雨水回收利用系統(tǒng)經(jīng)濟效益分析

葛全國，夏均鳳

（1 濟寧市兗州區(qū)源匯規(guī)劃設計院；2 山東聯(lián)誠精密制造股份有限公司，山東 濟寧 272100）

我國人口眾多，用水需求量大，加上用水效率低等原因，導致目前水資源緊缺情況較為嚴重。為了節(jié)約水資源，發(fā)展綠色經(jīng)濟，需積極探索新的道路，雨水回收利用近些年極受關注，相關研究也越來越多。經(jīng)過處理后，回收的雨水可作為非飲用水，用于綠化、沖廁等，具有良好的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益，是未來水資源利用的重要方向。

1 雨水回用系統(tǒng)

雨水回收利用系統(tǒng)是指根據(jù)需求收集雨水并進行過濾處理，最終使處理后的雨水達到使用標準的系統(tǒng)，具有良好的節(jié)水效益和環(huán)境效益，在現(xiàn)代社會應用越來越多。系統(tǒng)涵蓋了雨水收集的整個過程，可分為五個環(huán)節(jié)，即雨水收集管道收集雨水—棄流截污—雨水收集池存儲雨水—過濾消毒—凈化回用，當前主要由棄流過濾、蓄水、凈化三個子系統(tǒng)組成。

雨水收集主要來自屋面和地面，建筑雨水經(jīng)過雨水立管排到室外淺草溝，經(jīng)雨水管道流向雨水回用井，最終匯集在蓄水池；地面雨水經(jīng)過簡單過濾處理后流入蓄水池。蓄水池建設可根據(jù)最大月降雨量折算到日進行設計，以免儲水容積不足，池內設置水位控制傳感器，實時控制水位，超出警戒值后排出多余的雨水。

降雨初期的雨水含有雜質和污染物，多會選擇棄流，但需要對其加以處理，以減少污染。通常會選擇使用棄流裝置，比如，雨水截污初過濾裝置可以收集雨水中的雜物；浮力式雨水截流裝置，自身預留有進管、出管和排污管接口，適用于初期棄流和后期干凈雨水的收集，使用非常方便；過濾器則起到過濾雜質的作用，以減少后端蓄水池的沉淀物。凈化系統(tǒng)具有消毒、過濾、去污等功能，是系統(tǒng)的關鍵所在，經(jīng)過凈化，水質達到規(guī)定標準后才能使用。

2 經(jīng)濟效益分析

2.1 節(jié)水效益

建設雨水回收利用系統(tǒng)，可以節(jié)約市政供水，從而減少經(jīng)濟支出，其經(jīng)濟效益與回收利用的雨水量有著直接關系。所以，首先要計算出當?shù)氐挠晁偭?，再計算出能夠利用的雨水量，求得?jié)約的市政供水量，最后轉化為具體經(jīng)濟效益。

雨水收集主要來自地面和屋頂，地面雨水雜質較多，棄流過濾后，經(jīng)過沉淀才能排入蓄水系統(tǒng)，屋頂雨水相對干凈，污染物源沒有那么復雜，棄流過濾后可直接排入蓄水系統(tǒng)。雨水設計徑流量一般按照公式進行計算，其中，Ψ 為雨水設計徑流系數(shù)，α 為每年降雨總量，F(xiàn)為匯水面積，W 為降雨設計徑流總量。而在實際降雨過程中，初期的雨水徑流中含有雜質和污染物，如果當?shù)赜泄S，加上汽車排放的尾氣進入雨中，導致降雨含有某些化學污染物，不符合用水標準。因此，降雨初期的徑流量通常會被棄掉，以減少污染，節(jié)約處理成本，只收集中后期的雨水徑流量。棄流雨水總量可按照公式進行計算，其中，β 為初期棄流的徑流厚度。W 和W1之差即為可回收利用的雨水總量，進而可得公式，其中，Y 是每年節(jié)約的經(jīng)濟效益，η 為雨水回收利用率，P 是當?shù)禺斈甑乃畠r。

2.2 綜合成本

雨水回收利用系統(tǒng)需要各方面都有足夠的投入，從設計到建設，再到運行后的維修管理，直至報廢，

整個過程都牽涉經(jīng)濟效益，所以需要分析綜合成本?？傮w來講，成本主要可分為建設、運行維護、管理幾大部分，在建設完成投入使用后，隨著社會發(fā)展，經(jīng)濟水平提升，還需考慮資金的時間價值和營運期間成本的上漲，進而更加準確地計算出成本。正常情況下，雨水回收利用系統(tǒng)建設成本較高，即早期投入比一般建筑投入多，投資回收期長，需從長遠考慮。成本費用可參照公式進行計算，其中，T 是當年的綜合成本，T1是建設初始投資，T2是年運營費，T3是年維護費，T4是年管理費，R 是設備殘值。計算時，因為涉及到電費、維護費、人員工資、銀行貸款利率等費用項目，各地每年都有一定程度的調整，所以要結合當?shù)厍闆r具體考慮?？傊瑥睦碚撋现v，雨水回收利用系統(tǒng)還具有節(jié)約市政供水、保護環(huán)境等社會效益和環(huán)境效益，在此只考慮其經(jīng)濟效益，主要體現(xiàn)在節(jié)水效益上。

