农村生活污水治理示范工程的成本有效性研究3——以上海和苏南地区为例

郝前进 张 苹

(复旦大学环境科学与工程系,上海200433)

农村生活污水治理示范工程的成本有效性研究3
——以上海和苏南地区为例

郝前进 张 苹

(复旦大学环境科学与工程系,上海200433)

成本有效性是农村生活污水治理工程从示范到普及推广的生命线。本文在上海和苏南地区9个示范工程调研的基础上,将农村生活污水的治理技术简化为“城镇污水处理厂小型化”和“自然处理系统”两种工艺,对示范工程的成本有效性进行了分析。研究发现,示范工程在管网费用、设备费用、土地占用成本和日常运营费用等方面都存在成本下降的空间。针对这些问题,本文提出了相应的政策建议:合理的项目选址是影响管网费用的决定性因素;政府层面的集中研发可以削减单个项目的重复研发费用;设定工程建造标准可以避免土地利用和工程建设中不必要的浪费;农民和第三方企业的广泛参与则可以节省建设和运营成本,更重要的是可以保证工程建成后的有效运行。

农村;生活污水治理;示范工程;成本有效性

农村生活污水是造成农村水环境污染的主要原因之一。为了有效解决农村生活污水的污染问题,中央和各级地方政府上马了一批农村生活污水治理相关的示范工程,如利用“粪-沼-田”生态模式治理农村水污染示范工程,利用农村水塘系统对非点源生活污水进行调控工程,农村生活污水“填料床-植物床”处理工程,人工湿地工程,小型污水处理站工程等。

成本有效性是农村生活污水治理工程实现从示范到普及推广的生命线,但现有示范工程的成本是否已经实现了成本有效性,尚未得到较好的研究。因此,本文对现有示范工程成本有效性和成本下降途径的研究,对农村生活污水治理的普及推广具有重要的现实意义。

1 示范工程概况

2008年1月到2008年7月,笔者对上海和苏南地区的9个农村生活污水治理示范工程进行了实地考察。从调研对象来看,这9个示范工程所使用的技术多样,各村庄间自然、社会和经济条件各异,说明选取的调研样本具有一定的代表性。现有示范工程的总成本主要包括建设成本和运行成本两部分。其中,建设成本包括设计研发费用、土建费用、设备费用、管网费用和土地使用成本等,而运行成本则主要由动力费用、材料费用、管理人员工资和设备保养费用构成,各示范工程的成本情况如表1所示。

由于示范工程使用技术的差异,示范工程在建造中没有统一的成本标准,成本是否有效难以确定。本文根据处理污水的工艺原理,将农村生活污水的处理技术分为两类[1,2]:一类是“城镇污水处理厂小型化(简约化)”工艺(记为A工艺),例如淞南村和碧水湾小区的厌氧升流过滤射流充氧好氧滤池技术、西庄村的CASS工艺。其主要处理流程类似于城镇污水处理厂,处理微生物载体多为活性污泥或生物膜。另一类是“自然处理系统”(记为B工艺),与传统氧化塘或土壤过滤技术相似,利用土地过滤、植物吸收和微生物分解的原理处理污水,调研的双津村、汇中村和中横娄村采用了B类工艺。另外,还有一些示范工程采用了混合工艺,例如,前卫村、吴桥村和绰墩山村采用的是“城镇污水处理厂小型化(简约化)”和“自然处理系统”相混合的工艺(记为A+B工艺)。

经过以上分类,在研究示范工程的成本有效性时,可以将采用A类工艺和B类工艺的示范工程进行区别分析,A类工艺可以参考城镇污水处理厂的标准,而B类工艺虽然没有具体参考标准,但由于具有共同的工艺特点,可以项目之间进行比较。

表1 上海和苏南地区9个示范工程的成本概况一览表Tab11 The listof costsof nine rural domestic wastewater treatment demonstration projects in Shanghai and Southern Jiangsu Region

2 现有示范工程的成本有效性分析

成本有效性分析是指无法确定某公共项目具体收益的大小时,可以用目标的完成程度取而代之,并计算它与付出的成本之间的比例[3],通常用于备用方案间的选择过程[4]。如果不同备用方案可以实现同样的目标,则成本低的方案优于成本较高的方案。本文主要研究农村生活污水治理示范工程的成本有效性,由于选取的示范工程均将农村普通生活污水处理至《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级B标准(相当于各个项目的收益相等),因此可以直接比较不同示范工程间的成本差异(即处理每吨污水花费的成本)。

