比(即投入費(fèi)用與產(chǎn)出效益比值)進(jìn)行評(píng)價(jià)，計(jì)算公式如下：

A=C/B

(15)

A<1說明該項(xiàng)目的建設(shè)投資費(fèi)用低于經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出，具有經(jīng)濟(jì)可行性；A≥1說明該項(xiàng)目投資費(fèi)用高于效益產(chǎn)出，項(xiàng)目建設(shè)在經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)上可行性較差。

4 案例分析

污水資源化利用項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)較為復(fù)雜，不同條件項(xiàng)目的投入和不同行業(yè)利用效益產(chǎn)出的差距較大。當(dāng)前案例研究主要集中于單一項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，缺乏區(qū)域尺度的經(jīng)濟(jì)可行性綜合評(píng)價(jià)案例。因此，以廣東省為例，計(jì)算分析區(qū)域尺度實(shí)施污水資源化利用戰(zhàn)略的經(jīng)濟(jì)可行性。

為了合理評(píng)估廣東省污水資源化利用的經(jīng)濟(jì)可行性，根據(jù)《“十三五”全國城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》中廣東省污水資源化項(xiàng)目總投資(包括再生水廠和管網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè))和處理規(guī)模，從全省統(tǒng)籌的角度分析污水資源化利用項(xiàng)目的平均建設(shè)成本。在產(chǎn)出效益方面，重點(diǎn)考慮再生水售價(jià)、水資源費(fèi)、環(huán)境保護(hù)稅、生態(tài)修復(fù)替代費(fèi)、水體恢復(fù)農(nóng)業(yè)種植功能效益等指標(biāo)，計(jì)算污水資源化利用項(xiàng)目在廣東的經(jīng)濟(jì)效益，計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 污水資源化利用項(xiàng)目費(fèi)用與效益評(píng)估 元/m3

綜合上述，廣東省施行污水資源化利用項(xiàng)目的費(fèi)用與效益分析，按照靜態(tài)投資估算，費(fèi)用投入約為1.16元/m3，效益產(chǎn)出約為1.69元/m3，費(fèi)效比指數(shù)為0.67，效益產(chǎn)出明顯大于費(fèi)用投入，從經(jīng)濟(jì)角度考慮具備推廣的可行性。

5 結(jié)語

當(dāng)前，廣東省污水排放量大，污水資源化利用率相對(duì)較低，污水排放問題加劇了我省水資源短缺、水生態(tài)損害、水環(huán)境污染等新水問題演變。實(shí)施污水資源化是貫徹國家“節(jié)水優(yōu)先”治水方針的一項(xiàng)重要舉措，對(duì)于破解水資源供需矛盾、提升水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、推進(jìn)水資源高效利用、推動(dòng)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。

本文通過建立污水資源化經(jīng)濟(jì)可行性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和計(jì)算方法，確定了污水資源化利用項(xiàng)目建設(shè)成本、運(yùn)行管理費(fèi)等投入成本，以及資源、環(huán)境、社會(huì)等產(chǎn)出效益的量化計(jì)算公式，并以廣東省為例，計(jì)算分析了廣東省實(shí)施污水資源化利用項(xiàng)目的總體費(fèi)效比，可為推動(dòng)區(qū)域尺度的污水資源化利用行業(yè)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)提供借鑒。