牛坤玉 於 方 郭靜利

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與發(fā)展研究所，北京 100081；2.環(huán)境保護(hù)部環(huán)境規(guī)劃院，北京 100012)

廢水治理成本的經(jīng)濟(jì)分析可為廢水治理設(shè)備、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和運(yùn)行成本的多情景預(yù)測(cè)、廢水治理市場(chǎng)的規(guī)模測(cè)算等提供決策依據(jù)。對(duì)廢水治理的成本估計(jì)還可作為判斷廢水再利用項(xiàng)目可行性的基礎(chǔ)[1-2]。測(cè)算廢水污染物邊際治理成本也可為制定合理的環(huán)境稅費(fèi)政策提供依據(jù)。盡管廢水治理成本的經(jīng)濟(jì)分析在廢水治理和利用等管理戰(zhàn)略中有巨大的影響，但很少有關(guān)于這方面的實(shí)證研究可供應(yīng)用。現(xiàn)有文獻(xiàn)多從廢水治理的工程和工藝等角度進(jìn)行成本研究，很少?gòu)慕?jīng)濟(jì)學(xué)視角分析廢水治理的成本與治理規(guī)模、管理、經(jīng)濟(jì)條件的關(guān)系[3]。而且許多成本函數(shù)研究的文章都集中在對(duì)城鎮(zhèn)生活污水治理成本[4]28-38，[5]，[6]3751-3758，[7]，[8]1-5，[9]的探討上，而對(duì)工業(yè)廢水成本[10]1-13，[11]40-52分析較少，其中一個(gè)重要原因是工業(yè)行業(yè)廢水治理較復(fù)雜、相關(guān)信息變量獲取較困難[8]1。

本研究以農(nóng)副食品加工行業(yè)為例，構(gòu)建了工業(yè)行業(yè)廢水治理投資和運(yùn)行費(fèi)用函數(shù)模型，分析了該行業(yè)廢水治理投資費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用與廢水處理規(guī)模、企業(yè)性質(zhì)、廢水處理技術(shù)、企業(yè)所在區(qū)域、子行業(yè)等因素的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上分析了研究結(jié)論的政策含義。

1 模型和數(shù)據(jù)

1.1 模型形式

以往的模型存在如下問(wèn)題：(1)在選擇解釋變量時(shí)未與廢水治理實(shí)際情況聯(lián)系，如有些研究將COD和BOD同時(shí)帶入模型[8]2，但實(shí)際上污染物指標(biāo)作為解釋變量并非越多越好，COD和BOD均是對(duì)有機(jī)污染物氧化需氧量的一種表征，兩者高度相關(guān)，將兩者均帶入模型會(huì)引起共線性。(2)由于數(shù)據(jù)難以獲得，以往研究對(duì)重要變量的考慮不全面，無(wú)法將重要變量全部納入模型，如有些模型考慮了區(qū)域因素，但沒(méi)有考慮企業(yè)性質(zhì)[12]。(3)對(duì)于工業(yè)行業(yè)來(lái)講，同一行業(yè)不同子行業(yè)間產(chǎn)品類型相差較大，廢水處理難易程度也不同，但以往研究沒(méi)有對(duì)同行業(yè)內(nèi)不同子行業(yè)廢水治理費(fèi)用加以區(qū)分。

本研究在充分認(rèn)識(shí)已有模型缺陷和優(yōu)勢(shì)基礎(chǔ)上構(gòu)建了工業(yè)廢水治理投資和運(yùn)行費(fèi)用函數(shù)，不僅考慮了廢水處理規(guī)模、廢水處理技術(shù)以及污染物處理程度等技術(shù)因素，還考慮了企業(yè)性質(zhì)以及所在區(qū)域等社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素，此外還考慮了子行業(yè)間廢水治理成本的差異。

廢水治理投資和運(yùn)行費(fèi)用函數(shù)通常以指數(shù)方程形式表達(dá)[4]30，[6]3752，[8]2，[13-14]，模型形式如下：

(1)

