开封市污水回用量计算及定价分析

王志华

（河南省开封水文水资源勘测局，河南 开封 475001）

0 引言

水资源短缺已成为世界性的重大问题。 开封市要建成百万人口的城市，人口的增加，经济社会的发展，将会使水资源问题变得更为突出。 为了解决这一问题，就要认真贯彻严格的水资源管理制度，严守“三条红线”（第一条红线是建立水资源开发利用的控制红线，严格实行用水总量控制；第二条红线是建立用水效率控制红线，坚决遏制用水浪费；第三条红线是建立水功能区限制纳污红线，严格控制入河排污总量）。 否则，必将制约开封市国民经济与社会发展，影响人们的正常生活。

2010 年开封市污水排放量为1.12 亿m3，其中工业废水占70.9%，生活污水占29.1%。 工业废水的比例偏高，使得水质更为恶劣[1]。 本文试对开封市的污水可回用量进行分析，提出相应的定价方法。 同时，结合该地区污水排放、处理成本和工农业生产情况，对污水回用成本和污水费用进行分析，从而为该地区污水回用的决策和实施提供参考依据。

1 开封市可利用回用量计算

1.1 农业可利用回用水量计算

回用水虽然经过了一定的处理，达到了相应的水质标准，但是水质仍然比较差。 为了安全起见，需要对回用水的使用区域做出一定的限制，选择曾经使用过污水灌溉的区域最为合适。 由此确定的回用水灌溉范围为开封市郊区及惠济河干支流沿岸2 km 以内。 其中，开封市郊区可以发展回用水灌溉面积0.4 万hm2。

农业灌溉用水量的计算公式为

式中：Wi为灌溉用水量，m3；Qi为单位面积灌溉用水定额，m3/hm2；Ai为灌溉面积，hm2；

以市郊灌溉用水量6 825 m3/hm2计算，开封市年灌溉所需回用水量为2 730 万m3。

应当注意的是，农作物的需水量年内分配是不均匀的，4～6 月间，需水量达到高峰，其他月份用水量较小，比较均匀。 而城市污水处理厂的出水量受季节影响小。 因此，在灌溉用水少的时候，不能充分利用处理过的污水，如果有水库等水利工程的调蓄，可更有效地利用回用水。

1.2 市政可利用回用水量计算

（1）浇洒绿地

采用单位绿化面积指标法预测绿化用水量。 其计算公式为

式中：Wg为绿地用水量，m3；Qg为绿地用水定额，L/（m2·d）；Ag为绿地面积，m2；Tg为供水天数，d。

《城市给水工程规划规范》GB50282-98 规定，国内城市绿地用水定额为1～3 L/（m2·d）。 考虑城市用水日变化系数（各类城市的用水日变化系数为：特大城市1.1～1.3；大城市1.2～1.4；中等城市1.3～1.5；小城市1.4～1.8。 开封市取1.4） 和管网渗透率(取10%)的影响，开封市的绿地用水定额数值为0.64～1.93 L/（m2·d），取1.5 L/（m2·d）。

根据开封市环境规划指标[2]，2010 年开封市园林绿地面积8.84 km2，每年浇水按240 d 计，预计绿地浇洒年用水量为318.2 万m3。 从理论上说，这部分绿化用水都是可以用回用水替代的。 如有一半以回用水替代，则每年可利用回用水159.1 万m3。

（2）冲刷道路

计算公式为

式中：Ws为道路用水量，m3；Qs为道路用水定额，L/（m2·d）；As为道路面积，m2；Ts为供水天数，d。

开封市道路面积为486.5 万m3。 国内城市道路、广场用水定额为2～3 L/（m2·d），考虑管网损失和用水日变化系数对用水定额的影响（管网渗透率取10%，用水日变化系数取1.4），开封市道路、广场用水定额为1.28～1.93 L/（m2·d），取较小值1.3 L/（m2·d），所以冲刷道路需水量为0.63 万m3／d，每年冲刷的时间以7 个月计，则每年用水量132.3 万m3。 如有一半以回用水代替，则每年可利用回用水66.2 万m3。

1.3 工业可利用回用水量计算

2010 年，开封市区部分行业用水情况如表2 所示。 其中，适合使用回用水的行业有：黑色金色冶炼及压延加工业、有色金属冶炼及压延加工业、金属制品业、普通机械制造业、电力、热水的生产和供应业。 这些行业的总需水量为2 369 万m3，如果其中30%以回用水代替，则每年可用回用水量710.7m3。

