開封市污水回用量計(jì)算及定價(jià)分析

王志華

（河南省開封水文水資源勘測(cè)局，河南 開封 475001）

0 引言

水資源短缺已成為世界性的重大問(wèn)題。 開封市要建成百萬(wàn)人口的城市，人口的增加，經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，將會(huì)使水資源問(wèn)題變得更為突出。 為了解決這一問(wèn)題，就要認(rèn)真貫徹嚴(yán)格的水資源管理制度，嚴(yán)守“三條紅線”（第一條紅線是建立水資源開發(fā)利用的控制紅線，嚴(yán)格實(shí)行用水總量控制；第二條紅線是建立用水效率控制紅線，堅(jiān)決遏制用水浪費(fèi)；第三條紅線是建立水功能區(qū)限制納污紅線，嚴(yán)格控制入河排污總量）。 否則，必將制約開封市國(guó)民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展，影響人們的正常生活。

2010 年開封市污水排放量為1.12 億m3，其中工業(yè)廢水占70.9%，生活污水占29.1%。 工業(yè)廢水的比例偏高，使得水質(zhì)更為惡劣[1]。 本文試對(duì)開封市的污水可回用量進(jìn)行分析，提出相應(yīng)的定價(jià)方法。 同時(shí)，結(jié)合該地區(qū)污水排放、處理成本和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況，對(duì)污水回用成本和污水費(fèi)用進(jìn)行分析，從而為該地區(qū)污水回用的決策和實(shí)施提供參考依據(jù)。

1 開封市可利用回用量計(jì)算

1.1 農(nóng)業(yè)可利用回用水量計(jì)算

回用水雖然經(jīng)過(guò)了一定的處理，達(dá)到了相應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但是水質(zhì)仍然比較差。 為了安全起見，需要對(duì)回用水的使用區(qū)域做出一定的限制，選擇曾經(jīng)使用過(guò)污水灌溉的區(qū)域最為合適。 由此確定的回用水灌溉范圍為開封市郊區(qū)及惠濟(jì)河干支流沿岸2 km 以內(nèi)。 其中，開封市郊區(qū)可以發(fā)展回用水灌溉面積0.4 萬(wàn)hm2。

農(nóng)業(yè)灌溉用水量的計(jì)算公式為

式中：Wi為灌溉用水量，m3；Qi為單位面積灌溉用水定額，m3/hm2；Ai為灌溉面積，hm2；

以市郊灌溉用水量6 825 m3/hm2計(jì)算，開封市年灌溉所需回用水量為2 730 萬(wàn)m3。

應(yīng)當(dāng)注意的是，農(nóng)作物的需水量年內(nèi)分配是不均勻的，4～6 月間，需水量達(dá)到高峰，其他月份用水量較小，比較均勻。 而城市污水處理廠的出水量受季節(jié)影響小。 因此，在灌溉用水少的時(shí)候，不能充分利用處理過(guò)的污水，如果有水庫(kù)等水利工程的調(diào)蓄，可更有效地利用回用水。

1.2 市政可利用回用水量計(jì)算

（1）澆灑綠地

采用單位綠化面積指標(biāo)法預(yù)測(cè)綠化用水量。 其計(jì)算公式為

式中：Wg為綠地用水量，m3；Qg為綠地用水定額，L/（m2·d）；Ag為綠地面積，m2；Tg為供水天數(shù)，d。

《城市給水工程規(guī)劃規(guī)范》GB50282-98 規(guī)定，國(guó)內(nèi)城市綠地用水定額為1～3 L/（m2·d）。 考慮城市用水日變化系數(shù)（各類城市的用水日變化系數(shù)為：特大城市1.1～1.3；大城市1.2～1.4；中等城市1.3～1.5；小城市1.4～1.8。 開封市取1.4） 和管網(wǎng)滲透率(取10%)的影響，開封市的綠地用水定額數(shù)值為0.64～1.93 L/（m2·d），取1.5 L/（m2·d）。

根據(jù)開封市環(huán)境規(guī)劃指標(biāo)[2]，2010 年開封市園林綠地面積8.84 km2，每年澆水按240 d 計(jì)，預(yù)計(jì)綠地澆灑年用水量為318.2 萬(wàn)m3。 從理論上說(shuō)，這部分綠化用水都是可以用回用水替代的。 如有一半以回用水替代，則每年可利用回用水159.1 萬(wàn)m3。