以下对9个示范工程的几个主要技术经济指标进行比较分析,研究示范工程的成本有效性。2.1 建设成本的有效性分析

农村生活污水治理工程的建设成本主要包括管网费用、设备购置费用、土建费用和土地使用成本共4部分。一方面,由于农村基础设施薄弱,管网费用在总建设成本中通常占有较大的比重(见表1),而参考标准中并没有管网投资成本的指标;另一方面,调研示范工程中没有土地价格的数据,土地成本只能用占地面积来予以衡量,因此本文将建设成本分为管网投资费用、造价(土建和设备费用)和土地使用成本三方面予以分析。

(1)污水收集管网的投资费用。农村地区基础设施落后、聚落分散、地形水文条件差异悬殊,不利于污水的收集,因此管网投资在总建设成本中占有较大比重,大多数示范工程的管网费用占总费用的1/3以上。从调研数据看,前卫村、汇中村和碧水湾小区的管网投资比例甚至高于60%。管网投资的高低主要取决于两个因素:工程选址和道路开挖难度。在所调研的示范工程中,前卫村由于选址不当,示范工程距离村庄较远(约500m),致使其管网费用高达884万元,远远高于其他示范工程。而汇中村的污水处理设施虽然位于村庄内部,但由于该村污水收集管网铺设时必须挖开硬化路面,其管网投资费用也较高。

(2)处理单位水量的工程造价。采用A类工艺的农村污水治理示范工程,其单位水量的工程造价可与城市污水处理厂的建造标准进行比较。根据《城市污水处理工程项目建设标准》(01修订版),采用北京市1999年人工、材料、机械预算价格计算,建设规模在Ⅴ类(污水处理量在1～5万m3/d)的二级污水厂的投资估算指标为1350～1120元/(m3/d)(不含污泥消化)。根据国家统计局统计的工业生产价格指数(PPI),2008年的价格是1999年的1.20倍,其中建材类工业品的价格上涨幅度要大一些,约50%～70%。因此按60%的涨幅估计,当前的投资估算指标应为2 160～1 792元/(m3/d)。根据此标准,A类工艺中只有碧水湾小区的投资造价低于这个指标。

采用B类工艺的示范工程,需要购置的设备较少,工程造价主要是土建费用。“低造价”通常是B类工艺的主要优势之一,B类或A+B类工艺的投资造价应比A类工艺低一些,但根据表1,B类工艺的工程吨水造价并不低,双津村和汇中村的吨水造价远高于A类工艺的示范工程。对于采用A+B工艺的示范工程,造价包括设备购置费用和土建费用。数据显示,该类工艺的示范工程吨水造价普遍较高。

(3)处理单位水量的土地使用成本。农村生活污水治理工程的建设成本还应该包括土地使用成本,所调研的这9个示范项目都是从地方政府无偿获得划拨土地使用权,土地直接使用成本为零。但考虑到未来示范工程的推广应用和在农村的发展前景,土地使用成本不可忽视。因此,有必要考察示范工程处理单位污水占用土地面积的大小。

从表1可以看出,采用A类工艺的示范工程吨水占地面积较小。根据《城市污水处理工程项目建设标准》(01修订版),建设规模在Ⅴ类(污水处理量在1～5万m3/d)的二级污水厂建设用地指标为1.20～0.85m2/(m3·d),除绰墩山村外,其余采用了A类工艺的示范工程都低于此标准,说明A类工艺在土地利用上更加集约;采用B类工艺的示范工程吨水占地面积较大,从 0.892 m2/(m3/d)到6.876m2/(m3/d)不等;采用A+B类工艺的项目B段占地面积在4.000～28.500 m2/(m3/d)之间。理论上,A+B类工艺经过了A段的处理,占地与纯B类工艺相比应该有所下降,但实际上大多数A+B类工艺的B段吨水占地面积反而高于纯B类工艺,说明这些工程在土地使用上存在明显的浪费现象。

