污染水利用的经济分析模型

　　【摘要】 文章以齐鲁石化某项目为例提出了污染地下水投资和利用的净现值分析模型，研究了影响投资和利用的主要因素——水处理量、水处理系数、水价、水资源费、污水处理费、折现率和原始投资额等之间的关系，通过净现值分析模型实证检验了该项目的设计和实际运行的经济效果，最后对国家水管理政策提出了建议。
　　【关键词】 污染水； 净现值； 经济分析； 政策
　　
　　我国淡水资源占世界总量的6%，人均量仅为世界平均水平的28%，2004年万元GDP用水量为399立方米，约为世界平均水平的4倍，是美国等先进国家的8倍，同时存在着利用率不高与浪费和水源污染的问题。2006年《取水许可和水资源费征收管理条例》实施后，国家总量控制与定额管理相结合的水资源管理办法对地方和企业产生了重要的资源利用约束。石化行业作为国民经济重要部门，一方面需要利用技术并提高管理水平降低用水量，另一方面合理有效利用污染水源以及循环用水，更有着重要的经济和社会意义。本文首先提出了分析的具体模型，然后结合一定的技术条件以齐鲁石化某水源地污染地下水的利用为例说明了模型的应用，最后对国家水管理提出了政策参考建议。
　　
　　一、污染水处理的经济分析模型
　　对污染水处理进行经济分析主要包括投资和生产两个方面，投资可行性分析的一般方法为净现值（NPV）法，生产利用分析的一般方法为本量利（CVP）分析法。
　　（一）NPV分析模型
　　NPV法的基本原理是通过分析确定投资项目使用期内的现金净流量并按一定的折现率计算净现值来分析投资项目的经济可行性。现金流量要分市场价和企业自用收益计算两种情况。按照市场价计算，假设水以市场价格对外出售；按照企业自用收益计算，假设按照水的边际收益为水价。影响现金流入的因素有原水处理量、水价（或边际收益），影响现金流出的因素有水处理成本、污水处理成本等。在一定的技术条件下水处理原水与实际出水存在确定关系。国家水资源费按实际取水量确定，水价按实际出水计算。折现率是影响NPV分析的重要参数，一般采用行业权益资本的收益率、行业加权平均资金成本、社会投资的机会成本、行业基准资金收益率或企业预期收益率等。
　　污染水处理投资项目的NPV分析模型为：
　　Q为原水处理量；f为水处理系数，即在一定的技术和工艺条件下出水量（符合水质要求的水量）与原水处理量之间的比值，其值在0~1之间；P为出水价格（或边际收益），可以以市场水价（或企业内部价格）表示；Ct为单位水资源费；Cs为单位污水处理费；Cv为原水处理的单位成本（变动成本）；r为贴现率；C0为原始投资额；NPV为投资项目的净现值，如果NPV≥0，则方案可行，否则不可行。
　　NPV分析也可以通过计算IRR（内部收益率）来实现。IRR就是投资项目的净现值等于零时的折现率，如果IRR大于或等于预期收益率，则项目具有经济可行性，否则不可行。计算IRR的关键在于准确确定项目的现金流量，在项目运营期内如果没有大量追加投资，IRR是评价项目可行性的有效方法。
　　（二）CVP分析模型
　　CVP分析可以确定在一定的固定成本和单位产品贡献毛益条件下的盈亏临界点的业务量，基本原理是通过把一定期间的成本划分为固定成本和变动成本，并结合产品的市场价格，利用三者的关系确定业务量（产品销售量）来分析生产运行是否经济的方法。基本模型为：BE=FC/（SP-VC），BE为盈亏临界点（保本点）业务量；FC为一定期间的固定成本；SP为单位产品售价；VC表示单位产品变动成本。经计算的BE可与实际业务量对比，如果一定时期实际业务量大于BE，则生产不仅可以保本而且是有利可图的，如果低于BE则不可行。CVP可单独分析某一生产项目实际运行的经济性，也可对一定期间NPV作补充分析。
　　NPV主要用于投资项目的预测，也可用于项目实际运行效果的分析。NPV为基本分析模型，CVP为辅助分析模型。
　　
　　二、分析模型在齐鲁石化某项目的应用
　　齐鲁石化地下水过量开采和化工厂排放污水渗漏引起了地下水污染，治理污染和利用污染地下水已成为齐鲁石化的重要课题。2008年实施的《淄博市节约用水办法》规定，齐鲁石化所在地非生活用水实行计划用水管理，用水计划根据用水定额、经济技术条件以及水量分配方案制定，又形成新的压力。堠皋水源地有五眼取水井，取水总量约为15 000m3/d，1#井、2#井受无机物污染，3#井和5#井受有机物污染严重，本文以3#井为例进行分析。3#井原水的油含量15~35mg/L、COD为15~30mg/L。主要用于3#井的水处理装置于2001年7月建成，由双级气浮、生物陶粒、高效澄清、双层滤料过滤器和活性炭吸附五个处理单元以及与之配套的加药系统和消毒系统组成，原设计处理能力为220~250m3/h，产水能力不低于150m3/h。