農村生活污水治理示范工程的成本有效性研究3
——以上海和蘇南地區為例

郝前進 張 蘋

(復旦大學環境科學與工程系,上海200433)

農村生活污水治理示范工程的成本有效性研究3
——以上海和蘇南地區為例

郝前進 張 蘋

(復旦大學環境科學與工程系,上海200433)

成本有效性是農村生活污水治理工程從示范到普及推廣的生命線。本文在上海和蘇南地區9個示范工程調研的基礎上,將農村生活污水的治理技術簡化為“城鎮污水處理廠小型化”和“自然處理系統”兩種工藝,對示范工程的成本有效性進行了分析。研究發現,示范工程在管網費用、設備費用、土地占用成本和日常運營費用等方面都存在成本下降的空間。針對這些問題,本文提出了相應的政策建議:合理的項目選址是影響管網費用的決定性因素;政府層面的集中研發可以削減單個項目的重復研發費用;設定工程建造標準可以避免土地利用和工程建設中不必要的浪費;農民和第三方企業的廣泛參與則可以節省建設和運營成本,更重要的是可以保證工程建成后的有效運行。

農村;生活污水治理;示范工程;成本有效性

農村生活污水是造成農村水環境污染的主要原因之一。為了有效解決農村生活污水的污染問題,中央和各級地方政府上馬了一批農村生活污水治理相關的示范工程,如利用“糞-沼-田”生態模式治理農村水污染示范工程,利用農村水塘系統對非點源生活污水進行調控工程,農村生活污水“填料床-植物床”處理工程,人工濕地工程,小型污水處理站工程等。

成本有效性是農村生活污水治理工程實現從示范到普及推廣的生命線,但現有示范工程的成本是否已經實現了成本有效性,尚未得到較好的研究。因此,本文對現有示范工程成本有效性和成本下降途徑的研究,對農村生活污水治理的普及推廣具有重要的現實意義。

1 示范工程概況

2008年1月到2008年7月,筆者對上海和蘇南地區的9個農村生活污水治理示范工程進行了實地考察。從調研對象來看,這9個示范工程所使用的技術多樣,各村莊間自然、社會和經濟條件各異,說明選取的調研樣本具有一定的代表性。現有示范工程的總成本主要包括建設成本和運行成本兩部分。其中,建設成本包括設計研發費用、土建費用、設備費用、管網費用和土地使用成本等,而運行成本則主要由動力費用、材料費用、管理人員工資和設備保養費用構成,各示范工程的成本情況如表1所示。

由于示范工程使用技術的差異,示范工程在建造中沒有統一的成本標準,成本是否有效難以確定。本文根據處理污水的工藝原理,將農村生活污水的處理技術分為兩類[1,2]:一類是“城鎮污水處理廠小型化(簡約化)”工藝(記為A工藝),例如淞南村和碧水灣小區的厭氧升流過濾射流充氧好氧濾池技術、西莊村的CASS工藝。其主要處理流程類似于城鎮污水處理廠,處理微生物載體多為活性污泥或生物膜。另一類是“自然處理系統”(記為B工藝),與傳統氧化塘或土壤過濾技術相似,利用土地過濾、植物吸收和微生物分解的原理處理污水,調研的雙津村、匯中村和中橫婁村采用了B類工藝。另外,還有一些示范工程采用了混合工藝,例如,前衛村、吳橋村和綽墩山村采用的是“城鎮污水處理廠小型化(簡約化)”和“自然處理系統”相混合的工藝(記為A+B工藝)。

經過以上分類,在研究示范工程的成本有效性時,可以將采用A類工藝和B類工藝的示范工程進行區別分析,A類工藝可以參考城鎮污水處理廠的標準,而B類工藝雖然沒有具體參考標準,但由于具有共同的工藝特點,可以項目之間進行比較。

表1 上海和蘇南地區9個示范工程的成本概況一覽表Tab11 The listof costsof nine rural domestic wastewater treatment demonstration projects in Shanghai and Southern Jiangsu Region

2 現有示范工程的成本有效性分析

成本有效性分析是指無法確定某公共項目具體收益的大小時,可以用目標的完成程度取而代之,并計算它與付出的成本之間的比例[3],通常用于備用方案間的選擇過程[4]。如果不同備用方案可以實現同樣的目標,則成本低的方案優于成本較高的方案。本文主要研究農村生活污水治理示范工程的成本有效性,由于選取的示范工程均將農村普通生活污水處理至《城鎮污水處理廠污染物排放標準》的一級B標準(相當于各個項目的收益相等),因此可以直接比較不同示范工程間的成本差異(即處理每噸污水花費的成本)。

以下對9個示范工程的幾個主要技術經濟指標進行比較分析,研究示范工程的成本有效性。2.1 建設成本的有效性分析

農村生活污水治理工程的建設成本主要包括管網費用、設備購置費用、土建費用和土地使用成本共4部分。一方面,由于農村基礎設施薄弱,管網費用在總建設成本中通常占有較大的比重(見表1),而參考標準中并沒有管網投資成本的指標;另一方面,調研示范工程中沒有土地價格的數據,土地成本只能用占地面積來予以衡量,因此本文將建設成本分為管網投資費用、造價(土建和設備費用)和土地使用成本三方面予以分析。

