東西部小城鎮環境基礎設施建設技術經濟比較分析

張 賽,何 強

(重慶大學三峽庫區生態環境教育部重點實驗室,重慶400045)

區域非均衡發展是世界各國發展中面臨的共同問題,在我國顯得尤為突出。自1999年開始,國家先后實施了西部大開發、東北振興、中部崛起等戰略規劃,以期縮小我國區域間發展差異,并取得了顯著的效果。但是區域間非均衡發展依然存在,在我國東西部地區間尤為明顯。2008年東西部國民生產總值分別是17.76萬億與5.82萬億,西部地區明顯落后于東部(見中國統計年鑒(2004～2009))。經濟發展的劣勢導致西部地區在教育、環境、就業等方面均落后于東部。在環境問題被提上日程的今天,環境基礎設施的建設就顯得尤為重要。

環境基礎設施是指與城鎮發展和居民生活密切相關的環境衛生基礎設施,主要包括排水系統、固體廢棄物處理系統和城鎮供水系統。由于經濟水平與基礎設施之間的相互制約關系,東西部地區環境基礎設施建設上存在較大的差異。在對東西部數十個小城鎮進行實地調研的基礎上,對東西部小城鎮環境基礎設施在技術上進行了分析對比,在經濟方面進行了人均GDP與環境基礎設施間的關聯分析,以期為西部小城鎮環境基礎設施建設提供依據,縮小區域間差異。

1 東西部小城鎮社會經濟、自然及環境基礎設施現狀

這里對我國東西部劃分定義如下:東部地區包括北京、天津、河北、上海、江蘇、浙江、福建、山東、廣東、海南10個省、直轄市;西部地區包括內蒙古、廣西、重慶、四川、貴州、云南、西藏、陜西、甘肅、寧夏、青海、新疆12個省、自治區、直轄市。

1.1 東部地區基本情況概述

東部地區在我國區域發展軸帶中位于沿海經濟發展軸。該地區面臨海洋,地勢平緩,有良好的農業生成條件,水產品、石油、鐵礦、鹽等資源豐富,中國現代工業基礎雄厚,科學技術、文化教育水平較高,商品經濟發達,交通通訊線網密集,與國內外有著廣泛的聯系。我國目前發展較為成熟的京津唐、長三角、珠三角經濟圈與城市群均位于該地區。

1.2 西部地區基本情況概述

西部地區位于長江、黃河的上游,地域遼闊,自然資源豐富,總面積686.7 km2,占全國總面積的71.5%。該地區處于中亞荒漠區的東部邊緣,是我國重要的生態屏障,自然地理環境復雜多樣,氣候條件差異顯著,地質條件多變,地貌類型多樣。該地區由于地理位置、歷史等原因,經濟、文化等各方面發展長期低于全國水平。在2006年11月國務院扶貧辦公布的新時期592個國家扶貧開發工作重點縣中,西部地區達到375個,占全國的63.34%。

1.3 東西部地區經濟與環境基礎設施對比及分析

根據2008年全國各省、市、區經濟綜合競爭力評價結果[1],東部地區有9省份位于上游區(1～10位),處于絕對優勢;西部12省份大部分位于下游區(21～31位),只有四川和陜西處于中游,內蒙古處于上游,表明其競爭力與東部相比具有明顯差距。在環境基礎設施建設過程中,雖然國家在資金、政策、人才方面都給予了較大的支持①國務院關于實施西部大開發若干政策措施的通知.國發[2000]33號,2000.,但由于起點較低,缺乏技術支持,西部地區污水收集和處理,小城鎮供水和垃圾處理等環境基礎設施的發展水平仍然遠遠低于全國和東部地區。

環境基礎設施建設涉及管網收集系統、處理構筑物等多個指標,是一個綜合的有機體系,用水普及率、污水處理率及生活垃圾無害化率是給水、污水、生活垃圾等環境基礎設施處理主體對象在整個生產(處理)過程終端的最直接體現,反映了當地環境基礎設施建設的水平,因此由用水普及率、污水處理率及生活垃圾無害化率來代表環境基礎設施建設的完善程度。2008年全國各地區縣城污水處理和生活垃圾無害化處理情況如表1所示。

