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再生水项目成本-效益评估模型及其应用

2021-07-05 748 上传者：管理员

摘要：再生水回用已成为缓解水资源短缺和改善水环境的重要措施之一，明确再生水项目的不同利益主体，合理分配各方利益，是促进再生水项目可持续运行的关键。基于利益相关者视角，从经济、环境、社会三方面构建了再生水回用项目的成本效益指标体系，并采用机会成本法、伤残调整寿命年等方法对各指标进行定量评估，并将该模型应用于高碑店市污水处理厂再生水回用项目中。结果表明，该项目具有经济可行性。但从不同利益相关者所获得的效益来看，污水处理厂和政府所获得的效益远高于用户，然而用户还要承担较高的健康风险，这可能会影响再生水的回用效率，决策者应重视。

关键词：
再生水
利益相关者
成本效益
污水处理厂
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1、引言

再生水作为国际公认的“城市第二水源”，具有改善水环境质量和缓解水资源紧缺压力的双重作用，已被广泛关注[1]。为了提高再生水利用效率，促进再生水发展，对再生水项目展开效益评估必不可少。范育鹏等[2]采用机会成本法仅定量分析了再生水回用的生态环境效益，忽略了经济和社会效益；胡胜利等[3]引入净效益指标评价再生水回用系统的综合效益，然而并未考虑再生水回用产生的效益流向；LIANGX等[4]从社会和企业角度对北京市再生水回用系统的成本效益进行了经济分析，却忽略了用户的角度。再生水回用涉及多方利益相关者，不同利益相关者所关注的重点不同，要维持项目的可持续运行就要满足各利益相关者的利益需求[5]。传统研究虽然证明了再生水回用具有良好的综合效益，却忽略了再生水回用效益的流向。鉴此，本文基于利益相关者视角构建了再生水回用项目的成本效益评价指标体系，明确再生水回用项目的利益流向，以期为再生水项目决策提供参考。

2、再生水项目成本—效益模型构建

2.1利益相关者确定

再生水作为公共物品，涉及众多利益相关者，而不同利益相关者之间利益的交叉和矛盾将会影响再生水回用的良性发展，因此明确再生水回用项目的利益流向对再生水回用的发展具有重要意义。结合利益相关者理论和再生水回用的特点，再生水回用利益相关者可认为是再生水回用过程中受到影响的所有组织或个人，主要包括污水处理厂、政府部门和再生水用户[6]，三者之间的关系见图1。

图1再生水回用多利益相关者之间的关系

2.2模型构建

再生水回用所涉及到不同利益相关者的利益应是多样的，因此采用成本效益分析法，从经济、环境、社会三个方面展开研究，对于经济效益和成本，可通过货币对应的价值直接根据其市场价格确定，无市场价格影响的环境和社会效益则通过间接评估方法确定。

考虑到指标的重要性和数据的可获取性，从三个主要利益相关者角度筛选成本和效益评价指标，并构建了基于利益相关者视角的再生水项目成本效益评价指标体系（表1）。各指标的定量评估方法如下。

表1基于利益相关者视角的再生水回用成本效益评价指标体系

2.2.1污水处理厂角度

(1）成本分析。污水处理厂再生水项目的成本包括基础设施的建设成本和项目运行成本。其中，基础设施建设费用包括管网建设费用、处理设备费用、其他固定资产的费用，依据会计准则将建设成本以累计折旧的金额分摊到每年的成本中。再生水回用项目的运行成本包括员工薪酬、原材料费用、水电费用、污泥处理费用、管理费、财务费、日常维护费等。污水处理厂再生水项目的成本C1测算方法为：

（公式）

式中，αi、Fi分别为污水处理厂第i种固定资产的基本折旧率、投资额；Cw、Cs分别为污水处理厂的年运行总费用、年维护成本。

(2）效益分析。污水处理厂再生水项目的经济效益包括污水处理收费、再生水销售收益、财政补贴。由于污水处理厂处理的污水来源和再生水回用渠道的多样性，污水处理厂再生水项目的经济效益B1计算公式为：