2.2 运行成本的有效性分析

A类工艺运行过程中的主要成本为动力费用;B类工艺一般不需耗能,成本主要为管理或设备维护成本;A+B类工艺的运行维护成本较其它两种工艺高。在城镇污水处理厂运行过程中,动力费用的比重达到60%以上[5],调研数据显示,能耗费用在总运行成本中占据较高的比重,因此这里主要对示范工程的动力费用进行分析。

从表1可以看出,采用B类工艺的双津村、汇中村和中横娄村的运行能耗为零,符合土地处理系统的低能耗特点。而A+B类工艺的能耗主要是A段工艺的能耗,可以将其与城市污水处理厂的标准相比较。根据《城市污水处理工程项目建设标准》(01修订版),二级污水厂处理每立方米污水电耗在0.15～0.28 kW·h。前卫村、淞南村、西庄村和碧水湾小区基本符合城市污水处理厂的能耗标准。而采用A+B类工艺的吴桥村和绰墩山村的工程吨水能耗大大超出一般城市二级污水处理厂0.28 kw·h/m3的上限,最高可超出16倍以上。

2.3 示范工程的总成本分析

通过与城市污水处理厂建设标准的比较以及示范工程之间的相互比较,我们可以发现示范工程在设备费用、占用土地面积和日常运营费用等方面都存在一定的成本下降空间。另外,虽然管网投资没有相应的标准作比较,但一些示范工程由于选址不当或规划失误,造成污水收集管网的投资费用偏高。

3 成本下降的具体途径

针对现有示范工程在上述成本有效性研究中的缺陷,本文提出了四点对策建议:

(1)节省管网费用。对农村地区而言,管网费用的节省将是降低示范工程总成本的重中之重。降低管网费用可以从两个方面入手:第一,做好村庄规划,实施路面硬化工程的时候就铺设管网,防止出现土地硬化后再破坏的情况;第二,减少管网铺设的长度,即在考虑臭气或者噪声不影响村民生活的前提下,尽量缩短污水处理设施离村庄的距离,最好是在村庄内部建设处理设施。

不同类型的村庄应采取不同方式实现管网费用的最小化:①城市近郊地区:对于靠近城市的农村地区,可以将农村生活污水处理纳入城市污水管道,发挥城市污水处理设施的规模化效应,实现成本的最小化。②高度集中的农村地区:对于远离城市、农民居住高度集中的农村地区,由于其污水量较大,可以集中收集污水进行处理,但处理设施应尽量选址于村庄内部或紧临村庄的位置,尽可能降低管网费用。③布局分散的农村地区:对于居住分散的农村地区,采用分散治理的方式,考虑依托村庄原有的土壤、自然水体以及其他地形地貌建设污水处理设施,因地制宜。④混合型农村地区:对于部分集中、部分分散的农村,可以采用集中-分散相结合的方法:在比较成本与收益的前提下,将集中居住区域产生的生活污水通过管道收集,集中处理;分散居住区域的生活污水则分散治理,尽量实现因地制宜,减少管网的铺设。

(2)削减重复研发费用。调研中发现,许多示范工程的总成本都包含研发费用,一般用于技术方案的设计。如前卫村的工程设计费为31.26万元,西庄村为2万元。但是,农村生活污水治理所使用的技术大多由成熟技术发展而来,在实际应用时并不应该花费过多费用。为了降低农村生活污水治理工程的总成本,重复研发费用必须削减或去除。

重复研发费用的削减,可以通过区域集中研发的途径来实现。例如,可以由省级或市级政府组织相关专家或科研机构,根据区域内不同农村地区的聚落规模、与城区的距离、地形和水文特点、农村经济发展水平等要素,对不同污水治理技术的适用性、稳定性等集中进行研究,找到适合区域内不同条件农村生活污水治理的技术和工艺。另外,研发的相关成果必须实现共享,在示范工程建设时避免重复研发,从而达到在推广过程中减少研发费用的目的。