(1)污水收集管網的投資費用。農村地區基礎設施落后、聚落分散、地形水文條件差異懸殊,不利于污水的收集,因此管網投資在總建設成本中占有較大比重,大多數示范工程的管網費用占總費用的1/3以上。從調研數據看,前衛村、匯中村和碧水灣小區的管網投資比例甚至高于60%。管網投資的高低主要取決于兩個因素:工程選址和道路開挖難度。在所調研的示范工程中,前衛村由于選址不當,示范工程距離村莊較遠(約500m),致使其管網費用高達884萬元,遠遠高于其他示范工程。而匯中村的污水處理設施雖然位于村莊內部,但由于該村污水收集管網鋪設時必須挖開硬化路面,其管網投資費用也較高。

(2)處理單位水量的工程造價。采用A類工藝的農村污水治理示范工程,其單位水量的工程造價可與城市污水處理廠的建造標準進行比較。根據《城市污水處理工程項目建設標準》(01修訂版),采用北京市1999年人工、材料、機械預算價格計算,建設規模在Ⅴ類(污水處理量在1～5萬m3/d)的二級污水廠的投資估算指標為1350～1120元/(m3/d)(不含污泥消化)。根據國家統計局統計的工業生產價格指數(PPI),2008年的價格是1999年的1.20倍,其中建材類工業品的價格上漲幅度要大一些,約50%～70%。因此按60%的漲幅估計,當前的投資估算指標應為2 160～1 792元/(m3/d)。根據此標準,A類工藝中只有碧水灣小區的投資造價低于這個指標。

采用B類工藝的示范工程,需要購置的設備較少,工程造價主要是土建費用。“低造價”通常是B類工藝的主要優勢之一,B類或A+B類工藝的投資造價應比A類工藝低一些,但根據表1,B類工藝的工程噸水造價并不低,雙津村和匯中村的噸水造價遠高于A類工藝的示范工程。對于采用A+B工藝的示范工程,造價包括設備購置費用和土建費用。數據顯示,該類工藝的示范工程噸水造價普遍較高。

(3)處理單位水量的土地使用成本。農村生活污水治理工程的建設成本還應該包括土地使用成本,所調研的這9個示范項目都是從地方政府無償獲得劃撥土地使用權,土地直接使用成本為零。但考慮到未來示范工程的推廣應用和在農村的發展前景,土地使用成本不可忽視。因此,有必要考察示范工程處理單位污水占用土地面積的大小。

從表1可以看出,采用A類工藝的示范工程噸水占地面積較小。根據《城市污水處理工程項目建設標準》(01修訂版),建設規模在Ⅴ類(污水處理量在1～5萬m3/d)的二級污水廠建設用地指標為1.20～0.85m2/(m3·d),除綽墩山村外,其余采用了A類工藝的示范工程都低于此標準,說明A類工藝在土地利用上更加集約;采用B類工藝的示范工程噸水占地面積較大,從 0.892 m2/(m3/d)到6.876m2/(m3/d)不等;采用A+B類工藝的項目B段占地面積在4.000～28.500 m2/(m3/d)之間。理論上,A+B類工藝經過了A段的處理,占地與純B類工藝相比應該有所下降,但實際上大多數A+B類工藝的B段噸水占地面積反而高于純B類工藝,說明這些工程在土地使用上存在明顯的浪費現象。

2.2 運行成本的有效性分析

A類工藝運行過程中的主要成本為動力費用;B類工藝一般不需耗能,成本主要為管理或設備維護成本;A+B類工藝的運行維護成本較其它兩種工藝高。在城鎮污水處理廠運行過程中,動力費用的比重達到60%以上[5],調研數據顯示,能耗費用在總運行成本中占據較高的比重,因此這里主要對示范工程的動力費用進行分析。

從表1可以看出,采用B類工藝的雙津村、匯中村和中橫婁村的運行能耗為零,符合土地處理系統的低能耗特點。而A+B類工藝的能耗主要是A段工藝的能耗,可以將其與城市污水處理廠的標準相比較。根據《城市污水處理工程項目建設標準》(01修訂版),二級污水廠處理每立方米污水電耗在0.15～0.28 kW·h。前衛村、淞南村、西莊村和碧水灣小區基本符合城市污水處理廠的能耗標準。而采用A+B類工藝的吳橋村和綽墩山村的工程噸水能耗大大超出一般城市二級污水處理廠0.28 kw·h/m3的上限,最高可超出16倍以上。

2.3 示范工程的總成本分析

通過與城市污水處理廠建設標準的比較以及示范工程之間的相互比較,我們可以發現示范工程在設備費用、占用土地面積和日常運營費用等方面都存在一定的成本下降空間。另外,雖然管網投資沒有相應的標準作比較,但一些示范工程由于選址不當或規劃失誤,造成污水收集管網的投資費用偏高。