（公式）

式中，B11为污水处理收益函数；B12为再生水回用收益函数；B13为财政补贴；Ri、Ni分别为第i种污水的单位污水处理费、处理量；Pt、Qt分别为第t种用途的再生水价格、再生水回用量。

2.2.2政府角度

(1）成本分析。从政府角度看，推广再生水回用，需对相关的污水处理厂进行财务补贴。另外再生水可能含有一定数量的病原体，因此将再生水用于景观和生活等途径可能会直接或间接地对人类健康产生负面影响，导致健康风险，可视为社会成本。经合组织（OECD）认为腹泻类疾病是水相关疾病的最大负担，因此再生水回用对健康的影响仅考虑腹泻相关疾病产生的影响。通过伤残调整寿命年（DALY）指数，采用间接的评估方法计算再生水回用所产生的健康风险[7,8]。健康风险C21的评估公式为：

（公式）

式中，d为每挽回一个DALY所需要的成本，为2813元/DALY/a[9];q为腹泻相关疾病DALY率，由于高碑店市的DALY率难以获取，因此选取中国腹泻相关疾病的DALY率代替，为302.3×10-5DALYs/人[10];m为2017年高碑店市常驻人口，共57.7万人；k1为高碑店市污水处理厂再生水回用于景观和生活的水量与再生水总量之比。

政府所承担的成本C2公式为：

（公式）

(2）效益分析。从政府角度看，再生水回用可有效地节约水资源，减少污水排放，从而改善水环境，且提高了水资源利用率，带来环境效益。此外，再生水回用也增加了就业机会和城市投资机会等，带来社会效益。从资源效益、污水减排效益、水环境的改善效益、社会效益四个方面进行效益评估：(1)由于再生水回用于绿化和日常生活等途径，可节约大量的自来水，因此污水处理厂再生水回用所产生的资源效益可表示为对自来水的替代效益。使用再生水与自来水之间的市场价值差值对资源效益进行量化，根据调研获得高碑店市污水处理厂再生水出水用途预测、当地再生水价格及相应用途自来水价格见表2。资源效益B21

表2再生水回用量、价格及相应自来水价格

可用下式计算：

（公式）

式中，Ht、Pt、Qt分别为第t种用途的自来水价格、再生水价格、再生水回用量。(2)污水直接排放会造成水体污染、破坏生态环境等负外部性，再生水回用阻止了污水直接排入地表水体所造成的污染。2016年发布的国家环境保护“费改税”政策，将对排放污水的企业按污染物排放当量值征收相应的环境保护税，因此用节省的应缴纳的环境保护税金额来量化污染物的减排效益B22，计算公式为：

（公式）

式中，Q为生产再生水总量；φf为第f种污染物单位当量征收环境保护税额，按《中华人民共和国环境保护税法》的规定取前3项计征保护税，税费取为1.4元[11]；ρf、df分别为污水进、出水水质中的污染物f的浓度；Xf为再生水中污染物f的污染当量值。根据实际监测到的污水处理厂的进出水水质和李俊奇等[12]对污水中主要污染因子单位去除成本的研究，污染因子概况见表3。(3)污水未经处理成为再生水而直接排入城市水体，会对水环境造成污染，而被污染的水体要恢复到标准水质，需要投入一定的费用治理。因此，将水环境改善效益等价为受污染水体中主要污染因子修复到标准水质所需要的费用，通过机会成本法，水环境改善效益B23计算公式为：

表3污染因子概况

（公式）

式中，Hf为去除单位质量污染物f的价格；Mf为进水浓度与一级A标准水质的污染物f的浓度差。(4)污水处理厂再生水项目所产生的社会效益包括增加城市投资机会、促进城市经济发展、增加就业机会等。由于再生水回用社会效益的组成较为复杂，很难对其做准确的量化计算，因此对再生水回用的社会效益进行简化处理[13]。综上所述，污水处理厂再生水回用的社会效益B24计算公式为：

