企業(yè)水足跡及其在衛(wèi)生陶瓷企業(yè)的應用案例分析＊

劉 源 范金嶺

（1 中國質量認證中心 北京 100070）（2 唐山中陶實業(yè)有限公司 河北 唐山 063021）

前言

1993年，英國倫敦大學Allan教授提出了虛擬水（virtual water）的概念。2002年12月12日在荷蘭代爾伏特舉行的虛擬水貿易國際專家會議上，荷蘭水資源專家Hoekstra年提出了水足跡概念，該概念反應了人類消費對水資源系統(tǒng)的真實占用情況。在這之后的數年時間里，水足跡概念被延伸、完善，并逐步形成了一套相對完整的理論工具。近年來，水足跡理論漸漸地走出了學術界研究的范疇，其越來越多地被各領域的水效專家、學者以及其他行業(yè)的專業(yè)人士所關注，并開始嘗試將其應用到現實的水資源管理工作中。因而人們也漸漸地將應對現在我國水資源短缺局面，進而把提高我國水資源利用效率的希望放到水足跡理論工具上來。

1 水足跡介紹

1.1 虛擬水

近年來，隨著人們環(huán)境意識的日益增強，人們越來越關注一個問題，這就是在我們日常使用的產品背后都有什么是隱藏的。我們知道，任何產品的配件和配料都是經過加工而成的，但是，在這個產品的背后，我們知道它需要消耗和污染了多少水資源嗎？這種問題一直是激勵我們繼續(xù)研究的動力。

根據1993年Allan教授給出的定義，虛擬水是指生產農產品所需要的水資源。在此之后，Allan相繼界定了工業(yè)產品中包含的虛擬水是指產品生產過程中所用的水資源。

1.2 水足跡

水足跡是指任何已知人口（一個國家、一個地區(qū)或一個人）在一定時間內消費或生產所有產品和服務所需要的水資源總量。這里所指的產品和服務包含人們生活所必須的食物、日用品、生活用水及環(huán)境用水。一種產品的水足跡是指用于生產該產品的整個生產供應鏈中的用水量之和。它是一個體現消耗的水量、水源類型以及污染量和污染類型的多層面的指標。

一個完整的水足跡分別由綠水足跡、藍水足跡和灰水足跡組成。

綠水指源于降水、未形成徑流或未補充地下水，儲存在未飽和土壤中，能夠讓植物直接使用的水資源，綠水足跡即被利用的綠水資源量。

藍水是指河流、湖泊、水庫、池塘等地表或地下淡水資源量，包括：蒸發(fā)水、產品內的水、未回到原流域的水（回到海洋或其他流域）和未在同一時間段返回的水。藍水足跡即被利用的藍水資源量。

灰水指將生產排放之污染稀釋至水質達到標準所需水量，也就是指稀釋或凈化受污染水源并使之可符合水質標準所需付出的水資源代價。

1.3 水足跡的分類

如果衡量某個地區(qū)、某個企業(yè)或某種過程的水足跡，那么其所有的組成部分都應有明確的發(fā)生時間和地點。

按照不同的研究對象，水足跡可以劃分為：過程水足跡（Process Water Footprint）、產品水足跡（Product Water Footprint）、消費水足跡（Consumption Water Footprint）、地域水足跡（Region Water Footprint）和企業(yè)水足跡（Business Water Footprint）等。其中各個類型的水足跡又包括其各自的綠水足跡、藍水足跡和灰水足跡。

值得注意的是，水足跡并不包括回流到取水地所在的藍水，否則會導致重復計算從而影響水足跡的準確性。另外，一個完整的水足跡應由藍水、綠水和灰水3部分組成，在評價水足跡時應充分考慮各個環(huán)節(jié)涉及的直接產生和間接產生的藍水、綠水和灰水。

2 企業(yè)水足跡

2.1 評價企業(yè)水足跡的必要性

工業(yè)是國民經濟和社會物質生產的支柱產業(yè)，工業(yè)發(fā)展對促進國家或地區(qū)經濟增長具有重要的戰(zhàn)略意義。但大規(guī)模的工業(yè)生產過程不僅需要消耗大量的水資源，而且還會排放大量的生產廢水，造成嚴重的水環(huán)境污染，進而加劇國家或地區(qū)的水資源短缺。