3 成本下降的具體途徑

針對現有示范工程在上述成本有效性研究中的缺陷,本文提出了四點對策建議:

(1)節省管網費用。對農村地區而言,管網費用的節省將是降低示范工程總成本的重中之重。降低管網費用可以從兩個方面入手:第一,做好村莊規劃,實施路面硬化工程的時候就鋪設管網,防止出現土地硬化后再破壞的情況;第二,減少管網鋪設的長度,即在考慮臭氣或者噪聲不影響村民生活的前提下,盡量縮短污水處理設施離村莊的距離,最好是在村莊內部建設處理設施。

不同類型的村莊應采取不同方式實現管網費用的最小化:①城市近郊地區:對于靠近城市的農村地區,可以將農村生活污水處理納入城市污水管道,發揮城市污水處理設施的規模化效應,實現成本的最小化。②高度集中的農村地區:對于遠離城市、農民居住高度集中的農村地區,由于其污水量較大,可以集中收集污水進行處理,但處理設施應盡量選址于村莊內部或緊臨村莊的位置,盡可能降低管網費用。③布局分散的農村地區:對于居住分散的農村地區,采用分散治理的方式,考慮依托村莊原有的土壤、自然水體以及其他地形地貌建設污水處理設施,因地制宜。④混合型農村地區:對于部分集中、部分分散的農村,可以采用集中-分散相結合的方法:在比較成本與收益的前提下,將集中居住區域產生的生活污水通過管道收集,集中處理;分散居住區域的生活污水則分散治理,盡量實現因地制宜,減少管網的鋪設。

(2)削減重復研發費用。調研中發現,許多示范工程的總成本都包含研發費用,一般用于技術方案的設計。如前衛村的工程設計費為31.26萬元,西莊村為2萬元。但是,農村生活污水治理所使用的技術大多由成熟技術發展而來,在實際應用時并不應該花費過多費用。為了降低農村生活污水治理工程的總成本,重復研發費用必須削減或去除。

重復研發費用的削減,可以通過區域集中研發的途徑來實現。例如,可以由省級或市級政府組織相關專家或科研機構,根據區域內不同農村地區的聚落規模、與城區的距離、地形和水文特點、農村經濟發展水平等要素,對不同污水治理技術的適用性、穩定性等集中進行研究,找到適合區域內不同條件農村生活污水治理的技術和工藝。另外,研發的相關成果必須實現共享,在示范工程建設時避免重復研發,從而達到在推廣過程中減少研發費用的目的。

(3)設定工程建設的標準,降低工程造價。現有示范工程建設費用較高的主要原因之一就是缺乏相應的建設標準。在研究的基礎上設定工程建設的標準,至少可以從兩個方面降低工程的建設成本:第一,通過設定農村生活污水治理工程建造的大致標準,避免土地利用的浪費,避免將農村生活污水治理的示范工程建成“形象工程”或“政績工程”,減少不必要的土建費用和設備購置費用。第二,對于采用A+B類混合工藝的示范工程,要綜合考慮工程是在哪個階段發揮主要作用,是否可以僅用單個工藝流程就達到大致相同的處理效果,從而節省總建設費用。

(4)多主體參與,減少建設和運營管理費用。讓農民和企業參與到農村生活污水治理工程的建造和后續管理中,可以降低工程的建造和運營費用。對于技術含量較低的土建工程,可以在工程設計單位的指導下,由村民承擔施工安裝操作。工程建成后,對技術含量較低、后續管理較為簡單的水污染治理工程,應該對農民進行簡單培訓,由農民自行管理,降低人工費用;對技術含量較高,需要定期添加藥劑的工程,可以考慮由一個地區的政府或村委會與專業機構簽訂合同,由專業機構負責地區內污水治理工程的統一管理。

4 結 語

成本的節約和有效是農村生活污水治理工程得以建設和有效運行的關鍵因素,也是實現從示范到普及推廣的生命線。本文在考察上海和蘇南地區9個示范工程的基礎上,分析了農村生活污水治理示范工程的成本有效性,發現示范工程在管網費用、設備費用、土地占用成本和日常運營費用等方面都存在一定程度的成本下降空間。針對現有示范工程在成本有效性方面存在的問題,本文提出了相應的降低成本的措施:合理的項目選址是影響管網費用的決定因素;政府層面的集中研發可以削減單個項目的重復研發費用;設定工程建設的標準可以避免土地利用和工程建設中不必要的浪費;調動農民和第三方企業的廣泛參與可以節省建設和運營成本,更重要的是可以保證工程建成后的有效運行。只有實現了成本有效性,農村生活污水的治理才能實現進一步的普及推廣。

References)

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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

郝前進,博士,講師,主要研究方向為環境價值評估、城市經濟與城市環境管理。

3住房與城鄉建設部課題“華東地區農村水污染治理示范工程評估”和國家水體污染控制與治理科技重大專項“城市水務產業發展及管理政策研究與示范課題(編號:2009ZX07318-007)”的資助。

(編輯:于 杰)