水资源循环经济核算与配置问题研究，本文主要内容关键词为：经济核算论文,水资源论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号：TV213 文献标识码：A 文章编号：1003-7578(2010)08-006-05
天津碱厂位于天津市塘沽区中心地带，受国家环保政策影响普遍面临着搬迁改造的问题。与此同时滨海新区在临港工业区内规划建设的渤海化工园发展思路是建成以乙烯为龙头的石油化工，以盐化工，氯碱化工为代表的化工产业集群。天碱搬迁后，联碱工艺替代氨碱工艺，与大乙烯项目对接，企业将由单一海洋化工转变为海洋化工、石油化工有机结合，产品附加值和资源利用率大大提高。针对滨海新区水资源短缺和污染的问题，临港工业区采取用水总量控制，积极推行节水措施，积极推进海水淡化，推广中水回用等非常规水资源的开发利用。实行水污染总量控制，利用老污染源治理腾出的环境容量，为临港工业区的发展提供总量指标，按照循环经济的原则实现废物的循环利用。
1 水资源循环经济核算方法
水资源循环经济是按照生态规律利用水资源和水环境容量，其核心是水资源的高效利用和循环利用，以“减量化、再利用、资源化”为原则，以“低消耗、低排放、高效率”为目标，构筑“水资源-产品-废水-再生水”的闭路循环，有效利用水资源和减少水污染物排放，实现对“大量生产、大量消费、大量废弃”的传统增长模式的根本变革[1]。
2007年联合国环境经济核算专家委员会(UNCEEA)将水资源环境经济核算体系(SEEAW)提交联合国第38届统计委员会讨论通过，作为一项国际统计标准采用实施。水资源循环经济核算是和水资源环境经济核算体系一致的，并在此基础上进行了拓展和细化，用于微观经济体的水循环经济核算。
水资源循环经济核算分为水资源流量核算、水质污染负荷量核算和价值量核算，前二者构成了水资源的实物量核算[2]。1)流量核算对水资源的储存量、变化量和使用量进行核算，反映水资源枯竭程度与经济发展之间关系；2)水质污染负荷量核算反映水资源受到污染，水质降低状态，使用价值降低状态；3)水资源价值流核算是在水资源实物量核算的基础上开展的，是价值量核算不可逾越的过程之一，实物量核算和价值量核算共同构成了水资源核算体系。因此，在研究水资源价值量核算过程中，必须首先探讨水资源实物量核算。
流量核算可以提供环境和经济体(取水退水)以及经济体内部(经济体内的供水和用水)水量相互交换的信息。每一经济单位直接从环境中取水，或者从其他部门获取水。水被使用后，直接处理(排放)进入到环境，或者提供给其他部门再利用(如再生水)，或输送到污水处理厂。因此水资源流量包括用水量、再生水利用量、以及直接或经过污水处理后返还到环境中的水量。水质污染负荷核算提供了污染物直接排入(经过处理或者未经过处理)或者通过污水管网系统间接排入受纳水体中的各种污染物质负荷量的信息，如在用水过程中所增加的废水中的污染物量或者通过水处理从水中去除的污染物的信息。
水资源价值量核算是把自然资源消耗及退化费用包括在经济核算中的有效工具，对水资源环境的破坏及水资源的耗减统计分析，并将这些结果同经济指标联系起来，修正传统的经济指标数值，使决策者赋予资源环境合理的成本[3]。
通常一定的水资源量经过供水系统、用水系统以及排水系统后，其量和质将发生变化[4]。在这一过程中，由于水资源的形态和功能发生了变化，水资源的价值也发生相应变化[5]。水资源价值在城市水循环系统中的变化过程可用图1表示。
图1 水循环系统水资源价值变化概念模型
Fig.1 Conceptual model of water resources value of water circle system
2 水资源可持续利用价值量评价
水资源价值跟水资源稀缺程度和水质有很大的关系，水资源价值始终随着水资源稀缺性的增大而增大，随着水质的降低而减少[6]。从水资源功能分析入手，参与工业生产的水资源由于其产生的经济效益相对较高，所具有的价值也应该比较高；而工业废水由于其本身含有其对环境有害的污染物质，该状态下的水资源价值就相对较小，并且对环境污染的程度越高，其相应的水资源价值也就越低，甚至可能出现水资源负价值。