2002年8月装置开始接管操作向外供水，出水量大约为130m3/h，没有达到考核要求；还由于设备和阀门等老化严重及自动化操作系统失效等原因，使得目前工艺调节困难。水处理装置实际和经测算的有关经济数据为：装置预计使用年限为15年，初始设计投资645.63万元，设计水处理成本0.82元/m3（崔海云等，2002），变更工艺后测算的设计水处理成本0.936元/m3；实际投资900万元，实际水处理成本1.738元/m3（见表1，李中法等，2006）。使用实际处理成本比设计高的原因在于装置实际原材料耗量比设计值偏大及处理水量和外供水量达不到设计值，即水处理能力和水处理系数偏低。淄博市用水有关资料为：基本水价1.73元/m3，水资源费2007年前为0.5元/m3，后为0.75元/m3（属劣质水源），污水处理费在2006年以后为1.03元/m3（之前为0.78元/m3，其中含附加）。
　　（一）项目投资和运行的NPV分析
　　经测算，在现有条件下投资是不可行的，只有在按照原设计的产出能力和水处理系数（80%）运行，并且按照6%（近似的石化行业平均资金利润率）的贴现率时，投资才是可行的（见表2）。
　　使用模型经测算，该项目原设计投资（645.63万元和80%水处理系数）的IRR为12.5%；在实际投资900万元和设计水处理系数80%条件下的IRR为6.6%，低于一般常用的8%至10%贴现率水平；在实际投资900万元和实际水处理系数64.3%的IRR为负值。结论是：以石化行业基准贴现率12%为准，原设计投资是可行的；实际投资和实际运行不可行（由于数据量较大限于篇幅计算过程没有列出，需要的读者可以向作者索取计算模型）。
　　（二）项目运行的CVP分析
　　1.以原设计投资和原设计工艺进行计算
　　该项目每天的固定成本1 195.61元（645.63万元以15年计算折旧，没有考虑人工等），单位变动成本0.82元/m3，单位水价就是基本水价乘以设计水处理系数，即1.73×80%=1.384（元/m3），则：BE0=1 195.61/（1.384－0.82）=2 119.88（m3）。实际水处理量为4 842.8m3，远远超过临界点，是可行的。
　　2.以实际投资和原设计工艺进行计算
　　该项目每天的固定成本为1 643.8元（900万元以15年计算折旧，未考虑人工等），单位外供水变动成本为1.21元/m3（包括维修费），单位水价为1.73×64.3%=1.112（元/m3），实际出水价格已经低于单位变动成本，也就是说，只要生产就是亏损的，生产越多，亏损越大，不需要计算BE了，原因在于处理成本的上升和过低的实际水处理系数。企业实际水处理装置的低效运行使得业务量不够导致运行的亏损。
　　以市场水价为基础计算的NPV、IRR和BE表明，对该装置重新进行工艺改造并提高效率是有必要的。2010年齐鲁石化供排水厂专门就堠皋3#深井水的除油技术由曹雨平教授和徐依亮等进行了研究。
　　如果石化行业生产对水的边际收益比市场水价高的话，结果会有不同。
　　
　　三、扩展分析：结论
　　污染地下水分析模型也适用于其它污染水和循环水利用，可把模型进一步写为：
　　该模型可以清晰地分析污染水处理投资和运行各因素的影响：在其它因素确定的情况下，需要初始投资额C0越大则投资激励越小，是投资的直接制约因素；在一定的水资源费和初始投资额下，项目的水处理能力Q、水价P和水处理系数f越高，投资激励越大；而水资源费Ct、污水处理费Cs、原水处理的单位变动成本Cv和贴现率r越高，则投资激励越小。污染水处理既是技术问题，也是经济问题，只有一定的技术在可行的经济条件下才会得到企业应用。
　　模型的政策含义为：一是在地下水污染的情况下，各地提高水价（基本水价）可以激励企业积极投资污水治理和利用；二是污染企业为了在一定的水价和一定的折现率条件下治理、利用污染水源，必须采用在技术上处理效率高而且投资较低的装置；三是在其它因素确定的条件下，企业投资项目折现率（期望收益率）越高，投资于污染水处理的激励越小，反之，越大。国家可以通过利率政策和一定的产业政策引导污染企业积极参与污染水的治理和循环使用，从而达到节水的目的。
　　
　　【参考文献】
　　［1］ 李振球.技术经济学［M］.大连：东北财经大学出版社，1999.
　　［2］ 徐依亮，曹雨平，等.《堠皋3#深井水除油技术研究》结题报告［R］.2010.
　　［3］ 崔海云，崔世明，穆振贵，滕祥梅.齐鲁石化公司堠皋地下水处理利用设计［J］.给水排水，2002（7）：48-50.
　　［4］ 李中法，高庆然，雷永春.堠皋3#井回用水装置的运行分析［J］.齐鲁石油化工，2006（34）：46-49.
　　［5］ 梁守江，徐士平.齐鲁炼油用水现状及节水措施［J］.齐鲁石油化工，2005（4）：309-310，317.