污水處理綜合系統環境經濟效益評估分析

李秋霞

摘要：伴隨著我國經濟高速發展，環境污染問題也越來越突出，廢水污水排出量越來越大，排污種類越來越多。因此，為了能使我國社會經濟持續中高速發展同時滿足生態文明體制建設的要求，大量新建或擴建污水處理廠來應對廢水污水已迫在眉睫。然而污水處理并不是一種完全去污方法，其在污水處理的同時也可產生一系列的污染物。由此看來，僅采用污水處理是解決不了水污染的，因此本文將將污水處理、處理水處理和污泥處理皆納入統一的污水處理綜合系統中，以此來更全面地評估污水處理的環境經濟效益。

關鍵詞：處理水；污水污泥；環境服務；可持續性；

我國許多地區均出現了不同程度的水資源污染型枯竭，制約了社會經濟發展并危及生態環境安全和人體健康[1]。雖然在生態學家的研究下，不可否認，生態圈內的所有的物質和能量都是循環往復的，能源在利用后變為廢物排入環境中，而后經過一系列的自我處理，又將以能源的形式回歸自然，但是，污染物的轉化再利用，需要很長的時間。與此同時，人類社會經濟生活中，排放污染物的速度遠遠快于污染物重新轉化為能源的速度，這就極易引起生態系統和機構的自我調節的紊亂。因此，我們必須采取不同的人為方法來加快廢物廢水的處理。但是所有的處理處置方式都會有一定的物質、能量消耗和對環境的影響，副產物的處理處置也需要額外的投入，所以對于傳統的污水處理系統來講，完整的系統性評估要求將自然環境與人類社會直接和間接投入的物質、能量、勞務和貨幣皆納入核算范疇。因此下文就五種污水處理綜合系統進行討論，方案分別如下：方案1“污水直接排放”，方案2“污水處理+處理水排放+污泥填埋”，方案3“污水處理+處理水排放+污泥蚯蚓堆肥”，方案4“污水處理+處理水回用+污泥填埋”，方案5“污水處理+處理水回用+污泥蚯蚓堆肥”。

一、 研究方法

在眾多的評估方法中，由于能值分析可以將環境、經濟和社會的復合在一起進行統一評估，因而在不同尺度系統的可持續發展評估其被廣泛應用。其最大優點是可以將人類系統融入進環境系統、經濟系統甚至地球系統中，著重強調人類活動與自然的共同作用和相互影響，將自然環境與社會經濟相統一。而能值是一種流動或儲存的能量所包含的另一種能量的數量，即產品或服務形成過程中直接或間接消耗的有用能總和， 其值反映了產品或服務形成過程中的歷史累積，被認為是真實價值的有效度量[2]。

我們需構建基本的污水處理綜合系統能值框架。與此同時本研究以能值指標體系為依據進行結果分析，這其中分別包括：（1）排放物環境影響的能值核算。（2）替代價值。（3）改進的能值指標能值凈收益。（4）生態能值凈收益率。（5）環境負載率。（6）可持續發展指數。

二、結果

第一，能值流。從研究所得的結果可知，方案1不需要直接的投入，而方案2至方案5都需要高投入，且呈現出對外部資源的高依賴性。相比較而言，方案2和方案4在資源利用結構上來講較差于方案3和方案5。就環境服務需求來講，方案1至方案5分別為：3.98×1019sej、8.48×1018sej、8.94×1018sej、4.79×1018sej和4.89×1018sej。方案1至方案5的對環境的依賴性依次減小，

污水處理、污泥處理和蚯蚓堆肥均這些措施，都是減少環境服務的有效方法；在有效產出方面，方案1至方案5統計數值分別為0sej、0sej、1.65×1016sej、5.38×1018sej和5.40×108sej，可見，方案1至5的有效產出依次增加，處理水回用和蚯蚓堆肥有利于收入的提高。綜合分析，污水的處理和處理水的回用對提高環境效益方面起著主要的促進作用。