式中：C為廢水治理投資或運(yùn)行費(fèi)用，萬(wàn)元；α、β、r為系數(shù)；W為廢水處理規(guī)模(廢水設(shè)計(jì)處理能力(WD，t/d)或廢水實(shí)際處理量(WT，t/a))；Pin、Pout分別為污染物進(jìn)、出口質(zhì)量濃度，mg/L。

1.2 變量選取

對(duì)于廢水處理規(guī)模變量，投資費(fèi)用函數(shù)模型選取廢水設(shè)計(jì)處理能力作為變量；運(yùn)行費(fèi)用函數(shù)模型選取廢水實(shí)際處理量作為變量。

對(duì)于污染物處理程度，采用污染物進(jìn)出口濃度的比值來(lái)表征。在污染物指標(biāo)選取上，對(duì)于農(nóng)副食品加工行業(yè)，COD為最主要的污染物指標(biāo)，且對(duì)COD的削減和處理也會(huì)同時(shí)降低其他污染物的濃度水平[15]，因此選取COD作為污染物變量進(jìn)入模型。

對(duì)于廢水處理技術(shù)，廢水處理工藝可分為物理、生物、化學(xué)、物化和組合工藝，按照此分類設(shè)置了5個(gè)關(guān)于廢水處理工藝的啞變量。為避免多重共線性，將物理、生物、化學(xué)和物化工藝的啞變量代入模型進(jìn)行擬合，而將組合工藝作為參照變量。

對(duì)于企業(yè)性質(zhì)，本研究按照民營(yíng)、外資、其他(包括國(guó)有以及國(guó)有控股)企業(yè)進(jìn)行了分類。同理，將其中民營(yíng)、外資企業(yè)的啞變量代入模型進(jìn)行擬合，而將其他企業(yè)作為參照變量。

本研究考慮了廢水治理成本的區(qū)域差異，將東、中、西部這3個(gè)地區(qū)變量作為模型的啞變量。同理，將其中東、中部地區(qū)的啞變量代入模型進(jìn)行擬合，而將西部地區(qū)作為參照變量。

農(nóng)副食品加工行業(yè)可分為9個(gè)子行業(yè)，其中屠宰和肉類加工、水產(chǎn)品加工、制糖、植物油加工這4個(gè)子行業(yè)的樣本量較多，其余子行業(yè)的樣本量較少，將這4個(gè)子行業(yè)以及其他子行業(yè)作為5個(gè)分類變量納入模型。同理，將其中屠宰和肉類加工、水產(chǎn)品加工、制糖、植物油加工子行業(yè)的啞變量代入模型進(jìn)行擬合，而將其他子行業(yè)作為參照變量。

綜上，α的表達(dá)式如下：

α=Cons+αphωph+αcωc+αpcωpc+αbωb+αfωf+αprωpr+αslωsl+αoωo+αaωa+αsωs+αeωe+αmωm

(2)

式中：Cons為常數(shù)變量；αph、αc、αpc、αb、αf、αpr、αsl、αo、αa、αs、αe、αm分別為物理工藝、化學(xué)工藝、物化工藝、生物工藝、外資企業(yè)、民營(yíng)企業(yè)、屠宰和肉類加工子行業(yè)、植物油加工子行業(yè)、水產(chǎn)品加工子行業(yè)、制糖子行業(yè)、東部地區(qū)、中部地區(qū)的系數(shù)；ωph、ωc、ωpc、ωb、ωf、ωpr、ωsl、ωo、ωa、ωs、ωe、ωm分別為物理工藝、化學(xué)工藝、物化工藝、生物工藝、外資企業(yè)、民營(yíng)企業(yè)、屠宰和肉類加工子行業(yè)、植物油加工子行業(yè)、水產(chǎn)品加工子行業(yè)、制糖子行業(yè)、東部地區(qū)、中部地區(qū)的啞變量。

污染物的去除率(μ，%)則為：

(3)

(4)

因此，廢水治理投資和運(yùn)行費(fèi)用函數(shù)可表達(dá)為：

(5)

