中水处理技术费用的数学模型

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简介： 以污水处理厂二级出水加混凝、沉淀、过滤、消毒处理为依据，推导出中水处理系统的费用函数。由费用函数计算，当处理规模控制在150m3/d以上，则包括设备折旧的中水处理成本可降至1.50元／m3以下。中水设施的投入产出比为1：4.83。
关键字：污水处理 污水回用 数学模型

A Mathematical Model of Cost for Livelihood Drainage Treatment and Reuse
XU Sen1, LI Mei², HUANG Ting-lin ²
(l. Shenzhen Tairan Limited Industrial Corporation, ShenZhen 5l8000, China; 2. School of Envirnmental and Municipal Engineering, Xi‘ an University of Construction Science and Technology, Xi‘ an 710055, China)

　　Abstract: Livelihood drainage that is first biologically treated and then retreated with coagulation, settlement, filtration and disinfection processes can be used as tree and grass planting water for the neighbouring water for the neighbouring residential areas. According to the calculation of the cost function, the cost can be reduced to less than 1.50 yuan RMB including equipment depreciation at a scale of 150 m³/d or more. Input output ratio of the treatment facilities is 1: 4.83.
　　Key words: wastewater treatment; wastewater reuse; mathematical model

引言

　　污水资源化包括城市污水、工业废水和建筑小区生活污水的再生利用。其中建筑中水的回用，是指通过对集中住宅小区和密集建筑群等生活杂排水的局部收集、处理，再回用于附近建筑物和建筑小区的冲厕、绿化等生活杂用^[1]。中水回用既节省水资源，又减少城市供排水管网和处理设施的负荷，是解决缺水问题的一条有效途径。但中水技术一直没有快速发展，原因之一是费用问题，本文试对中水技术的费用进行分析。

1 中水回用的经济分析

　　中水回用工程，一直没有得到更广泛的推广和应用，原因在于其效益问题。中水成本受多方面因素的影响，运行规模是其主要的影响因素^[2]。处理规模与运行成本关系见图1，处理规模与投资关系见图2。图1和图2是按一般建筑中水处理流程（即：污水→格栅→调节池→生物处理→沉淀→过滤→消毒→储存池→回用）所建立起的中水处理费用函数C＝345000Q2.9计算出来的，式中，C为工程投资（元/m³）；Q为水量（m³/d）。

　　处理规模控制在150m³/d以上，则不合设备折旧费的制水成本可降至0.75元／m³以下，包括设备折旧的成本可降至1.50元／m³以下^[3]，为了降低中水的成本，除扩大处理规模以外，还应扩大中水的使用范围，应用新的处理技术。以北京为例，建筑中水、成本（1.4－1.5元／m³）比涉外宾馆的自来水费（1元／m³）加排污费（0.12元／m³）的总和还要高。中水成本比自来水价高，也有水价过低的原因，水价并没有真实的反应它的价值，政府还应适当调整自来水价。中水回用项目不仅具有直接的经济效益，而且还有间接的社会效益和可以相对定量的环境效益。所以中水回用的效益直采用效益一费用分析方法来分析评价。综合效益来看，中水设施的投人产出比为1：4.83，即使有些单位的中水成本高于自来水水费，但只要不超过7.45元，从社会经济效益来看，都可以认为是有效益的^［2-3］。
　　在中水的实际应用中存在着许多人为的导致中水成本偏高的因素，这些因素是可以通过加强管理及人员培训等方式来解决的，而且随着经济杠杆在水资源管理中的应用，在市场经济下，按照供需平衡的原则给予淡水以商品价格以及征收排污费将成为趋势，所以中水的价格将表现出明显的优势。

2 中水系统的费用

2.1 费用模型
　　中水处理系统投资可借鉴城市污水处理厂的费用函数，参考国内外常用的工艺，选择污水二级处理加深度处理的工艺流程，其中深度处理采用混凝沉淀、过滤、消毒。费用函数表示为[4]：
　　　　C＝αQβ
　 式中：C——投资费用；
　　　　q——处理水量；
　　　　α，β——系数。
　　根据国内外已有的中水工程技术经济函数，得出系数为：当原水为生活污水，α＝375.24，β=0.86；当原水为二级出水，α＝153.70，β=0.83。这一公式可以大概估算中水回用工程的投资。
2.2 中水价格组成
　　污水经过净化处理成为中水，可满足人对水的需求，表现了物品的效用性，中水转化为商品水，对于其价格的确定，不失商品的一般性。合理的中水价格应该是单位中水的运行费和利润之和，即
　　　　　　　 P＝P1+P2+P3+P4
　　式中：P1——指中水处理工程建设中固定资产（厂房、设备等）的基本折旧费；
　　　　　P2——输配水管网的折旧费；
　　　　　P3——直接运行成本费（由能耗、药剂费、人工费、维修费等组成）；
　　　　　P4——正常利润。
　　在市场经济中，还可根据供求关系来调节其价格，在一定范围内浮动，体现中水回用的经济效益。

3 中水道的发展前景

　　中水道技术是污水资源化综合利用技术。中水回用，有其明显的经济效益，还有间接的环境效益和社会效益；随着自来水价的提高以及高效低能的中水处理技术和设备的开发，中水水质也将进一步提高，中水回用将会明显占有经济上的优势。随着人们环保意识的加强，对中水回用的接受程度也会提高，国家有关政策也在积极鼓励支持中水回用事业，中水回用是开源节流的一条有效途径，将成为今后市政建设中的一项重要内容。

参考文献：

　　[1] 马志毅，等.城市污水回用概述[J].给水排水，1997，23（12）：61—63.
　　[2] 籍国东，等.我国污水资源化的现状分析与对策探讨[J].环境科学进展，1999，7（5）：85－93.
　　[3] 邬扬善，屈燕.北京市中水设施的成本效益分析[J].给水排水，1996，22（4）：31－34
　　[4] 田一梅，等.城市自来水与中水系统综合规划的优化研究[J].给水排水，2001，27（5）：23－26.