中水回用的经济与中水利用潜力分析

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1、中水回用的经济与中水利用潜力分析　　简介：对清华大学东区浴室中水回用三种方案的经济性进行了比较，结果表明中水直接用于宿舍冲厕比用于绿地浇灌更为经济合理，并揭示了当前水价偏低是造成中水回用成本较高从而难以推广的重要原因之一。在此基础上进一步对中水回用在清华大学及北京市区推广的潜力以及对水价的影响进行了定量分析。关键字：中水回用经济性水价利用潜力　　1　中水回用项目的经济分析　　清华大学占地2，服务人口为万余人，1999年用水量为670×104m3/a。学校为节省水费支出、缓解北京市用水危机，拟于东区浴室建一个中水回用的示范工程，原水为淋浴水，产水量为2

2、00m3/d,采用膜生物反应器一体化工艺。　　中水回用的经济性在很大程度上受到水价的影响，水价越高，项目的收益越大。北京市现行居民生活自来水价为元/m3，居民污水处理费为元/m3，近期将调整居民生活自来水价格为元/m3(调价幅度为21%)，居民污水处理费为元/m3(调价幅度为243%)，即到户价格为元/m3(上涨%),该价位已经接近或略高于成本，远期调整的幅度将减缓。现假定XX年—XX年水价年增长率的三种可能为5%，8%和10%。　　中水就近回用的三种方案为：①用于学生宿舍厕所冲洗；②冬季3个月用于冲洗厕所，其余9个月浇灌绿地；③中水用于绿地浇灌，即

3、冬季3个月的中水排放，其余9个月浇灌绿地。采用费用效益分析方法对三种方案的经济性进行比较[1]，其计算公式为[2]：　　　　　NPV=PVB-PVC　　(1)　　式中PVC——中水回用项目的总费用现值，　　PVB——中水回用项目的总效益的现值，　　NPV——中水回用项目的净效益现值　Ct——第t年的费用,包括建设费用、运行费用　Bt——第t年的效益，包括节省了新鲜水费、污水处理费用等　r——贴现率(以长期国库券利息为贴现率)　　t——时间，a　　计算结果见表1，可见方案①的投资回收期最短、NPV最高、需要的最小水价增幅最小，因此直接冲厕

4、方案是最经济的。　　表1三种回用方案的投资回收期、NPV和最小水价增幅水价增长率(%)方案①方案②方案③投资回收期(a)NPV(万元)投资回收期(a)NPV(万元)投资回收期(a)NPV(万元)5无-810最小水价增幅注：最小水价增幅指的是，假设第15年末NPV值为零，第16年末为正值时应该规划的水价年均增长率。　　2中水回用的潜力分析　　通过计量经济学回归与预测，并结合不确定性分析方法，定量给出清华大学与北京市可能的中水来源量范围和可能的中水利用量范围。清华大学　　①中水来源分析　　中水来源主要集中在生活污水方面。假设生活污水中除去冲洗厕所部分全

5、部可用于中水回用。中水来源用公式表达为：　　Q(t)＝(1-K)·P2·W(t)　　＝(1-K)·P1·Z(t)·P2　　(2)　　式中Q(t)——t年可能的中水来源量，104m3/a　　　W(t)——t年居民生活用水量　　　Z(t)——t年总用水量，104m3/a　　　　K——t年厕所冲洗水量占居民生活用水量的比值　　P1——生活用水量占总用水量的比例　　P2——排放系数，取经验值　　北京市1984年平均厕所用水量占居民生活用水量的1/3左右[3]，考虑到北京市节水大便器的初步推广，取K值为～。　　　根据清华大学1994年—19

6、99年数据，将确定在～之间。　　关于总用水量，根据1990年—XX年总用水量的历史数据(并删去奇异点)，利用二次曲线进行拟合，基本模型为：　　Z(t)=a+bt+ct2　　(3)　　　式中t——时间，a　　　a、b、c——系数　　回归结果：Z(t)=8++2　　　t检验值：()()()　　　　95%置信区间：(5～1)(-6～8)(8～7)　　　R2＝5；F=3；＝　　利用MonteCarlo在参数的置信区间内随机正态取样XX次，得到XX年—XX年总用水量和可能的中水来源量平均值和标准差(如图1)。结果显示清华

7、大学总用水量平均值和可能的中水来源量，从XX年到XX年增加了近倍，同时由于参数的不确定性，导致模型预测结果的不确定性逐渐增大。　　②利用潜力　　假设中水可能用于冲洗厕所和浇灌绿地。冲洗厕所的中水利用量为：　　　T(t)＝W(t)·K＝W(t)－Q(t)　　(4)　　式中T(t)——t年可能的冲厕中水量，104m3/a　　假设绿地的面积在近15年的内变化可以忽略，则浇灌绿地的中水量为：　　　　　S＝Sg·m　　　　　(5)　　式中Sg——绿地面积，104m2　　　m——单位绿地面积需水量，m3/m2　　据调查，清华大学现有绿地面积为

8、20×104m2，单位绿地面积需水量为1m3/m2。　　中水来源量与可能方案的中水利用量的平