根據(jù)式(5)，若α、β、r參數(shù)已知，固定廢水處理規(guī)模，可計(jì)算不同污染物去除率下的治理成本；固定污染物去除率，可計(jì)算不同廢水處理規(guī)模下的治理成本。

將廢水治理總運(yùn)行成本除以廢水處理規(guī)模可得到單位廢水的治理成本，表達(dá)形式如下：

(6)

1.3 數(shù)據(jù)來(lái)源

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源于2007年全國(guó)第一次污染源普查工作。2007年全國(guó)第一次污染源普查是針對(duì)全國(guó)150多萬(wàn)家企業(yè)進(jìn)行的大規(guī)模普遍調(diào)查，調(diào)查的內(nèi)容(涉及工業(yè)水污染)包括工業(yè)企業(yè)廢水治理設(shè)施的投資和運(yùn)行費(fèi)用、工業(yè)廢水治理技術(shù)、廢水污染物的類型和處理效率、企業(yè)所在區(qū)域以及企業(yè)所有制等信息，基本涵蓋了建模所需的變量信息。建模前對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，剔除原始數(shù)據(jù)中的離群值，避免或盡量降低離群值對(duì)模擬工作的影響。通過(guò)完整性檢驗(yàn)、邏輯性檢驗(yàn)以及殘差檢驗(yàn)，最終篩選得到農(nóng)副食品加工行業(yè)廢水治理投資費(fèi)用函數(shù)的分析有效樣本量為7 386個(gè)，廢水治理運(yùn)行費(fèi)用函數(shù)分析有效樣本量為7 172個(gè)。

1.4 模型結(jié)果

式(1)兩邊取對(duì)數(shù)，將指數(shù)方程轉(zhuǎn)化為多元線性方程，用SPSS軟件進(jìn)行線性回歸，農(nóng)副食品加工行業(yè)廢水治理投資和運(yùn)行費(fèi)用參數(shù)估計(jì)和檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1(其中，Sig.≥0.1的變量被排除)。模型的擬合度較高(投資、運(yùn)行費(fèi)用函數(shù)R2分別為0.645、0.617)，各變量均合理，主要變量顯著性與預(yù)期一致，且各變量之間不存在共線性(VIF<2)。結(jié)果顯示，農(nóng)副食品加工行業(yè)廢水治理投資和運(yùn)行費(fèi)用與廢水處理規(guī)模、COD的去除率、地區(qū)、廢水處理技術(shù)以及企業(yè)性質(zhì)等因素均顯著相關(guān)(Sig.<0.1)。

2 結(jié)果分析與討論

2.1 廢水治理成本與處理規(guī)模

根據(jù)表1，WD、WT的非標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)分別為0.575與0.563。DASGUPTA等[10]18-20通過(guò)建立工業(yè)廢水治理成本方程，得到的工業(yè)廢水處理規(guī)模的非標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)為0.400～0.408。WD、WT的非標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)均小于1，說(shuō)明投資和運(yùn)行費(fèi)用存在顯著的規(guī)模遞減效應(yīng)，即單位廢水治理成本隨廢水處理規(guī)模的增大而減小[6]3753。由圖1(a)可見(jiàn)，當(dāng)農(nóng)副食品加工行業(yè)的廢水設(shè)計(jì)處理能力分別為樣本的1/4分位數(shù)(25 t/d)、中位數(shù)(100 t/d)以及3/4分位數(shù)(400 t/d)時(shí)，單位廢水治理投資費(fèi)用分別為3 317.55、1 840.53、1 021.10元/t，單位廢水治理投資費(fèi)用隨著廢水設(shè)計(jì)處理能力的增大而迅速下降。由圖1(b)可見(jiàn)，當(dāng)農(nóng)副食品加工行業(yè)的廢水實(shí)際處理量分別為樣本的1/4分位數(shù)(1 918 t/a)、中位數(shù)(7 870 t/a)以及3/4分位數(shù)(32 000 t/a)時(shí)，單位廢水治理運(yùn)行費(fèi)用分別為4.65、2.51、1.36元/t，單位廢水治理運(yùn)行費(fèi)用隨著廢水實(shí)際處理量的增大而迅速下降。