水循环系统整合价值为此提供了一种判据来分析水循环系统从供水、用水到排水之后全过程的价值综合变化[7]。由于水循环系统整合价值是在考虑了经济因素、环境因素和社会因素及综合效果后得出的综合价值，可以科学地反映水循环系统是否良性循环和水资源的开发利用是否合理。在水循环系统价值整合模型中，可能出现三种情况，它们分别代表不同的水资源利用模式。
3 实例分析
3.1 碱厂迁建给排水循环方案
迁址前原厂循环水系统分为海水系统和淡水系统，供应能力分别为海水2500t/h，淡水30000t/h。除盐水制备采用离子交换工艺，规模为700t/h。所需自来水和海水均由临港工业区配套管网提供。原厂废水主要是合成氨、煤气化、联碱等化工生产装置产生的生产废水和全厂职工生活污水。全厂废水经污水处理站处理达标后与临港工业区污水处理厂出水合并，由临港工业区污水泵站排入大沽排污河。
迁建后水和污水处理项目包含三个组成部分：污水处理系统、循环水系统和除盐水系统。年操作时间为8000h。
(1)污水处理系统规模及出水水质。天津碱厂搬迁后，拟建设污水处理站，污水处理站设计出水水质达到《污水综合排放标准》一级标准要求，采用预处理+HYBAS(生物膜与活性污泥集成工艺)对全厂废水进行二级生化处理后达标排放。全厂废水包括污水处理站尾水、淡水循环排污水和除盐水站排浓水，由总排口排入临港工业区污水管网后与临港工业区污水处理厂出水合并，由临港工业区污水泵站排入大沽排污河。污水处理站设计流量为500
/h(12000/d)，满足全厂废水最大量的要求。
(2)除盐水系统规模及出水水质。包括冷凝液系统、自来水系统和循环水排污水系统，系统正常产水规模1605/h，最大产水规模1655
/h。考虑到循环水排污水水质较差，冬季水量不足，为保证系统的正常供水量，故自来水系统在设计时留有较大余量。除盐水水质要求：二氧化硅：≤0.02mg/l(以Si
计)，导电率：≤0.2μs/cm。
(3)循环水系统规模。淡水系统：单台冷却塔能力5000/h，设计规模9万/h，共18座。海水系统：设计规模3万/h，单塔能力5000/h，6座。设计回水温度≦42℃，出水温度≦32℃。淡水系统给水压力0.45MPa，回水压力0.25MPa.
3.2 水资源循环经济实物量核算
(1)取水消耗量核算。海水系统和淡水系统的取水消耗量情况(表1)。
(2)除盐水核算。除盐水水源为4种水：(A)自来水正常668/h，最大900/h；(B)循环冷却水站送来的排污水300/h(循环排污量不足或水质较差时用自来水余量补充)；(C)工业透平压缩机的工艺冷凝液：422.5/h；(D)蒸汽冷凝液432.5/h。除盐水系统进水正常量为1823/h。系统正常产水规模1605/h，最大产水规模1655/h。考虑到循环水排污水水质较差，冬季水量不足，为保证系统的正常供水量，故自来水系统在设计时留有较大余量。各装置除盐水用水量(表2)。
(3)循环水流量核算。生产过程中各工艺装置循环水用量的核算结果(表3)。
(4)废水污染负荷核算。根据计算，含CN废水包括煤气化装置废水及合成氨、甲醇装置变换和酸气脱除废水，正常水量49.33/h，CN浓度45.2mg/L；最大水量77.13/h，CN浓度41.7mg/L，进入破氰池预处理。污水处理站设计流量为500/h(12000/d)，满足全厂废水最大量的要求。
含氰废水预处理：煤气化装置及合成氨、甲醇装置排放的变换和酸气脱除废水含有氰化物，先进入破氰池采用碱性氯化法进行预处理后才能进入HYBAS系统进行生化处理。由工程分析计算可知，含CN废水正常水量49.33/h，CN浓度45.2mg/L；最大水量77.13/h，CN浓度41.7mg/L。破氰池设计进水流量＜100/h，CN浓度＜50mg/L，设计出水CN浓度＜5mg/L，通过两级氧化反应使氰化物转化为二氧化碳和氮气。同时，次氯酸钠在碱性条件下能将硫化物氧化成硫酸盐，从而将煤气化装置及合成氨、甲醇装置排放的变换和酸气脱除废水中的硫化物去除。经计算，破氰池进水硫化物浓度为3.74-4.64mg/L。