我國工業(yè)經濟發(fā)展迅速，以制造業(yè)為主的工業(yè)生產規(guī)模不斷擴大，給我國的水資源和水環(huán)境帶來了越來越大的壓力。進入21世紀以來，我國農業(yè)用水量在緩慢減少，工業(yè)用水量卻在持續(xù)增加。2000年，全國總供水量5498億 m3，工業(yè)用水占20.7%，而到了2011年，全國總供水量達到了6107.2億m3，而工業(yè)用水占到了23.9%，增長了3%。與此同時，我國工業(yè)廢水的排放量也在不斷地增長：2000年我國共計排放污水415億t，其中工業(yè)污水194.2億t，2011年我國共計排放污水659.2億t，其中工業(yè)污水230.9億t。由此可見，我國工業(yè)消耗的藍水足跡以及灰水足跡在逐年提高。因此研究評價企業(yè)水足跡具有積極的現實意義。

2.2 企業(yè)水足跡定義

企業(yè)水足跡被P.W.Gerbens－Leenes和 A.Y.Hoekstra定義為：被企業(yè)直接或間接使用的支持企業(yè)運行的水足跡的總和。

2.3 企業(yè)水足跡的構成

一個完整的企業(yè)水足跡應該包括2部分：運營水足跡（直接用水）和供應鏈水足跡（間接用水）。運營水足跡指企業(yè)經營時所消耗和污染的淡水量。供應鏈水足跡指該企業(yè)需要投入的產品所消耗和污染的淡水量。

運營水足跡包括生產相關水足跡以及保障性水足跡；供應鏈水足跡包括生產輸入相關水足跡、保障性供應鏈水足跡。輸入到產品中的水足跡是指與產品生產直接相關的水足跡，如：產品成分水，生產管理沖洗廢水等；而保障性運營水足跡是指為維持企業(yè)的正常持續(xù)生產而產生的水足跡，如：飲用、洗衣、沖廁、廠區(qū)清潔等后勤保障性生活用水。值得注意的是，企業(yè)員工正常生活在家庭中所消耗的藍水和產生的灰水不屬于保障性水足跡，因為員工在不進行任何生產活動的狀態(tài)下，也是會消耗藍水并產生灰水足跡的，因此這部分水足跡不應計入運營水足跡之中。在運營水足跡與供應鏈水足跡中，每種水足跡又分別對應其各自的綠、藍、灰水足跡。這些水足跡的整體構成了企業(yè)水足跡，如表1所示。

表1 企業(yè)水足跡構成

3 企業(yè)水足跡的計算依據

3.1 藍水足跡

3.2 綠水足跡

3.3 灰水足跡

式中：L——污染負荷，L t／s；

Cmax——污染物水質標準濃度，mg／L（取周期內監(jiān)測均值）；

Cnat——受納水體自然本體濃度，mg／L（取當地水質要求的最高標準）；

Effl——排污量，體積／時間；

Abstr——取水量，體積／時間；

Ceffl——排放污水中某化學物質濃度；Cact——取水點某化學物質實際濃度。

3.4 企業(yè)水足跡

企業(yè)水足跡（WFbus）為運營水足跡（WFbus，oper）與供應鏈水足跡（WFbus，sup）之和：

運營水足跡（WFbus，oper）包括輸入到產品中的運營水足跡 （WFbus，oper，inputs）與保障性的運營水足跡

供應鏈水足跡（WFbus，sup）包括輸入到產品中的供應鏈水足跡 （WFbus，sup，inputs）與保障性供應鏈水足跡

從本行業(yè)開始，應當主要說明供應鏈上的水足跡，這樣一來，有必要區(qū)分考察目標的企業(yè)的水足跡的公式的代碼系列和供應鏈上企業(yè)水足跡代碼的差異，以避免讓讀者混淆。