表1 2008年全國縣城用水普及率、污水處理率及生活垃圾無害化率 %

由表1統計數據可以發現:東西部的城市污水處理率和生活垃圾無害化處理率存在顯著差異,東部發達地區明顯高于西部。調研發現大多數西部小城鎮污水及垃圾處理設施尚未建設,或者建設不完善,還有部分處于停運狀態。通過分析,得出造成東西部小城鎮環境基礎設施存在較大差異的原因主要包括經濟發展水平、所需適用技術、人口素質、環境意識等方面的因素。

2 東西部環境基礎設施技術對比分析

東西部小城鎮環境基礎設施實地調研地點如表2所示。

表2 東西部調研概況一覽表

2.1 東西部給水處理技術比較

東部現有給水廠工藝以常規工藝為主,并盡量采用占地面積少的構筑物形式,如網格式反應池、斜管沉淀池、V型濾池等,以此減少占地。東部地區水廠自動化控制程度較高,減少了水廠工作人員的勞動強度和人員數量,提高了運行效率。隨著經濟發展,東部源水水質下降,給水工藝中逐漸加入了預處理工藝及深度處理工藝,如上海市南匯區航頭水廠已在供水處理工藝中增加了生物接觸氧化處理技術。

在西部調研的27個水廠中,以地表水(包括山泉水、水庫水與河水)為主要水源的占有19個,地表水水源水質普遍較好,多為Ⅰ～Ⅱ類。此類水廠主要采用“混凝—沉淀—過濾—消毒”的常規處理工藝,上述19個水廠中17個采用了常規工藝。以地下水為水源的給水工藝大多僅需消毒即可,但鐵、錳超標時需采用特殊處理。

另外與東部不同,由于西部特殊的地理形態和水資源條件,部分山地城鎮以山泉水為飲用水源,當地居民在山腰經過簡單收集后(多為沉淀兼儲存池)甚至不經過任何處理即通過管線引入家中作為生活用水,在雨季尤其暴雨時用水安全難以得到保障。

2.2 東西部污水處理技術比較

所調研東部小城鎮污水處理廠規模主要在10萬m3以下,采用了一些較先進的污水處理工藝,如CASS,BIOLA K,UNITAN K,MSBR等,部分甚至是國際領先的新技術、新工藝,如佛山市東鄱污水處理廠采用UNITAN K工藝[2],在國內尚屬首例。這類污水廠大多集脫氮除磷于一體,不但能有效去除BOD5,COD,SS,并且脫氮除磷效果也較理想,在東部調研的25個污水廠中,NH3-N去除率達60%以上的約占了59%,TP去除率達70%以上的占了64%。

所調研西部小城鎮已建成的污水處理廠中,絕大部分采用活性污泥法工藝,如:A/O工藝、氧化溝工藝、SBR工藝等。一些對處理要求較高的旅游城鎮,也有采用在國內較先進的UNITAN K,CASS, ICEAS工藝的,這當中除了活性污泥法還出現了生物膜法,由此說明先進的污水處理工藝在西部地區同樣具有一定的適用性。但普遍存在實際進水水質、進水水量均與設計值存在較大偏差的問題,在東部地區同樣存在此類問題。

2.3 東西部城鎮生活垃圾處理技術比較

東部地區的生活垃圾處理中衛生填埋、堆肥、焚燒、厭氧消化均有應用實例,其中以衛生填埋和焚燒處理應用最多。調研的13家垃圾處理廠(公司)中,有6家采用衛生填埋工藝,5家采用焚燒工藝,1家堆肥,1家采用衛生填埋+堆肥混合工藝,運行與管理過程中自動化程度普遍較高,設備多采用國外產品。東部垃圾處理廠一般建有相應的滲濾液收集及處理系統,能夠對產生的滲濾液進行妥善處理,達到國家相應的標準;焚燒產生煙氣一般在焚燒過程中或焚燒后進行處理,并實時監測,二噁英等含量符合相應標準。同時配套和完善了發電系統,將焚燒垃圾與填埋氣用于發電,實現廢棄物綜合利用。