（2）沖刷道路

計(jì)算公式為

式中：Ws為道路用水量，m3；Qs為道路用水定額，L/（m2·d）；As為道路面積，m2；Ts為供水天數(shù)，d。

開封市道路面積為486.5 萬(wàn)m3。 國(guó)內(nèi)城市道路、廣場(chǎng)用水定額為2～3 L/（m2·d），考慮管網(wǎng)損失和用水日變化系數(shù)對(duì)用水定額的影響（管網(wǎng)滲透率取10%，用水日變化系數(shù)取1.4），開封市道路、廣場(chǎng)用水定額為1.28～1.93 L/（m2·d），取較小值1.3 L/（m2·d），所以沖刷道路需水量為0.63 萬(wàn)m3／d，每年沖刷的時(shí)間以7 個(gè)月計(jì)，則每年用水量132.3 萬(wàn)m3。 如有一半以回用水代替，則每年可利用回用水66.2 萬(wàn)m3。

1.3 工業(yè)可利用回用水量計(jì)算

2010 年，開封市區(qū)部分行業(yè)用水情況如表2 所示。 其中，適合使用回用水的行業(yè)有：黑色金色冶煉及壓延加工業(yè)、有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)、金屬制品業(yè)、普通機(jī)械制造業(yè)、電力、熱水的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)。 這些行業(yè)的總需水量為2 369 萬(wàn)m3，如果其中30%以回用水代替，則每年可用回用水量710.7m3。

表1 開封市區(qū)各行業(yè)年用水情況調(diào)查表Table 1 Questionnaire of various industries water use in urban area of Kaifeng

1.4 污水資源總回用量計(jì)算

僅考慮最容易實(shí)現(xiàn)的污水回用方式，即農(nóng)業(yè)回用、澆灑綠地、沖刷道路和部分工業(yè)用水，開封市每年可利用回用水總量為3 666 萬(wàn)m3。

2 污水回用定價(jià)研究

2.1 水的價(jià)格構(gòu)成

結(jié)合相關(guān)水價(jià)理論，可把水價(jià)分為4 個(gè)組成部分：水資源費(fèi)，水利工程水費(fèi)，自來(lái)水處理費(fèi)，污水處理費(fèi)[3]。

（1）水資源費(fèi)。 自然界的天然水雖然不是人類勞動(dòng)的產(chǎn)物，但是人們要取用天然水資源，同樣應(yīng)該付出代價(jià)。 這個(gè)代價(jià)包括其他用水者減少用水的損失，其他用水類別減少用水的損失。 即使個(gè)人不付出代價(jià)，社會(huì)也會(huì)為此付出代價(jià)。 這個(gè)代價(jià)表現(xiàn)為水資源的價(jià)格，即水資源費(fèi)。 （2）水利工程費(fèi)。 水利工程費(fèi)指為彌補(bǔ)水文勘探、 水質(zhì)監(jiān)測(cè)和河道、水庫(kù)、溝渠等水利工程設(shè)施建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)管理成本而收取的費(fèi)用，應(yīng)包括稅金和適當(dāng)?shù)睦麧?rùn)。 （3）水處理費(fèi)。 自來(lái)水處理費(fèi)是為彌補(bǔ)獲取原水、加工和輸送分配自來(lái)水等發(fā)生的成本，即建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)與自來(lái)水相關(guān)設(shè)施的成本而收取的費(fèi)用，應(yīng)包括稅金和適當(dāng)?shù)睦麧?rùn)。（4）污水處理費(fèi)。水資源在使用后會(huì)排出一定量的廢水，這些廢水會(huì)造成污染，對(duì)社會(huì)和個(gè)人帶來(lái)了危害。 治理污染、保護(hù)水環(huán)境，需要付出一定的費(fèi)用，這部分費(fèi)用反映到水價(jià)中，就是排污費(fèi)。

2.2 回用水的定價(jià)

（1）排污費(fèi)。 自來(lái)水在使用后，不可避免地要排放一定量的廢污水。 對(duì)城市污水進(jìn)行處理、以達(dá)到回用要求的過(guò)程中所產(chǎn)生的處理費(fèi)用，應(yīng)當(dāng)在自來(lái)水成本和回用水成本之間分?jǐn)偂?/p>

（2）最優(yōu)污染水平的確定。 環(huán)境容量是指大氣、水、土壤等環(huán)境所允許承納的污染物質(zhì)的數(shù)量。 當(dāng)污染量小于環(huán)境容量時(shí)，自然界可以容納和凈化污染物，但當(dāng)污染物的排放量明顯超過(guò)環(huán)境容量時(shí)，就會(huì)造成環(huán)境污染和生態(tài)破壞。 那么，是不是把污染水平控制在環(huán)境容量之內(nèi)，甚至完全沒(méi)有污染物排放就是最優(yōu)污染水平呢？ 顯然不是，資源開放的目的是實(shí)現(xiàn)最大的經(jīng)濟(jì)效益，如果一味追求低污染排放量，則必然影響經(jīng)濟(jì)效益的實(shí)現(xiàn)。 但是，我們也不能不顧一切地以犧牲環(huán)境質(zhì)量為代價(jià)來(lái)發(fā)展經(jīng)濟(jì)。 解決這一矛盾的方法就是尋找一個(gè)合適的污染水平。 根據(jù)環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)的觀點(diǎn)，最優(yōu)污染水平是指能夠使社會(huì)純收益最大化的污染水平[4]。 其過(guò)程可以表示為