因是長期投資，變動的因素較多，進行成本分析時需采取動態(tài)投資回收期的方法，即根據(jù)每年的凈現(xiàn)金流量折成現(xiàn)值后再推算投資回收期，牽涉各地水價，需結合過去和當前的水價預估未來價格，另外，還要預估未來的運營管理成本，是一項較為復雜的工作。

3 實際工程案例

3.1 工程項目實例

某居住小區(qū)位于我國北方A 市，占地總面積為12 萬m2，住宅建筑用地為6.5 萬m2，綠地率約為35%。小區(qū)內共有住戶1300 戶，由東向西依次布置，住宅均為平屋頂，便于雨水收集?；厥盏挠晁饕糜诰G化、洗車、小區(qū)內景觀池，系統(tǒng)建設成本投入約為210 萬元，設研究期為20 年，通過對未來20 年該系統(tǒng)的經(jīng)濟效益情況，來分析項目是否可行。

3.2 節(jié)水效益計算

水價直接影響到節(jié)水效益，我國各地的水價并不一致，且每年可能都有調整，加上不確定性因素較多，也很難找出特定規(guī)律明確定價標準。目前，我國水資源短缺現(xiàn)象非常明顯，國家提倡節(jié)約用水、環(huán)保用水，為防止過度浪費，未來的水價很有可能會逐年上漲，所以有必要運用時間序列法對未來的水價趨勢進行大致預估。

在該工程項目中，搜集A 市從1990 年到2018 年的水價信息，從1990 年的0.12 元/噸，到2018 年的2.15 元/噸，可發(fā)現(xiàn)變化很大，期間基本一直呈上升趨勢。結合二次曲線、三次曲線、復合曲線等方法做綜合分析，可列出表示A 市水價和時間關系的公式，推算未來水價，再求得每年具體的節(jié)水效益。

計算雨水回收利用量需考慮A 市的氣候，該地為溫帶季風氣候，根據(jù)當?shù)亟?0 年的降雨量統(tǒng)計結果來看，平均年降雨量為620mm，常年降水天數(shù)為103.6 天，集中在每年的6 ～9 月。雨水收集主要來自地面和屋頂，雨水徑流系數(shù)均取0.9，棄流量厚度取5mm，棄流次數(shù)取100 次，平均回收利用率在80%～90%，該工程取90%。根據(jù)前面公式可求得每年能夠回收利用的雨水總量約為37728m3。

3.3 綜合成本計算

該項目所建設的雨水回收利用系統(tǒng)采用先進的技術和良好的設備，具體包括取水泵、壓力泵、二氧化氯發(fā)生器、紫外線殺菌設備等，根據(jù)前面分析，運營期間的費用主要為電費、維護費、人員工資。A 市當前電費為1.15 元/kW·h，該工程每年大約耗電20000kW·h，考慮到電費變動，加入A市的電費年上漲率為3%.每年的運營維護費用設定為10000元，年上漲率同取3%.人員工資方面，系統(tǒng)建成投入使用后，安排2 名員工輪流值班，負責日常檢查維修工作，為節(jié)約成本，可令物業(yè)人員擔任，每人每月工作1000 元，則一年24000 元，年工資增長率取9%.根據(jù)公式可求出當年的運營成本，比如2020 年，運營成本大約為25 萬元。同樣，可求得未來20 年內每年的成本費，前五年基本是效益低于成本，之后每年的經(jīng)濟效益不斷提高，現(xiàn)值也越來越多，最終計算出動態(tài)投資回收期為11 年，可節(jié)約費用約為65 萬元。加上各種間接效益，比如設備費用和維護費用降低，實際投資回收期可能更短。可見，該工程建設雨水回收利用系統(tǒng)具有良好的經(jīng)濟效益，具有可行性，雖然初始投資和運營成本較高，但該系統(tǒng)具還具有巨大的社會效益，應從長遠來看，為市民提供長期服務。

另外，需注意的是，雨水回收利用系統(tǒng)在年均降水量達到400mm 以上的地區(qū)，經(jīng)濟效益比較明顯，但我國各地氣候差異較大，降水量亦是如此，比如，西北某些城市，年均降水量不足400mm，運用以上方法分析，并不可行，該方法適用于年均降水量在400mm 以上的地區(qū)?？傊?，雨水回收利用系統(tǒng)并非購買一些設備裝置就能建設，建設前還應綜合考慮各地氣候、降雨量、水價以及其他因素，充分論證其可行性，然后再開展設計建設工作。

4 結語

雨水回收利用系統(tǒng)在我國當前非常實用，既能節(jié)約市政供水，緩解水資源短缺的局勢，又能節(jié)約成本，具有極大的社會效益、經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。因此，應當加強此方面的研究，根據(jù)各地實際情況，考慮綜合因素，合理設計雨水回收利用系統(tǒng)，使其優(yōu)勢得到充分發(fā)揮。