表1 農(nóng)副食品加工行業(yè)廢水治理投資和運(yùn)行費(fèi)用參數(shù)估計(jì)和檢驗(yàn)結(jié)果

注：1)參照變量的非標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)為0。

圖1 單位廢水治理投資和運(yùn)行費(fèi)用隨廢水處理規(guī)模的變化趨勢(shì)Fig.1 Unit wastewater treatment construction & operation costs with respect to wastewater treatment scale

圖2 不同性質(zhì)企業(yè)單位廢水治理投資和運(yùn)行費(fèi)用Fig.2 Unit wastewater treatment construction & operation costs for enterprises with different ownerships

2.2 廢水治理成本與企業(yè)性質(zhì)

DASGUPTA等[11]50在研究中國(guó)工業(yè)廢水治理成本時(shí)將企業(yè)分為國(guó)有與非國(guó)有企業(yè)，得出國(guó)有企業(yè)污染物邊際削減成本顯著高于非國(guó)有企業(yè)的結(jié)論，由此提出向非國(guó)有企業(yè)方向發(fā)展的所有制改革能提高廢水治理績(jī)效。本研究對(duì)于企業(yè)的所有制性質(zhì)進(jìn)行了進(jìn)一步劃分。表1顯示，對(duì)于投資費(fèi)用函數(shù)，外資、民營(yíng)企業(yè)非標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)分別為0.229、-0.243；對(duì)于運(yùn)行費(fèi)用函數(shù)，外資、民營(yíng)企業(yè)非標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)分別為0.247、-0.204?？梢?jiàn)，外資、民營(yíng)以及其他企業(yè)在廢水設(shè)施建設(shè)投資以及運(yùn)行費(fèi)用上均有顯著差異，且外資企業(yè)非標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)為正，表明其廢水治理費(fèi)用要顯著高于民營(yíng)和其他企業(yè)，而民營(yíng)企業(yè)非標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)為負(fù)，表明民營(yíng)企業(yè)費(fèi)用最低。圖2顯示，當(dāng)廢水治理規(guī)模為行業(yè)中位數(shù)(取廢水實(shí)際處理量中位數(shù)7 870 t/a，廢水設(shè)計(jì)治理能力中位數(shù)100 t/d)、污染物去除率為90%時(shí)，民營(yíng)、外資、其他企業(yè)的單位廢水治理投資費(fèi)用分別為1 595.80、2 558.38、2 034.75元/t，單位廢水治理運(yùn)行費(fèi)用分別為2.21、3.47、2.71元/t。

本研究得出與DASGUPTA等[11]50不同的研究結(jié)論：外資與民營(yíng)企業(yè)同屬非國(guó)有企業(yè)，但外資企業(yè)的治理費(fèi)用要顯著高于民營(yíng)企業(yè)，甚至高于國(guó)有企業(yè)，可見(jiàn)向非國(guó)有企業(yè)方向發(fā)展的所有制改革并不一定顯著降低廢水治理成本，外資企業(yè)環(huán)保意識(shí)較強(qiáng)，更注重遵守排放標(biāo)準(zhǔn)，治理成本相對(duì)較高。民營(yíng)企業(yè)較低的廢水治理成本也并非一定是由廢水治理績(jī)效的改善帶來(lái)，而可能是由于其生產(chǎn)規(guī)模小、利潤(rùn)空間較少，環(huán)境保護(hù)意識(shí)相對(duì)于國(guó)有、外資企業(yè)薄弱，因而不重視廢水治理、超標(biāo)排放、壓縮治理成本導(dǎo)致。吳永立等[16]對(duì)河北省民營(yíng)企業(yè)環(huán)境成本的實(shí)證研究中也得出類似的結(jié)論。

2.3 廢水治理成本與處理技術(shù)