式中：TSB 為社會(huì)純收益；TEC 為治理量為Q時(shí)的總外部成本；TC 為治理量為Q 時(shí)的總治理費(fèi)用。

社會(huì)目標(biāo)是使TSB 最大。 由于TSB、TEC 都是Q 的函數(shù)，所以TSC 也是排放量Q 的函數(shù)。 函數(shù)TSB 極大值的條件為：

故

即邊際私人純收益與邊際外部成本（絕對(duì)值）相等時(shí)，社會(huì)純收益最大。 這樣也就達(dá)到了最優(yōu)排放水平。

（3）污水處理費(fèi)用的分?jǐn)偂?根據(jù)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978－1996） 中排水系統(tǒng)出水收納水體的功能要求，把污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)分為三個(gè)級(jí)別。 根據(jù)這一標(biāo)準(zhǔn)，可以確定污水處理費(fèi)用的分?jǐn)倖?wèn)題，進(jìn)而得知回用水的處理成本。 由于全國(guó)各地區(qū)發(fā)展不平衡，各地區(qū)的污染治理程度差別很大。 在實(shí)際計(jì)算中，我們可以簡(jiǎn)單地把一級(jí)強(qiáng)化處理或者二級(jí)強(qiáng)化處理之后的處理費(fèi)用作為回用水的處理成本。

（4）自來(lái)水價(jià)格對(duì)回用水價(jià)格的影響。 回用水是作為自來(lái)水的替代品出現(xiàn)的，只有在水資源嚴(yán)重不足，必須尋找新的水源來(lái)代替；回用水使用應(yīng)具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)，即它必須比自來(lái)水成本低廉。 這兩個(gè)條件同時(shí)具備時(shí)，才有可能廣泛地使用。

（5）公眾心理與支付意愿對(duì)回用水使用的影響。除了自身成本的問(wèn)題，公眾心理上對(duì)回用水的接受程度也是污水回用能否成功推廣的一個(gè)重要因素。有調(diào)查顯示，公眾對(duì)于回用水不接觸身體用途的偏好順序?yàn)椋簼簿G地、沖廁所、灑馬路、噴泉、洗車等，而對(duì)于洗澡、洗衣服等用途，多數(shù)人持反對(duì)意見。因此，加強(qiáng)對(duì)公眾的宣傳，消除公眾對(duì)回用水安全的疑慮，提高自來(lái)水的價(jià)格，都能有效地提高公眾對(duì)回用水的接受程度[5]。

（6）關(guān)于回用水定價(jià)的建議。 回用水在定價(jià)上可以參照自來(lái)水的定價(jià)方式。 自來(lái)水普遍采用的是成本加成定價(jià)法，這種方法同樣適用于回用水。

開封市將供水市場(chǎng)劃分為生活用水、工業(yè)用水、賓館用水、商貿(mào)用水、機(jī)關(guān)用水五類。 根據(jù)用戶對(duì)水的需求，價(jià)格彈性從大到小排列為：生活用水﹥工業(yè)用水﹥賓館用水和商貿(mào)用水。 而水價(jià)的制訂正好與之相反，生活用水價(jià)格最低，賓館用水和商貿(mào)用水價(jià)格最高。 回用水的定價(jià)也可以采用同樣的方式，但價(jià)格應(yīng)低于自來(lái)水的價(jià)格。 對(duì)于需求彈性較小的用戶，既然減小用水量是不可能的，那么使用價(jià)格較低的回用水將是個(gè)不錯(cuò)的選擇。 而對(duì)于需求彈性較大的用戶，使用回用水同樣可以降低水費(fèi)的支出。

除了采用對(duì)不同用戶制訂不同水價(jià)的差別定價(jià)法外，采用階梯水價(jià)也有利于推動(dòng)回用水的使用。階梯水價(jià)是根據(jù)用戶的用水量劃分不同的級(jí)別，對(duì)不同的級(jí)別采用不同的水價(jià)，階梯水價(jià)又包括了遞減階梯水價(jià)和遞增階梯水價(jià)。 例如，設(shè)定兩個(gè)用水量標(biāo)準(zhǔn)Q1、Q2(Q1﹤Q2)，當(dāng)用水量Q 不超過(guò)Q1時(shí)，水價(jià)為P1，當(dāng)用水量Q 大于Q1、小于Q2時(shí)，超出的部分按P2計(jì)；當(dāng)用水量超過(guò)Q2時(shí)，超出的部分按照P3計(jì)。

