广东省污水资源化利用经济可行性评价方法研究

2024-03-27洪昌红黄本胜赵寒燕陈诗凌邱颂曦

广东水利水电 2024年3期

洪昌红，刘达，黄本胜，邱静，赵寒燕，陈诗凌，邱颂曦

(1.广东省水利水电科学研究院，广州 510635；2.广东省水动力学应用研究重点实验室，广州 510635；3.河口水利技术国家地方联合工程实验室，广州 510635)

1 概述

全面建立水资源高效利用制度是我国水资源管理工作的根本遵循，水资源高效利用是实现高质量发展和中国式现代化的重要基础要素保障。面对我国当前水资源短缺、水生态损害和水环境恶化的新形势，污水资源化利用是贯彻“节水优先”治水方针的一项重要措施，是集节流和开源于一体的重要举措，既可以实现节水减排，又能开辟第二水源，对于促进节水型社会建设、完善生态文明制度和保障经济社会用水安全具有重要的现实意义[1]。2021年，国家发改委联合水利部等十部委联合印发了《关于推进污水资源化利用的指导意见》，明确了到2035年形成系统、安全、环保、经济的污水资源化利用格局。目前，污水资源化利用技术已相当成熟，可以在工业、农业和城镇公共等多个领域应用[2-6]。

然而，我国污水资源化利用起步较晚，污水资源化利用项目缺乏可量化的经济评价体系和方法，导致地方政府对污水资源化利用的价值认识存在偏差，一定程度上阻碍了污水资源化项目建设的市场进程[7-8]。目前，国内关于污水资源化利用项目经济评价方法研究主要侧重于费用—效益模型，该方法简单实用，但现有评价体系中部分效益指标仍然较为抽象，且缺乏污水资源化作为替代水源的资源费用等指标[9-10]。因此，本文在国内外已有研究的基础上，建立污水资源化利用项目经济评价体系和费效比评价方法，并以广东省为例进行污水资源化项目费效比计算，为科学合理地推行污水资源化利用项目经济可行性评价提供参考。

2 评价方法体系构建

污水资源化项目经济评价指标主要分为投入费用和产出效益两大类，相应的评价指标体系见表1。

表1 污水资源化利用项目经济评价指标

2.1 投入费用指标

投入费用是指从常规污水深度净化再生到资源化利用全过程所花费的建设成本(不包括污水一级和二级处理成本，该部分成本已在排污费中考虑)，包括水质深度净化达到特定使用标准所需的基础设施配套建设投资年折旧费(再生水厂提标改造、配套管网)和相应的运行成本费用(电费、药剂费、设备维护更新费、人员工资福利管理费)等内部成本。

2.2 产出效益费用指标

产出效益是指污水资源化项目服务功能被实际利用之后所产生的直接效益和间接效益，效益构成要素较为复杂，尤其是非货币的间接效益。为了便于量化计算和提高评价的可操作性，可将效益分为资源效益(包括再生水直接经济效益、污水资源回收效益、用水指标回收效益)、环境效益(减排成本节约效益、水生态环境改善效益)和社会效益(主要考虑水体恢复使用功能效益)3个部分，其中除了直接经济效益以外，其余均为间接效益。

3 评价指标计算方法

3.1 费用指标计算方法

污水资源化利用项目费用包括建设成本和运行管理费，可构建费用函数如下：

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

(1)

1) 深度净化处理设施建设费(C11)

污水资源化项目深度净化处理费用包括再生水厂的基建费用、生产设备购买费用以及一些基础设施费用等，可按照使用寿命平均分摊为年折旧费，该费用与再生水处理规模、处理工艺、处理要求密切相关，一般可构建如下函数模型：

C11=λ1α1Qβ1

(2)

式中：

λ1——净化处理设施固定资产综合折旧率；

α1和β1——分别为与系统规模、处理工艺以及施工难度有关的指数；

Q——再生水处理厂规模。

2) 污水资源化利用系统管网建设费(C12)

污水再生回用管网建设费用是指配套再生水回用管网所需要的管材购置、管道铺设施工以及相应的基础设施建设费用，该费用与管网的规模(长度)、管材类型、管径大小及施工难度等有关，可参照城市自来水给水管道投资费用的基本形式构建污水资源化利用项目管网建设费用值函数：

(3)

式中：

λ2——再生水供水管网固定资产综合折旧率；

αi1、αi2和βi2——分别为与第i种管材及施工处理条件等有关的输水费用常数；

di——第i种输水管道直径；

Li——第i种输水管道长度。

3) 电费(C21)

电费主要是指污水资源化生产及利用输送过程中加压所产生的电力成本，可构建污水资源化利用项目电费函数：

C21=ewQ

(4)

式中：

e——电费单价；

w——单位再生水生产和加压输送电耗指标。

4) 药剂费(C22)

药剂费是为了提升再生水质量和使用功能投加的化学药剂，可构建污水资源化利用项目药剂费函数：

(5)

式中：

ak、bk——分别为第k种药剂的单价和平均使用量。

5) 设备维护更新费(C23)