根據(jù)表1，對(duì)于投資費(fèi)用函數(shù)，物理、化學(xué)工藝非標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)分別為-1.473、-0.364。由圖3(a)可見(jiàn)，物理工藝單位廢水治理投資費(fèi)用最低，其次是化學(xué)工藝，生物、組合和物化工藝最高。BUYUKKAMACI等[17]對(duì)土耳其造紙行業(yè)化學(xué)和生物兩種工藝主要的廢水治理技術(shù)成本進(jìn)行調(diào)查，也得出了化學(xué)工藝的廢水治理設(shè)施建造成本低于生物工藝的結(jié)論。根據(jù)表1，對(duì)于運(yùn)行費(fèi)用函數(shù)，物理、生物工藝非標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)分別為-0.945、-0.122。由圖3(b)可見(jiàn)，物理工藝單位廢水治理運(yùn)行費(fèi)用最低，生物工藝次之，化學(xué)、物化與組合工藝最高。同時(shí)，調(diào)查也得出，化學(xué)工藝的單位廢水治理運(yùn)行費(fèi)用要高于生物工藝，并指出原因是由于化學(xué)工藝較生物工藝產(chǎn)生了更多污泥所致。

2.4 廢水治理成本與區(qū)域差異

研究表明，農(nóng)副食品加工行業(yè)的廢水治理成本具有區(qū)域差異。表1顯示，對(duì)于投資費(fèi)用函數(shù)，東、中部地區(qū)非標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)分別為0.272、0.398；對(duì)于運(yùn)行費(fèi)用函數(shù)，東、中部地區(qū)非標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)分別為0.366、0.317。圖4顯示，當(dāng)廢水治理規(guī)模為行業(yè)中位數(shù)、污染物去除率為90%時(shí)，東、中、西部地區(qū)單位廢水治理投資費(fèi)用分別為1 982.51、2 248.73、1 510.39元/t，單位廢水治理運(yùn)行費(fèi)用分別為2.84、2.70、1.97元/t，可以看出無(wú)論是投資還是運(yùn)行費(fèi)用，西部地區(qū)均最低。基于污染源普查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，東、中、西部地區(qū)廢水設(shè)計(jì)處理能力的平均值分別為623、516、1 691 t/d，廢水實(shí)際處理量的平均值分別為66 104、49 616、167 075 t/a。西部地區(qū)的廢水治理建設(shè)規(guī)模要遠(yuǎn)大于東、中部地區(qū)，規(guī)模遞減效應(yīng)導(dǎo)致西部地區(qū)的單位廢水治理投資和運(yùn)行費(fèi)用最低。而對(duì)于東、中部地區(qū)，其廢水治理規(guī)模較接近，中部地區(qū)略小于東部地區(qū)，再加上中部地區(qū)深處內(nèi)陸，交通運(yùn)輸不便，使得生產(chǎn)資料價(jià)格較高，費(fèi)用規(guī)模遞減效應(yīng)加上交通不利等因素導(dǎo)致中部地區(qū)的單位廢水治理投資費(fèi)用高于東部地區(qū)。對(duì)于單位廢水治理運(yùn)行費(fèi)用，東部地區(qū)略高于中部地區(qū)，分析原因，可能在于東部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高，相應(yīng)的人力資本以及原材料價(jià)格較高，因此單位廢水治理運(yùn)行費(fèi)用略高。

圖3 不同處理工藝的單位廢水治理投資和運(yùn)行費(fèi)用Fig.3 Unit wastewater treatment construction & operation costs with different treatment technologies

圖4 不同地區(qū)的單位廢水治理投資和運(yùn)行費(fèi)用Fig.4 Regional difference in unit wastewater treatment construction & operation costs

圖5 不同子行業(yè)的單位廢水治理投資和運(yùn)行費(fèi)用Fig.5 Unit wastewater treatment construction & operation costs between different sub-sectors