對于企業(yè)單元的供應鏈水足跡（WFbus，sup），如果不同的輸入產品來自于不同的供應商j，那么其計算公式為：

式中：WFbus，oper——企業(yè)運營水足跡；

WFbus，sup——企業(yè)供應鏈水足跡；

WFbus，oper，inputs——企業(yè)運營所需輸入到產品之中的水足跡；

WFbus，oper，overhead——企業(yè)經營性水足跡，包括消耗的藍水和產生的灰水；

WFbus，sup，inputs——供應鏈產品輸入水足跡；

WFbus，sup，overhead——供應鏈經營性水足跡，包括消耗的藍水和產生的灰水；

WFprod（j，i）——來源于供貨商的投入產品的產品水足跡 （體積／單位產品）；

I（j，i））——企業(yè)單元中來源于供貨商的投入產品的量（單位產品／時間）；

注：在供應鏈水足跡極難獲得的情況下，可以考慮根據供應商取水量和最終排放水量的差值進行推斷的方式獲取其近似藍水足跡。

由此，企業(yè)單元輸出產品 的水足跡WFprod（p）（體積／單位產品）的計算公式為：

式中：P（p）——企業(yè)單元中輸出產品 的量（單位產品／時間）；

E（p）——輸出產品P的經濟價值（單位價格／時間）；

若企業(yè)只有一種輸出產品，公式可簡化為：

4 企業(yè)水足跡應用于衛(wèi)生陶瓷行業(yè)的案例分析

4.1 企業(yè)概況

本次進行調研的企業(yè)為唐山中陶實業(yè)有限公司。該公司成立于1994年，是一家擁有1個貿易公司、3家潔具制造公司的集團化企業(yè)，主營衛(wèi)生潔具、瓷磚的國內外銷售和衛(wèi)生潔具的專業(yè)生產。以該公司旗下的唐山中陶衛(wèi)浴制造有限公司為例，該衛(wèi)浴公司2013年生產坐便器710958件，平均每件坐便器重約18kg。

4.2 組織邊界與產品

本次針對中陶實業(yè)有限公司旗下的一家生產公司——唐山中陶衛(wèi)浴制造有限公司進行調研與評價研究。該公司主要生產以馬桶為主的衛(wèi)生潔具。該廠由原料車間、成形車間、施釉車間、燒成車間、鍋爐車間、模型車間、品保成檢和倉儲車間幾個部門組成，同時還包含員工宿舍、生活區(qū)以及污水處理站。

該企業(yè)約90%的產能都用在生產坐便器產品上，因此我們選取坐便器產品的生產過程作為研究對象。經調研，耗水較大的工序有釉漿、泥漿的制備，注漿成坯，模型車間，倉儲車間，鍋爐車間等。

4.3 能源水足跡分析

嚴格來說，能源涉及的水足跡也包括運營水足跡以及供應鏈水足跡。在供應鏈能源數據不可得的條件下，我們單邊計算其運營水足跡。其運營水足跡也包括生產相關的能源數據與保障性運營能源數據，進而可以計算其生產相關的能源運營水足跡與保障性的能源運營水足跡。

企業(yè)使用的能源涉及電力與天然氣。經對天然氣的生產工藝進行調研，天然氣開采幾乎不消耗水資源，因此其水足跡可忽略不計。企業(yè)對其所用的電力按照部門及月份進行了準確的統(tǒng)計。因此獲得其電力的水足跡具備可行性。

4.4 運營水足跡分析

1）經了解，中陶實業(yè)有限公司的水源來自于直抽地下水的模式，企業(yè)自設污水處理站，將處理過的廢水輸送到工業(yè)園區(qū)的污水處理廠，廢水水質由當地環(huán)評部門定期跟蹤監(jiān)測。

2）由于中陶實業(yè)有限公司沒有雨水回收再利用系統(tǒng)，因此其生產相關運營綠水足跡可以近似認為是0。而該廠園林植被面積極小，因此根據取舍原則，該廠用于植被園林的維持所消耗的保障性運營綠水足跡可以在水足跡計算中忽略。因此其運營綠水足跡可以認為是0。

3）該廠對每個車間以及其廠區(qū)生活用水部分實施了統(tǒng)籌水耗計量，根據企業(yè)的實際情況，我們認為對于每個工序環(huán)節(jié)的生產性藍水足跡是具備計算條件的，此次我們針對該企業(yè)的總體藍水足跡進行計算。

4）該廠沒有針對每個工序進行相應的污水排放計量與監(jiān)測，因此幾乎無法對每個車間的灰水足跡進行單獨計算。所以我們只能退而求其次，選擇對該廠總的灰水足跡進行計算。對此，我們可以得到該廠取水水質、廢水水質以及當地目標排放水域水質的監(jiān)測數據，可以根據上述條件對其運營性灰水足跡進行計算。由于衛(wèi)生陶瓷企業(yè)排放廢水中主要涉及的化學物質為COD與氨氮，因此在灰水足跡公式（3）中主要針對COD與氨氮進行計算。