表1 开封市区各行业年用水情况调查表Table 1 Questionnaire of various industries water use in urban area of Kaifeng

1.4 污水资源总回用量计算

仅考虑最容易实现的污水回用方式，即农业回用、浇洒绿地、冲刷道路和部分工业用水，开封市每年可利用回用水总量为3 666 万m3。

2 污水回用定价研究

2.1 水的价格构成

结合相关水价理论，可把水价分为4 个组成部分：水资源费，水利工程水费，自来水处理费，污水处理费[3]。

（1）水资源费。 自然界的天然水虽然不是人类劳动的产物，但是人们要取用天然水资源，同样应该付出代价。 这个代价包括其他用水者减少用水的损失，其他用水类别减少用水的损失。 即使个人不付出代价，社会也会为此付出代价。 这个代价表现为水资源的价格，即水资源费。 （2）水利工程费。 水利工程费指为弥补水文勘探、 水质监测和河道、水库、沟渠等水利工程设施建设和运行维护管理成本而收取的费用，应包括税金和适当的利润。 （3）水处理费。 自来水处理费是为弥补获取原水、加工和输送分配自来水等发生的成本，即建设和运行维护与自来水相关设施的成本而收取的费用，应包括税金和适当的利润。（4）污水处理费。水资源在使用后会排出一定量的废水，这些废水会造成污染，对社会和个人带来了危害。 治理污染、保护水环境，需要付出一定的费用，这部分费用反映到水价中，就是排污费。

2.2 回用水的定价

（1）排污费。 自来水在使用后，不可避免地要排放一定量的废污水。 对城市污水进行处理、以达到回用要求的过程中所产生的处理费用，应当在自来水成本和回用水成本之间分摊。

（2）最优污染水平的确定。 环境容量是指大气、水、土壤等环境所允许承纳的污染物质的数量。 当污染量小于环境容量时，自然界可以容纳和净化污染物，但当污染物的排放量明显超过环境容量时，就会造成环境污染和生态破坏。 那么，是不是把污染水平控制在环境容量之内，甚至完全没有污染物排放就是最优污染水平呢？ 显然不是，资源开放的目的是实现最大的经济效益，如果一味追求低污染排放量，则必然影响经济效益的实现。 但是，我们也不能不顾一切地以牺牲环境质量为代价来发展经济。 解决这一矛盾的方法就是寻找一个合适的污染水平。 根据环境经济学的观点，最优污染水平是指能够使社会纯收益最大化的污染水平[4]。 其过程可以表示为

式中：TSB 为社会纯收益；TEC 为治理量为Q时的总外部成本；TC 为治理量为Q 时的总治理费用。

社会目标是使TSB 最大。 由于TSB、TEC 都是Q 的函数，所以TSC 也是排放量Q 的函数。 函数TSB 极大值的条件为：

故

即边际私人纯收益与边际外部成本（绝对值）相等时，社会纯收益最大。 这样也就达到了最优排放水平。

（3）污水处理费用的分摊。 根据《污水综合排放标准》（GB8978－1996） 中排水系统出水收纳水体的功能要求，把污水综合排放标准分为三个级别。 根据这一标准，可以确定污水处理费用的分摊问题，进而得知回用水的处理成本。 由于全国各地区发展不平衡，各地区的污染治理程度差别很大。 在实际计算中，我们可以简单地把一级强化处理或者二级强化处理之后的处理费用作为回用水的处理成本。

（4）自来水价格对回用水价格的影响。 回用水是作为自来水的替代品出现的，只有在水资源严重不足，必须寻找新的水源来代替；回用水使用应具有价格优势，即它必须比自来水成本低廉。 这两个条件同时具备时，才有可能广泛地使用。

（5）公众心理与支付意愿对回用水使用的影响。除了自身成本的问题，公众心理上对回用水的接受程度也是污水回用能否成功推广的一个重要因素。有调查显示，公众对于回用水不接触身体用途的偏好顺序为：浇绿地、冲厕所、洒马路、喷泉、洗车等，而对于洗澡、洗衣服等用途，多数人持反对意见。因此，加强对公众的宣传，消除公众对回用水安全的疑虑，提高自来水的价格，都能有效地提高公众对回用水的接受程度[5]。

