污水处理综合系统环境经济效益评估分析

李秋霞

摘要：伴随着我国经济高速发展，环境污染问题也越来越突出，废水污水排出量越来越大，排污种类越来越多。因此，为了能使我国社会经济持续中高速发展同时满足生态文明体制建设的要求，大量新建或扩建污水处理厂来应对废水污水已迫在眉睫。然而污水处理并不是一种完全去污方法，其在污水处理的同时也可产生一系列的污染物。由此看来，仅采用污水处理是解决不了水污染的，因此本文将将污水处理、处理水处理和污泥处理皆纳入统一的污水处理综合系统中，以此来更全面地评估污水处理的环境经济效益。

关键词：处理水；污水污泥；环境服务；可持续性；

我国许多地区均出现了不同程度的水资源污染型枯竭，制约了社会经济发展并危及生态环境安全和人体健康[1]。虽然在生态学家的研究下，不可否认，生态圈内的所有的物质和能量都是循环往复的，能源在利用后变为废物排入环境中，而后经过一系列的自我处理，又将以能源的形式回归自然，但是，污染物的转化再利用，需要很长的时间。与此同时，人类社会经济生活中，排放污染物的速度远远快于污染物重新转化为能源的速度，这就极易引起生态系统和机构的自我调节的紊乱。因此，我们必须采取不同的人为方法来加快废物废水的处理。但是所有的处理处置方式都会有一定的物质、能量消耗和对环境的影响，副产物的处理处置也需要额外的投入，所以对于传统的污水处理系统来讲，完整的系统性评估要求将自然环境与人类社会直接和间接投入的物质、能量、劳务和货币皆纳入核算范畴。因此下文就五种污水处理综合系统进行讨论，方案分别如下：方案1“污水直接排放”，方案2“污水处理+处理水排放+污泥填埋”，方案3“污水处理+处理水排放+污泥蚯蚓堆肥”，方案4“污水处理+处理水回用+污泥填埋”，方案5“污水处理+处理水回用+污泥蚯蚓堆肥”。

一、 研究方法

在众多的评估方法中，由于能值分析可以将环境、经济和社会的复合在一起进行统一评估，因而在不同尺度系统的可持续发展评估其被广泛应用。其最大优点是可以将人类系统融入进环境系统、经济系统甚至地球系统中，着重强调人类活动与自然的共同作用和相互影响，将自然环境与社会经济相统一。而能值是一种流动或储存的能量所包含的另一种能量的数量，即产品或服务形成过程中直接或间接消耗的有用能总和， 其值反映了产品或服务形成过程中的历史累积，被认为是真实价值的有效度量[2]。

我们需构建基本的污水处理综合系统能值框架。与此同时本研究以能值指标体系为依据进行结果分析，这其中分别包括：（1）排放物环境影响的能值核算。（2）替代价值。（3）改进的能值指标能值净收益。（4）生态能值净收益率。（5）环境负载率。（6）可持续发展指数。

二、结果

第一，能值流。从研究所得的结果可知，方案1不需要直接的投入，而方案2至方案5都需要高投入，且呈现出对外部资源的高依赖性。相比较而言，方案2和方案4在资源利用结构上来讲较差于方案3和方案5。就环境服务需求来讲，方案1至方案5分别为：3.98×1019sej、8.48×1018sej、8.94×1018sej、4.79×1018sej和4.89×1018sej。方案1至方案5的对环境的依赖性依次减小，

污水处理、污泥处理和蚯蚓堆肥均这些措施，都是减少环境服务的有效方法；在有效产出方面，方案1至方案5统计数值分别为0sej、0sej、1.65×1016sej、5.38×1018sej和5.40×108sej，可见，方案1至5的有效产出依次增加，处理水回用和蚯蚓堆肥有利于收入的提高。综合分析，污水的处理和处理水的回用对提高环境效益方面起着主要的促进作用。