2.5 廢水治理成本在子行業(yè)間的差異

研究考慮了農(nóng)副食品加工行業(yè)廢水治理成本在不同子行業(yè)間的差異，對(duì)于投資費(fèi)用函數(shù)，屠宰和肉類加工、植物油加工、水產(chǎn)品加工子行業(yè)非標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)分別為-0.097、0.454、-0.171；對(duì)于運(yùn)行費(fèi)用函數(shù)，制糖、植物油加工、屠宰和肉類加工子行業(yè)非標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)分別為0.191、0.515、-0.143。圖5顯示，當(dāng)廢水治理規(guī)模為行業(yè)中位數(shù)、污染物去除率為90%時(shí)，單位廢水治理投資費(fèi)用由高到低依次為植物油加工、制糖、其他、屠宰和肉類加工、水產(chǎn)品加工子行業(yè)，分別為2 925.20、1 857.74、1 857.74、1 686.00、1 565.75元/t；單位廢水治理運(yùn)行費(fèi)用由高到低依次為植物油加工、制糖、水產(chǎn)品加工、其他、屠宰和肉類加工子行業(yè)，分別為4.31、3.12、2.57、2.57、2.23元/t。

3 結(jié)論和政策啟示

從經(jīng)濟(jì)學(xué)視角對(duì)農(nóng)副食品加工行業(yè)廢水治理投資和運(yùn)行費(fèi)用的主要影響因素進(jìn)行剖析，特色在于汲取污染源普查數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)，對(duì)影響廢水治理投資和運(yùn)行費(fèi)用的因素考慮得更加全面，在模型中不僅加入了影響工業(yè)廢水處理成本效率的客觀因素，如廢水處理規(guī)模、處理技術(shù)以及污染物去除率，而且加入了表征經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度的地區(qū)因素，同時(shí)考慮子行業(yè)廢水處理難度。

研究主要結(jié)論如下：(1)農(nóng)副食品加工行單位業(yè)廢水治理投資和運(yùn)行費(fèi)用呈現(xiàn)顯著的規(guī)模遞減效應(yīng)。(2)向非國(guó)有制方向發(fā)展的所有制改革并非一定能使廢水治理成本降低，外資企業(yè)的廢水治理成本高于國(guó)有企業(yè)。(3)民營(yíng)企業(yè)廢水治理成本較國(guó)有企業(yè)低不一定是由于廢水治理績(jī)效改善而帶來(lái)的，而可能是由于企業(yè)環(huán)保意識(shí)薄弱、壓縮治理成本、超標(biāo)排污導(dǎo)致的。(4)廢水治理費(fèi)用在地區(qū)間具有顯著差異，西部地區(qū)廢水治理規(guī)模遠(yuǎn)大于東、中部地區(qū)，規(guī)模遞減效應(yīng)導(dǎo)致西部地區(qū)單位廢水治理投資和運(yùn)行費(fèi)用最低。(5)技術(shù)因素也是廢水治理成本的影響因素之一，化學(xué)工藝的廢水治理投資費(fèi)用低于生物工藝，但運(yùn)行費(fèi)用高于生物工藝。

研究政策啟示如下：(1)建議進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)民營(yíng)企業(yè)污染治理的監(jiān)管力度。目前，農(nóng)副食品加工行業(yè)中的民營(yíng)企業(yè)已占到了52.5%，民營(yíng)企業(yè)的環(huán)境績(jī)效對(duì)于農(nóng)副食品加工行業(yè)的污染治理至關(guān)重要，建議政府應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)民營(yíng)企業(yè)的環(huán)境治理監(jiān)管力度。(2)排污稅費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)要考慮地區(qū)、行業(yè)與子行業(yè)間廢水治理成本的差異。對(duì)于農(nóng)副食品加工行業(yè)，雖然子行業(yè)特征污染物指標(biāo)均為COD，但廢水治理難度差異頗大，目前的環(huán)境稅收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)在不同行業(yè)、不同地區(qū)均采取一刀切的方式有失公平，建議在設(shè)計(jì)排污稅費(fèi)政策對(duì)不同地區(qū)、不同行業(yè)加以區(qū)別對(duì)待。

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