(3)设定工程建设的标准,降低工程造价。现有示范工程建设费用较高的主要原因之一就是缺乏相应的建设标准。在研究的基础上设定工程建设的标准,至少可以从两个方面降低工程的建设成本:第一,通过设定农村生活污水治理工程建造的大致标准,避免土地利用的浪费,避免将农村生活污水治理的示范工程建成“形象工程”或“政绩工程”,减少不必要的土建费用和设备购置费用。第二,对于采用A+B类混合工艺的示范工程,要综合考虑工程是在哪个阶段发挥主要作用,是否可以仅用单个工艺流程就达到大致相同的处理效果,从而节省总建设费用。

(4)多主体参与,减少建设和运营管理费用。让农民和企业参与到农村生活污水治理工程的建造和后续管理中,可以降低工程的建造和运营费用。对于技术含量较低的土建工程,可以在工程设计单位的指导下,由村民承担施工安装操作。工程建成后,对技术含量较低、后续管理较为简单的水污染治理工程,应该对农民进行简单培训,由农民自行管理,降低人工费用;对技术含量较高,需要定期添加药剂的工程,可以考虑由一个地区的政府或村委会与专业机构签订合同,由专业机构负责地区内污水治理工程的统一管理。

4 结 语

成本的节约和有效是农村生活污水治理工程得以建设和有效运行的关键因素,也是实现从示范到普及推广的生命线。本文在考察上海和苏南地区9个示范工程的基础上,分析了农村生活污水治理示范工程的成本有效性,发现示范工程在管网费用、设备费用、土地占用成本和日常运营费用等方面都存在一定程度的成本下降空间。针对现有示范工程在成本有效性方面存在的问题,本文提出了相应的降低成本的措施:合理的项目选址是影响管网费用的决定因素;政府层面的集中研发可以削减单个项目的重复研发费用;设定工程建设的标准可以避免土地利用和工程建设中不必要的浪费;调动农民和第三方企业的广泛参与可以节省建设和运营成本,更重要的是可以保证工程建成后的有效运行。只有实现了成本有效性,农村生活污水的治理才能实现进一步的普及推广。

References)

[1]何刚,霍连生等.新农村污水治理工作的探讨[J].北京水务,2007,(6):22-25.[He Gang,Huo Liansheng,et al.Probe into Domestic Sewage Treatment in New Rural Construction[J].Beijing Water,2007,(6):22-25.]

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[3]Levin HM.Cost Effectiveness:A Primer[M].CA:Sage Publications,1983.

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[5]原培胜.城镇污水处理厂运行成本分析[J].环境科学与管理,2008,33(1):107-109.[Yuan Peisheng.The Running Cost Analysis of Town Sewage Treatment Plant[J].Environmental Science and Management,2008,33(1):107-109.]

Cost Effectiveness Analysis of Rural Domestic Sewage Treatment Projects:A Case Study in Shanghaiand Southern Jiangsu Province

HAO Qian2jin ZHANG Ping
(Department of Environmental Science and Engineering,Fudan University,Shanghai 200433,China)

Cost effectiveness of the rural domestic sewage treatment projects is the key factor to promote its popularization.We divide the wastewater treatment techniques into two types,which are conventional advanced wastewater treatment technique and natural ecosystem treatment technique,to simplify the comparison.On the basisof surveying 9 demonstration projectson ruralwastewater treatment in Shanghai and southern Jiangsu,this article carriesout a cost2effectiveness analysis,which finds that the existing demonstration projects still have large cost2saving spaceon thewaste pipe costs,equipment costs,land costs,the costof day2to2dayoperations,etc.Finally relative conclusionsand advice are proposed.Reasonable location can largely reduce the pipe costof the project.Centralizing R&D on the government level can reduce R&D costsof single project.Setting standardsof construction helps avoid unnecessary land use and construction expenditure.Involvement of farmers and third2party enterprises in the construction and operation notonly saves costs,butmore importantly,ensures the effective functionof the project.

rural;domestic sewage treatment;demonstration projects;cost effectiveness analysis

X829/X321/X196

A

1002-2104(2010)01-0108-04

10.3969/j.issn.1002-2104.2010.01.019

2009-09-15

郝前进,博士,讲师,主要研究方向为环境价值评估、城市经济与城市环境管理。

3住房与城乡建设部课题“华东地区农村水污染治理示范工程评估”和国家水体污染控制与治理科技重大专项“城市水务产业发展及管理政策研究与示范课题(编号:2009ZX07318-007)”的资助。

(编辑:于 杰)