5）根據取舍原則，運輸過程中產生的水足跡可以忽略不計。

4.5 供應鏈水足跡分析

供應鏈水足跡是水足跡評價過程中難度最大的部分，這體現在國內基礎數據極其缺乏，原材料企業(yè)眾多以及數據調研難度大等方面。尤其是對于供應鏈的上一級供應鏈的數據的調研，在國內大數據缺失的條件下，不具備操作性，因此本案例只將調研進行到第一級供應鏈為止。

對于供應鏈水足跡涉及的保障性水足跡，由于調研難度過大，我們只能暫且將其省略，不得不將計算整體供應鏈水足跡簡化成計算“與產品投入相關的供應鏈水足跡”。

經調研，其供應鏈涉及的主要生產原材料有：撫寧瓷石、彰武土、沁陽土、石膏、球粘土等；包裝材料有：瓦楞紙。

由于供應鏈上的“與產品投入相關的供應鏈綠水足跡”在現有的條件下幾乎無法獲得，因此我們只能暫且將其省略。

據了解，原材料中的撫寧瓷石、彰武土、沁陽土不涉及水或生產過程中耗水量極??；石膏與球粘土在生產過程中有一定的水耗，因此其“與產品投入相關的供應鏈藍水足跡”不能忽略，須加以計算；根據調研，瓦楞紙的原材料為按比例配置的紙漿、草漿，在生產過程中幾乎不需要額外耗費任何水分，甚至回收水平高的企業(yè)可以在紙漿進烘缸和壓榨過程中，將蒸騰出的水分進行收集再利用。因此瓦楞紙在生產過程中投入的藍水足跡可以近似認為是0。在歐洲普遍的高水平資源回收率的條件下，其生產過程中投入的藍水足跡甚至為負值。對于瓦楞紙生產所消耗的能源涉及的水足跡、保障性運營所涉及的水足跡，以及瓦楞紙的原材料紙漿、草漿所涉及其各自的供應鏈水足跡（比如樹的生長消耗的綠水足跡），甚至其生產過程中產生的灰水足跡，在現有的基礎數據無從獲得的條件下，無法對這些因素進行計算，但是這些因素涉及的水足跡卻是實實在在發(fā)生的，這里我們姑且將其作為一個未知量留在日后條件成熟時再加以解決。

所以，經簡化我們得出：我們需要計算的供應鏈水足跡是由石膏、球粘土構成的“與產品投入相關的供應鏈藍水足跡”構成的。

4.6 評價結果

經過計算（為保護企業(yè)數據信息，特將具體計算過程省略）可以獲得中陶實業(yè)有限公司衛(wèi)浴分廠的經營性水足跡約為226827.38t，供應鏈水足跡約為29.64 t?？偩G水足跡為0、總藍水足跡約為116876t、總灰水足跡約為109981t；中陶實業(yè)有限公司衛(wèi)浴分廠的企業(yè)水足跡總計約為226857t，平均到每件產品中的產品水足跡為0.391t／件。

4.7 計算結果的不確定性

1）在計算經營性藍水足跡時，企業(yè)無法提供其抽取地下水的水質監(jiān)測數據，因而會對計算出的灰水足跡準確性有一定影響。

2）在計算經營性灰水足跡時，企業(yè)未針對廢水處理站排放的廢水進行持續(xù)監(jiān)測，無法得到平均水質監(jiān)測數值，因而會對計算出的灰水足跡準確性有一定影響。

3）供應鏈水足跡的估算是最大的難點，也是最大的不確定因素。首先企業(yè)的供應商對提供數據的工作上配合程度差，積極性不高，同時普遍缺乏有效的數據和記錄，不具備數據追溯性。因此本案例沒有考慮供應鏈水足跡中“與產品投入相關的供應鏈水足跡”的綠水、灰水足跡以及保障性的供應鏈水足跡。因而會對最終獲得的供應鏈水足跡數值的準確性有影響。

4.8 水足跡改進建議

1）企業(yè)在經營性水足跡中的綠水使用量為0，建議企業(yè)可以適當調整取水策略，著眼于對雨水的儲存和利用，這樣可以有效緩解對藍水的消耗。

2）建議企業(yè)對生產各環(huán)節(jié)的廢水進行統(tǒng)計計量，進而可以對相應廢水排量大的環(huán)節(jié)進行監(jiān)控和改進，從而減少整體灰水足跡用量。

3）建議企業(yè)選擇使用更先進的污水處理設備與方法，改進污水處理技術，增加污水再生使用率，增進廢水的循環(huán)再利用，這樣可以有效地降低藍水足跡和灰水足跡的比例，進而降低整體水足跡的消耗。