（6）关于回用水定价的建议。 回用水在定价上可以参照自来水的定价方式。 自来水普遍采用的是成本加成定价法，这种方法同样适用于回用水。

开封市将供水市场划分为生活用水、工业用水、宾馆用水、商贸用水、机关用水五类。 根据用户对水的需求，价格弹性从大到小排列为：生活用水﹥工业用水﹥宾馆用水和商贸用水。 而水价的制订正好与之相反，生活用水价格最低，宾馆用水和商贸用水价格最高。 回用水的定价也可以采用同样的方式，但价格应低于自来水的价格。 对于需求弹性较小的用户，既然减小用水量是不可能的，那么使用价格较低的回用水将是个不错的选择。 而对于需求弹性较大的用户，使用回用水同样可以降低水费的支出。

除了采用对不同用户制订不同水价的差别定价法外，采用阶梯水价也有利于推动回用水的使用。阶梯水价是根据用户的用水量划分不同的级别，对不同的级别采用不同的水价，阶梯水价又包括了递减阶梯水价和递增阶梯水价。 例如，设定两个用水量标准Q1、Q2(Q1﹤Q2)，当用水量Q 不超过Q1时，水价为P1，当用水量Q 大于Q1、小于Q2时，超出的部分按P2计；当用水量超过Q2时，超出的部分按照P3计。

在用水量不同时，水费总额为：

如果P3>P2>P1，则称之为递增阶梯水价，反之，P3

在自来水供应中，人们通常提倡采用递增阶梯水价，其目的是为了节约用水，但是这只对需求弹性较大的用户有好的效果。 在回用水使用中，如果对需求弹性较小的用户采用递减的阶梯水价，就意味着企业采用更多的回用水代替自来水，将会进一步降低水费的支出。 这对于鼓励企业使用回用水是十分有利的。

前面提到的回用水的定价主要是指面对城市回用水用户而言的，事实上，对用于农业的回用水，定价将比较简单。 因为农业灌溉对回用水的要求不高，城市污水处理厂的二级出水可以直接用于农业灌溉。 因此，污水处理费可不计入农业回用水的成本中。 另外，农业回用水输水的渠道可以使用已有的灌溉渠道，或者在原有渠道的基础上做适当的修改。 但是，回用水用于农业灌溉的实际成本与河道引水灌溉的成本相当。 近年来，农业水价也在不断的提高，灌区农民用水也要向水管部门交纳水费，水费中不仅包括灌区水管部门的管理费、运行费、维护费等，还包括水资源费。 相比之下，回用水可以免费从污水处理厂获取，因而省去了水资源费。 对于开封市而言，利用城市污水处理厂的出水对周围农田进行灌溉，比从黄河引水的输水距离更近，因此成本也相对低廉。

3 结语

当污水经过处理被用于回用目的后，这种回用水就变成了一种商品，其价格构成与自来水的价格构成关系密切。 本文是在自来水实现完全成本水价的基础上进行回用水定价研究的。 从理论上说，回用水价格中包含的水处理费是在最优污染水平确定后从总的污水处理费用中分离出来的。 为了便于实施，把污水一级强化处理或者二级强化处理之后的所需费用划归回用水设施，也是可以让人信服的。 因为从保护环境的角度看，即使不进行污水的回用，在排放之前对污水进行一级强化处理或二级强化处理，也是很有必要的。

由于不同的回用方式所需要的处理和运行方式有很大的不同，因此不同的回用方式会产生不同的成本。 由于缺乏必须的数据，本文并没有具体对不同回用方式的回用水定价，但是可以肯定的是，用于农业的回用水价格将会很低，所有用途的回用水价格都不会高于自来水价格，否则这种回用方式就不会被考虑。 另外，采取有效率的定价模式，会提高回用水的使用效果。 这些都应该是水价制订时应该考虑的内容。

[1] 开封市水利局. 开封市水资源公报 （2008 年）[R]. 开封：开封市水利局，2009.

[2] 开封市水利局. 开封市水资源公报 （2009 年）[R]. 开封：开封市水利局，2010.

[3] 肖锦. 城市污水处理及回用技术[M]. 北京：化学工业出版社，2005：101.

[4] 杨伟红等. 开封市水资源保护与污染防治研究[J]. 中国农村水利水电，2003（6）：50－52.

[5] 王秀艳. 城市水循环途径和水回用技术分析及研究[D]. 天津：南开大学环境科学与工程学院，2002.