污水净化提升和输送设备维护更新改造费用可按照建设成本估算，可构建污水资源化利用项目设备维护更新费函数如下：

C23=δ(C11+C12)

(6)

式中：

δ——设备日常维护及更新系数。

6) 人员工资及管理费(C24)

人员工资及管理费可依据前5项总和为基数，按照工资福利、管理及其他费用占比计算，可构建人员工资及管理费函数如下：

C24=ε(C11+C12+C21+C22+C23)

(7)

式中：

ε——工资福利、管理及其他费用所占比例系数，一般与当地经济水平及企业规模及效益相关。

3.2 效益指标计算方法

污水资源化利用项目的产出效益包括资源产生的直接经济效益和环境改善及水体利用功能恢复所带来的间接社会环境效益，可构建效益函数如下：

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

(8)

1) 再生水直接经济效益(B11)

污水资源化利用的自然资源效益主要表现为对传统水资源的替代效益，直接经济效益主要体现为再生水在市场上交易获得的货币化收益，通常采用与自来水相同的收费方式收取，计算函数如下：

(9)

式中：

Qt——第t种用途再生水使用量；

Pt——第t种用途的再生水价格。

2) 污水资源回收效益(B12)

污水资源回收效益是指污水中的物质回收(氮、磷、钾、贵金属元素等)和能量回收(如污泥发电)的收益，一般采用再生水灌溉时节约相应的肥料费用来表示。

(10)

式中：

qf——单位再生水中某种元素的可利用量；

pf——该元素的市场价格。

3) 用水指标回收效益(B13)

按照我国现行的统计方法，达到使用标准的再生水不占用用水总量控制指标，因此，污水资源化利用作为城市的“第二水源”，不仅可以替代常规水资源，还可以释放用水总量控制指标，为地区社会经济发展提供保障。此外，可以探索水权交易的方式，拓宽社会资本投资污水资源化利用项目的融资渠道。用水指标回收效益可参照水资源费征收方式计算：

B13=ωQ

(11)

式中：

ω——单位地表水资源征收费。

4) 减排成本节约效益(B21)

污水直接排放会造成水体污染等负外部性，污水资源化项目的实施将会减小污水直排产生的负外部性。根据《中华人民共和国环境保护税法》，将对排放污水的企业按照污染物排放当量值征收一定的环境保护税，因此，减排成本节约效益可通过环境保护税计征方式计算：

(12)

式中：

φi——第i种污染物单位当量征收环境保护税额；

di——再生水处理系统对第i种污染物的浓度削减值；

ki——第i种污染物的当量值。

5) 水生态环境改善效益(B22)

若污水不进行再生回用而直排入河，会对河流水生态环境造成一定程度的损害，被污染的水体要修复到标准水质，需要投入一定的工程费用。污水资源化项目的实施，减少了污染物入河(湖)量，达到了保护环境、改善环境质量的作用，因此，可将区域水生态环境改善效益量化为减少的受污染水体的治理或修复费用。

B22=dmQ

(13)

式中：

d——污水资源化项目对特征污染物(如氨氮)的削减浓度；

m——去除河流水体中单位特征污染物所花费的生态修复成本。

6) 水体恢复使用功能效益(B31)

城市污水资源化后作为河涌生态补水，可以有效改善水体黑臭状态，恢复水体基本使用功能。计算水体恢复使用功能效益时，采用“中国生态系统单位面积生态服务价值当量”进行估算，该方法可以评价生态系统贡献生态服务能力的大小，其中单位价值当量的经济价值可使用单位面积耕地粮食生产所获得的净利润衡量。因此，可以构建污水资源化利用项目水体恢复使用功能效益函数如下：

(14)

式中：

Ai——恢复第i种粮食作物的种植面积；

Ri——单位面积耕地第i种粮食作物的产量；

Pi——第i种粮食作物的净利润。

3.3 经济可行计算方法

污水资源化利用项目经济可行性可采用费效比(即投入费用与产出效益比值)进行评价，计算公式如下：

A=C/B

(15)

A<1说明该项目的建设投资费用低于经济产出，具有经济可行性；A≥1说明该项目投资费用高于效益产出，项目建设在经济评价上可行性较差。

4 案例分析

污水资源化利用项目经济评价较为复杂，不同条件项目的投入和不同行业利用效益产出的差距较大。当前案例研究主要集中于单一项目的经济评价，缺乏区域尺度的经济可行性综合评价案例。因此，以广东省为例，计算分析区域尺度实施污水资源化利用战略的经济可行性。

为了合理评估广东省污水资源化利用的经济可行性，根据《“十三五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》中广东省污水资源化项目总投资(包括再生水厂和管网基础设施建设)和处理规模，从全省统筹的角度分析污水资源化利用项目的平均建设成本。在产出效益方面，重点考虑再生水售价、水资源费、环境保护税、生态修复替代费、水体恢复农业种植功能效益等指标，计算污水资源化利用项目在广东的经济效益，计算结果见表2。