第二、各類指標。從計算數據顯示可見，方案4與方案5的能值凈收益遠遠的超過方案2和方案3，污水處理和處理水回這兩種處置方式的經濟效益較高，而蚯蚓堆肥的處置方法減少了系統的經濟效益。生態能值凈收益率由高到低的排列順序為方案4、方案5、方案2和方案3，因此“污水處理+處理水回用+污泥填埋”的競爭力最高。從環境負載率進行比較，方案2至方案5的是逐漸降低；就可持續發展指數來看，方案2至方案5是依次升高的。總體考慮，資源效率和環境負載的協同最優方案是“污水處理+處理水回用+蚯蚓堆肥”。不難看出，環境負載率和可持續發展指數通常呈負相關，由此可得，環境負載率是決定這四個方案可持續發展力的主要原因。蚯蚓堆肥和處理水回用都是較好的處置方法，兩者都可以降低廢水對環境的高負荷，從而提高可持續性能。不同的是，蚯蚓堆肥，主要是優化資源利用的結構，提高可更新資源的投入比重，而處理水回用是通過減少環境服務來得以實現其效果。

第三、與既有指標的比較。本研究所構建的指標體系可以將經濟和環境兩者統一，使反映的污水處理綜合系統綜合績效更加準確。雖然回用處理水與新鮮水或自來水的價值不同，其價值是前者的3.5倍、后者的1.4倍。但是仍可以用能值理論的替代價值的計算方法來完整的計量廢物資源化利用的污染削減量和資源節約價值。

三、分析

第一，處理水處置對污水處理綜合系統的影響。由于本研究中處理水經過多途徑的處理已達標準，因此無需進一步處理回用的處理水。與直接排放相比，處理水回用不僅可以降低環境的服務投入（ 3.56 × 1018sej），還可以增加有益產品輸出（ 3.00 × 1017 sej）。由此可見，增加污水處理綜合系統處理水回用不僅僅可以降低水環境負荷，還可以提高經濟效益。事實上，處理水回用僅僅在一定程度上提高污水處理綜合系統的可持續性，但有時處理水回用可能會增加成本，不僅降低競爭力，也降低可持續性能。

第二，污泥處置對污水處理綜合系統的影響。與廢水廢物的填埋相比，蚯蚓堆肥有一定的優點。其可以產生一定的肥料，即可有產品輸出（ 1.64 ×1016 sej），但是除此之外，也需要更多環境經濟投入（9.80× 1016 sej）。因為投入的成本遠遠地高于產品的收益，由于其負的凈收益，所以蚯蚓堆肥的競爭力遠遠低于填埋，因此蚯蚓堆肥工藝仍需改進。只有減少其高投入的缺點，充分的利用污泥中的物質和能量，其產出效率和競爭力才能提高，成為優選方案。盡管如此，得益于較低的環境負載率，采用堆肥工藝的污水處理綜合系統仍有更高的可持續發展力。

第三，污水處理綜合系統的對比分析。方案 2至方案4 按能值凈收益由高到低排序為方案 3、4 和 2，其生態能值凈收益率也是如此。所以在競爭力和資源效率方面來講，方案 3 是最優方案。然而，方案 2至方案4按照環境負載率排列，由高到低依次為為方案 2、3 和 4，就可持續發展指數來排序，由高到低為方案 4、3 和 2。這3 個方案的可持續發展力與環境負載率呈負相關，這一現象表明，污水處理綜合系統對環境的干擾強度對影響可持續發展力有很大的影響作用。這一現象的產生有可能是由于污水處理綜合系統副產物的產生仍較多，除此之外也可能是資源化程度較低，系統的生產功能欠缺造成的。

污水的處理應該因地制宜，講求個體化。由于大多數污水處理廠大多建立在天地周圍，經處理過的水中仍舊含有一些營養袁術，例如磷、硫等等，這些元素有利于農作物的生長，可直接將其引入農田當中，不僅可以解決處理水的排放問題，還可以減少灌溉水和化肥的使用增加其經濟效能。每一種處理方式都有其優點和缺點，因為我們應該綜合考慮，選擇最優方案，使其環境經濟效益達到最大化。

參考文獻：

[1]李縉榮， 張小洪， 張航賓，等. 污水處理綜合系統環境經濟效益評估[J]. 應用生態學報， 2015， 26（08）：2482-2492.

[2]孫振宇， 沈明忠， 陳北洋，等. 污水處理廠多能互補的綜合能源供應系統構建及經濟性分析[J]. 華電技術， 2016， 38（10）：73-76.