在用水量不同時(shí)，水費(fèi)總額為：

如果P3>P2>P1，則稱之為遞增階梯水價(jià)，反之，P3

在自來(lái)水供應(yīng)中，人們通常提倡采用遞增階梯水價(jià)，其目的是為了節(jié)約用水，但是這只對(duì)需求彈性較大的用戶有好的效果。 在回用水使用中，如果對(duì)需求彈性較小的用戶采用遞減的階梯水價(jià)，就意味著企業(yè)采用更多的回用水代替自來(lái)水，將會(huì)進(jìn)一步降低水費(fèi)的支出。 這對(duì)于鼓勵(lì)企業(yè)使用回用水是十分有利的。

前面提到的回用水的定價(jià)主要是指面對(duì)城市回用水用戶而言的，事實(shí)上，對(duì)用于農(nóng)業(yè)的回用水，定價(jià)將比較簡(jiǎn)單。 因?yàn)檗r(nóng)業(yè)灌溉對(duì)回用水的要求不高，城市污水處理廠的二級(jí)出水可以直接用于農(nóng)業(yè)灌溉。 因此，污水處理費(fèi)可不計(jì)入農(nóng)業(yè)回用水的成本中。 另外，農(nóng)業(yè)回用水輸水的渠道可以使用已有的灌溉渠道，或者在原有渠道的基礎(chǔ)上做適當(dāng)?shù)男薷摹?但是，回用水用于農(nóng)業(yè)灌溉的實(shí)際成本與河道引水灌溉的成本相當(dāng)。 近年來(lái)，農(nóng)業(yè)水價(jià)也在不斷的提高，灌區(qū)農(nóng)民用水也要向水管部門交納水費(fèi)，水費(fèi)中不僅包括灌區(qū)水管部門的管理費(fèi)、運(yùn)行費(fèi)、維護(hù)費(fèi)等，還包括水資源費(fèi)。 相比之下，回用水可以免費(fèi)從污水處理廠獲取，因而省去了水資源費(fèi)。 對(duì)于開封市而言，利用城市污水處理廠的出水對(duì)周圍農(nóng)田進(jìn)行灌溉，比從黃河引水的輸水距離更近，因此成本也相對(duì)低廉。

3 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)污水經(jīng)過(guò)處理被用于回用目的后，這種回用水就變成了一種商品，其價(jià)格構(gòu)成與自來(lái)水的價(jià)格構(gòu)成關(guān)系密切。 本文是在自來(lái)水實(shí)現(xiàn)完全成本水價(jià)的基礎(chǔ)上進(jìn)行回用水定價(jià)研究的。 從理論上說(shuō)，回用水價(jià)格中包含的水處理費(fèi)是在最優(yōu)污染水平確定后從總的污水處理費(fèi)用中分離出來(lái)的。 為了便于實(shí)施，把污水一級(jí)強(qiáng)化處理或者二級(jí)強(qiáng)化處理之后的所需費(fèi)用劃歸回用水設(shè)施，也是可以讓人信服的。 因?yàn)閺谋Ｗo(hù)環(huán)境的角度看，即使不進(jìn)行污水的回用，在排放之前對(duì)污水進(jìn)行一級(jí)強(qiáng)化處理或二級(jí)強(qiáng)化處理，也是很有必要的。

由于不同的回用方式所需要的處理和運(yùn)行方式有很大的不同，因此不同的回用方式會(huì)產(chǎn)生不同的成本。 由于缺乏必須的數(shù)據(jù)，本文并沒(méi)有具體對(duì)不同回用方式的回用水定價(jià)，但是可以肯定的是，用于農(nóng)業(yè)的回用水價(jià)格將會(huì)很低，所有用途的回用水價(jià)格都不會(huì)高于自來(lái)水價(jià)格，否則這種回用方式就不會(huì)被考慮。 另外，采取有效率的定價(jià)模式，會(huì)提高回用水的使用效果。 這些都應(yīng)該是水價(jià)制訂時(shí)應(yīng)該考慮的內(nèi)容。

[1] 開封市水利局. 開封市水資源公報(bào) （2008 年）[R]. 開封：開封市水利局，2009.

[2] 開封市水利局. 開封市水資源公報(bào) （2009 年）[R]. 開封：開封市水利局，2010.

[3] 肖錦. 城市污水處理及回用技術(shù)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005：101.

[4] 楊偉紅等. 開封市水資源保護(hù)與污染防治研究[J]. 中國(guó)農(nóng)村水利水電，2003（6）：50－52.

[5] 王秀艷. 城市水循環(huán)途徑和水回用技術(shù)分析及研究[D]. 天津：南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，2002.