在西部地區,選取四川、云南、陜西等地區的一些代表性小城鎮的17個生活垃圾處理廠進行了實地調研。目前西部地區小城鎮生活垃圾處理工藝以填埋為主,堆肥、焚燒、綜合利用的比例較低。填埋工藝以衛生填埋為主,17家垃圾處理廠中有9家采用了衛生填埋處理工藝,但存在滲濾液收集處理系統不合理,填埋氣體的收集利用不充分等實際問題,與真正的衛生填埋尚有一定的距離;另外生活垃圾設計產量與實際處理量不符,處理工藝與當地自然經濟條件不適宜等缺陷導致部分垃圾處理廠處于停運或半停運狀態。

3 東西部環境基礎設施經濟對比分析

環境基礎設施建設除與技術有很大關系外,與當地的經濟水平及資金投入同樣具有很大的關聯。2003～2008年6年間,東西部人均 GDP差距不斷增大(見表3),2008年兩者之間差值為21 212.42元,西部地區僅為東部的42.99%。由于經濟上的落后,西部地區沒有較充足的資金去從事規范的基礎設施建設[3]。

表3 2003～2008年全國區域人均GDP值 元

3.1 我國東西部城市環境基礎設施對比分析

由于小城鎮統計數據的限制,且當前用于環境基礎設施建設的資金來源與融資渠道早已不僅僅局限于當地某一省份、城市[4],至于小城鎮,則大多數無此實力,因此采用城市的相關指標來代表,符合本文的研究邏輯與思路,我們選取污水處理率及生活垃圾無害化率來分析(見表4,表5)。

表4 2003～2008年全國區域城市污水處理率 %

從表4可看出,我國東西部地區城市污水處理率差異比較明顯,但是兩者之間的差距在逐漸縮小。2003年相差16.96%,到2008年降至11.07%。同時東西部城市污水處理率的絕對值呈現相似的規律,都在不斷上升,東部地區污水處理率年均增長4.6%,西部地區為5.58%,這與近幾年來國家的宏觀政策有很大關系。

表5 2003～2008年全國區域城市生活垃圾無害化率 %

由表5可得,垃圾無害化率的變化規律與污水處理率大致相似,東部地區垃圾無害化率年均增長2.85%,西部地區為7.41%,高于東部地區。

3.2 我國東西部地區人均生產總值與環境基礎設施間的灰色關聯度分析

環境基礎設施建設與當地的經濟水平及資金投入具有很大關系,它們之間的關系可用灰色關聯度來表示。灰色關聯度分析的基本思想是根據序列曲線幾何形狀的相似程度來判斷序列間的聯系是否緊密。序列曲線的幾何形狀越相似,相應序列間的關聯度越大。反之則越小。

灰色關聯度有灰色絕對關聯度、灰色相對關聯度和灰色綜合關聯度等幾種。其中灰色相對關聯度反映了相對于始點的變化速率的關聯程度,用于表征序列間的動態相似度。環境基礎設施的建設程度以及人均國民生產總值的增長都與時間關系密切,因此本文采用灰色相對關聯度來反映二者之間的動態相似程度更有意義,下面給出其計算公式:

由于樣本數據單位量度的不統一,所以需要對原始數據進行無量綱化處理。原始數據的變換方法有均值化和初值化,為體現數列的增長趨勢,本文選用初值化處理方法。

設參考變量序列為 X0={x0(k)};比較變量序列為 Xi={xi(k)},其中k=1,2,…,n,i=1,2,…,m。

Xi序列的初值為:

X′i序列的始點零像化值為:

X0與 Xi灰色相對關聯度為:

利用上述計算公式計算我國東西部地區城市污水處理率與人均GDP的灰色相對關聯度,東部地區為0.76,西部地區為0.87。用同樣的方法計算垃圾無害化率,東部地區垃圾無害化率與人均GDP的灰色相對關聯度為0.66,西部地區為0.82,與城市污水處理率得出結論相同。

從計算結果可以看出,東西部地區人均生產總值對污水處理率及垃圾無害化率都有著重要影響,它們之間關聯度較高,灰色相對關聯度都超過0.5,反映了兩者之間的關系都比較緊密,并且不同地區的人均生產總值對城市環境基礎設施的影響大小不同。

由以上分析可得,近年來城市污水處理率及垃圾無害化率的增長趨勢與經濟增長水平同步,十分明顯,這與國家近年來重視環境污染治理及加大環境基礎設施建設力度存在較大的關系。通過大量的資金與技術投入,城市環境設施建設達到了一個全新的發展階段。但是小城鎮情況不容樂觀,相應的環境基礎設施建設狀況與城市相去甚遠,形勢十分緊迫。

在上述環境基礎設施建設的指標與經濟水平之間灰色相對關聯度計算中,西部地區的關聯度要高于東部地區,說明西部地區環境基礎設施的基礎較弱,經濟的發展對其限制要大于東部地區。東部地區由于經濟水平較高,環境基礎設施不斷地完善大大改進了投資環境,促進了本地經濟的發展和財政收入水平的提高,財力的增強又推動環境基礎設施的建設,從而形成了良性循環。因此應該從政策、資金等方面加大西部地區環境基礎設施建設的投入,擺脫束縛發展的瓶頸。

4 結論及政策建議

針對以上對比分析,得出以下結論及建議。

(1)我國東西部小城鎮環境基礎設施與GDP值即經濟發展水平關聯度高,聯系緊密。由于經濟上的落后,西部地區沒有較充足的資金去從事規范的環境基礎設施建設,資金渠道少,融資方式單一,主要依靠國家財政投入,導致建設資金匱乏,大部分資金被用于生產性投資,而不是基礎設施和環保設施投入。因此,解決辦法除中央政府繼續加大政策及資金的傾斜力度外,還應設法拓寬融資渠道,如BOT方式;當地政府應準確定位自身的角色,為民間資本進入環境基礎設施領域搭建政策平臺,完善市場準入與退出機制,推進環境基礎設施領域的市場化,同時加強監管,建立各種保障機制。

(2)東部地區在環境基礎設施技術研發、工程設計、施工建設和運行管理等方面積累較豐富的經驗,但西部地區不能照抄照搬。西部地區應在吸收消化東部成熟技術以及國外先進技術的基礎上,研究和集成適合西部地形、水源條件、經濟和管理條件的經濟適用技術,并進行工程化研究,使技術具有工程實用性和可操作性。必須慎重地進行深入的綜合比選,堅持按達標穩定性、建設投資和設施運營的經濟性、運行管理簡單性等技術、經濟、管理三方面的指標進行綜合比較,結合當地的實際情況和突出問題決定工藝選則。

影響環境基礎設施建設的因素還有當地人口素質,西部地區人口受教育程度較低,觀念滯后,認為環境基礎設施建設是“形象工程”,只是領導必要時出政績樹形象的需要。因此要加強西部地區科技發展和人才隊伍建設,提高人力資源配置效率的邊際值。

[1] 中國社會科學院.中國省域經濟綜合競爭力發展報告(2008～2009)[M].北京:社會科學文獻出版社,2010.

[2] 莫東華,石明巖.UNITANK工藝在廣東地區的應用[J].廣東化工,2008(1):87-89.

[3] 夏愛平,李建中.西部基礎設施融資創新:一個PPP模式視角[J].重慶工商大學學報,2004(1):75-78.

[4] 中國科學院可持續發展戰略研究組.2010中國可持續發展戰略報告——綠色發展與創新[M].北京:科學出版社,2010.

[5] 劉思峰,謝乃明.灰色系統理論及其應用[M].4版.北京:科學出版社,2008.