第二、各类指标。从计算数据显示可见，方案4与方案5的能值净收益远远的超过方案2和方案3，污水处理和处理水回这两种处置方式的经济效益较高，而蚯蚓堆肥的处置方法减少了系统的经济效益。生态能值净收益率由高到低的排列顺序为方案4、方案5、方案2和方案3，因此“污水处理+处理水回用+污泥填埋”的竞争力最高。从环境负载率进行比较，方案2至方案5的是逐渐降低；就可持续发展指数来看，方案2至方案5是依次升高的。总体考虑，资源效率和环境负载的协同最优方案是“污水处理+处理水回用+蚯蚓堆肥”。不难看出，环境负载率和可持续发展指数通常呈负相关，由此可得，环境负载率是决定这四个方案可持续发展力的主要原因。蚯蚓堆肥和处理水回用都是较好的处置方法，两者都可以降低废水对环境的高负荷，从而提高可持续性能。不同的是，蚯蚓堆肥，主要是优化资源利用的结构，提高可更新资源的投入比重，而处理水回用是通过减少环境服务来得以实现其效果。

第三、与既有指标的比较。本研究所构建的指标体系可以将经济和环境两者统一，使反映的污水处理综合系统综合绩效更加准确。虽然回用处理水与新鲜水或自来水的价值不同，其价值是前者的3.5倍、后者的1.4倍。但是仍可以用能值理论的替代价值的计算方法来完整的计量废物资源化利用的污染削减量和资源节约价值。

三、分析

第一，处理水处置对污水处理综合系统的影響。由于本研究中处理水经过多途径的处理已达标准，因此无需进一步处理回用的处理水。与直接排放相比，处理水回用不仅可以降低环境的服务投入（ 3.56 × 1018sej），还可以增加有益产品输出（ 3.00 × 1017 sej）。由此可見，增加污水处理综合系统处理水回用不仅仅可以降低水环境负荷，还可以提高经济效益。事实上，处理水回用仅仅在一定程度上提高污水处理综合系统的可持续性，但有时处理水回用可能会增加成本，不仅降低竞争力，也降低可持续性能。

第二，污泥处置对污水处理综合系统的影响。与废水废物的填埋相比，蚯蚓堆肥有一定的优点。其可以产生一定的肥料，即可有产品输出（ 1.64 ×1016 sej），但是除此之外，也需要更多环境经济投入（9.80× 1016 sej）。因为投入的成本远远地高于产品的收益，由于其负的净收益，所以蚯蚓堆肥的竞争力远远低于填埋，因此蚯蚓堆肥工艺仍需改进。只有减少其高投入的缺点，充分的利用污泥中的物质和能量，其产出效率和竞争力才能提高，成为优选方案。尽管如此，得益于较低的环境负载率，采用堆肥工艺的污水处理综合系统仍有更高的可持续发展力。

第三，污水处理综合系统的对比分析。方案 2至方案4 按能值净收益由高到低排序为方案 3、4 和 2，其生态能值净收益率也是如此。所以在竞争力和资源效率方面来讲，方案 3 是最优方案。然而，方案 2至方案4按照环境负载率排列，由高到低依次为为方案 2、3 和 4，就可持续发展指数来排序，由高到低为方案 4、3 和 2。这3 个方案的可持续发展力与环境负载率呈负相关，这一现象表明，污水处理综合系统对环境的干扰强度对影响可持续发展力有很大的影响作用。这一现象的产生有可能是由于污水处理综合系统副产物的产生仍较多，除此之外也可能是资源化程度较低，系统的生产功能欠缺造成的。

污水的处理应该因地制宜，讲求个体化。由于大多数污水处理厂大多建立在天地周围，经处理过的水中仍旧含有一些营养袁术，例如磷、硫等等，这些元素有利于农作物的生长，可直接将其引入农田当中，不仅可以解决处理水的排放问题，还可以减少灌溉水和化肥的使用增加其经济效能。每一种处理方式都有其优点和缺点，因为我们应该综合考虑，选择最优方案，使其环境经济效益达到最大化。

参考文献：

[1]李缙荣， 张小洪， 张航宾，等. 污水处理综合系统环境经济效益评估[J]. 应用生态学报， 2015， 26（08）：2482-2492.

[2]孙振宇， 沈明忠， 陈北洋，等. 污水处理厂多能互补的综合能源供应系统构建及经济性分析[J]. 华电技术， 2016， 38（10）：73-76.