高浓度有机废水厌氧预处理：本项目用厌氧反应器对聚甲醛装置产生的含甲醛有机废水进行厌氧预处理，主要构筑物为厌氧调节池和厌氧反应器。本工程厌氧预处理系统设计规模：40，设计水质：进水COD4500mg/l；出水COD＜1000mg/l，COD去除率约为78％。另外，废水中80％左右的甲醛也在厌氧反应器被去除，出水甲醛浓度约为100mg/L。
HYBAS系统进出水指标：经过预处理的废水和其他废水混合后经调节池匀化后各水质参数浓度能够满足HYBAS系统进水水质要求。水质匀化后硫化物和磷酸盐的浓度已经能够满足《污水综合排放标准》一级要求。匀化、中和后的废水由污水提升泵打入HYBAS生化处理，去除NH[,4]-N及BOD、COD，最终出水达到《污水综合排放标准》一级标准。
(5)污染物排放总量核算。在下达的总量控制指标中，本项目涉及的主要水污染物：COD、氨氮，计算总量控制因子及特征污染物产生量，并结合环境保护措施的削减量，确定本项目污染物外排总量，本项目主要污染物排放总量汇总(表4)。
天津碱厂搬迁改造后，氨氮的排放得到了削减，COD的排放量有所增加，主要是由于新厂区相对老厂来说规模有所扩大，而且产品种类趋于多样化，由无机化工向有机化工方向发展，有机污染物的量有所增加。
3.3 水资源价值量核算与评价
根据天津市财政局与物价局联合颁布的水价文件(津价商(2007)59号)，工业、经营服务及行政事业用自来水价为6.20元/，其中自来水厂的平均生产处理成本为1.40元/，利税0.2元/。再生水价格为1.10元/，综合排放一级标准污水水价0.10元/，直接从河道湖泊取水用于循环使用水价0.10元/。
对于工业各行业单位废水治理成本，采用国家环保总局和国家统计局联合开展的《综合环境经济核算(绿色GDP)研究》课题中全国工业行业单位废水治理成本的统计分析结果，天津碱厂搬迁以后由单一海洋化工转变为海洋化工、石油化工和煤化工有机结合，纯碱销售收入所占比重由69％降低到13％，其单位废水治理成本为3.71元/。
采用剩余法核算天津滨海地区工业用自来水中水资源初始影子价值：
水资源费=水价-自来水单位处理成本及利税-城市污水单位处理成本=4.00元/
这样，便可以对各种水资源价值量进行核算(表5)。
表5表明，在传统经济模式和循环经济模式下，天津碱厂的水资源利用模式均为非持续利用模式，这主要是由碱厂的生产性质决定的，其节能减排还是有一定空间的。但如果按设计水处理设备年工作时间为8000h计，天津碱厂若采用传统经济模式，其水资源循环价值流各环节总价值为-1040.8万元/a。而采用循环经济模式，其水资源循环价值流各环节总价值为-264.7万元/a。因此，水资源循环经济模式比水资源传统经济模式增加资源节约及环境保护效益约776.1万元/a。
4 结语
(1)天津碱厂搬迁改造后，氨氮的排放得到了削减，COD的排放量有所增加，主要是由于新厂区相对老厂来说规模有所扩大，而且产品种类趋于多样化，由无机化工向有机化工方向发展，有机污染物的量有所增加。
(2)全厂设有蒸汽冷凝液回收系统，回收的冷凝液作为除盐水系统的水源使用，节约了新鲜水的用量。利用海水作为循环冷却水，节约了淡水资源。淡水循环排污水也作为除盐水站的水源使用，节约了新鲜水，减少了废水的排放，提高了水的重复利用率。在除盐水制备系统中，循环排污水系统的一级反渗透浓水一部分用于多介质过滤器的反冲洗，自来水系统的反渗透浓水和循环排污水系统的二级反渗透浓水不排放，回用于循环排污水系统重新进行两级反渗透处理，节约了新鲜水，提高了水的重复利用率，减少了废水的排放量。
(3)水资源循环经济模式比水资源传统经济模式增加环境效益776.1万元/a，采用水资源循环经济模式的效益还是非常可观的。