（公式）

2.2.3再生水用户角度

(1）成本分析。从用户角度看，再生水回用所产生的健康风险主要来源于生活和景观用再生水。因此，用户健康风险的评估公式为：

（公式）

(2）效益分析。对于用户来讲，再生水用于冲厕等途径，可节约日常自来水的使用。因此，再生水回用对用户产生的效益可表示为对自来水的节约效益B3，效益评估公式为：

（公式）

式中，H1为用户生活用水的自来水价格；P1为用于日常生活的再生水价格；Q1为日常生活所用的再生水量。

3、实例分析

高碑店市隶属于河北省保定市，地处北京、天津、保定三角腹地，环首都京津经济圈，是京南保北重要的工业城市。高碑店市占地面积为672km2，属于温带大陆性季风气候，年平均降水量600mm。根据保定市年鉴、水资源公报及实地调研可知，2017年保定市的GDP为3227.3亿元，再生水回用总量为5.1×107m3。高碑店市总用水量1.27×108m3，其中地下水为1.13×108m3，再生水为7.8×106m3，地下水开采严重，再生水利用率不高。为了充分利用废水资源，高碑店市污水处理厂对现有工程进行提标改造，使出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002)[14]一级A标准，实现污水处理后回用。该再生水项目设计处理能力为8×104m3/d，采用A2O工艺，主要接纳城市铁路以东地区的城市污水。通过实时监测和实地调研获得的数据可知，高碑店市污水处理厂再生水项目建设总投资为1561万元，2017年政府拨付给污水处理厂的污水处理费为2573万元、财政补贴金额3971万元。2017年再生水实际处理量为2002×104m3，除了回用部分，其他全部排入斗门河。根据税法相关规定，再生水项目建筑工程的折旧年限取20年，生产设备等固定资产的折旧年限取10年，综合数据测算出该工程2017年折旧金额为687万元。

根据式（1)～(12）计算结果对比分析不同利益相关者的成本效益，从而判断其经济可行性，结果见表4。由表4可知，高碑店市污水处理厂再生水项目的总收益高于总成本。对于污水处理厂来说，净效益为2370.4万元；对于政府来说，净效益为1741.09万元，且其环境效益高达5939.57万元；对于用户来说，净效益为370.58万元，但其使用再生水所承担的健康风险也达336.72万元。综合分析可知，污水处理厂通过建设再生水回用项目，为企业获得了比较好的经济效益；对政府来说，再生水回用能产生较高的环境效益，是改善水环境、节约水资源的有效途径；对用户来说，通过使用再生水节约的生活成本要高于再生水回用产生的健康风险，该再生水回用项目能满足三方利益相关者的利益，具有较好的经济可行性。但用户所获得的效益远少于政府和污水处理厂所获得的效益，且还要承担相应的潜在健康风险，这可能会打击用户使用再生水的积极性，影响再生水回用效率。

表4成本效益分析结果

4、结论

a．基于利益相关者角度，客观展示了再生水回用项目的效益流向，从而为不同决策者提供参考，也为其他项目的环境经济评价提供新视角。

b．由于未考虑其他利益相关者的效益及分散式和集中式污水处理厂再生水项目的差别，未来应更加全面地探索再生水回用的利益分配问题，推动再生水回用市场的可持续发展。

参考文献：

[1]崔琦,陈卓,李魁晓,等.再生水系统的可靠性:内涵及其保障措施[J].环境工程,2019,37(12):75-79,108.

[2]范育鹏,陈卫平.北京市再生水利用生态环境效益评估[J].环境科学,2014,35(10):4003-4008.

[3]胡胜利,杨侃,蒋立伟,等,再生水利用系统经济评价的费用-效益模型及应用[J].水电能源科学,2017,35(4):58-62.

[6]高旭阔,严梦婷.基于三方博弈的再生水回用市场演化路径分析[J]､中国环境科学,2019,39(12):5361-5367.

[7]高婷婷.再生水回用的肠道感染疾病负担定量分析方法研究[D]､西安:西安建筑科技大学,2018.

文章来源：张爱国,阙莉莉,李鑫,王月锋,崔伟伟.基于利益相关者视角的再生水项目成本-效益评估模型及其应用[J].水电能源科学,2021,39(06):136-139.