［摘 要］隨著水資源短缺和環(huán)境污染問(wèn)題的日益嚴(yán)重，再生水處理成為一種重要的水資源利用方式。然而，再生水處理成本較高，在具體的工作中，需及時(shí)進(jìn)行成本效益分析和優(yōu)化。本文在分析再生水處理的成本結(jié)構(gòu)和效益后，明確了再生水處理的效益，由此提出再生水處理的成本優(yōu)化策略，希望可以進(jìn)一步提高再生水處理的經(jīng)濟(jì)性和可行性。

［關(guān)鍵詞］再生水處理；成本效益；成本管理；優(yōu)化

doi：10.3969/j.issn.1673-0194.2024.19.007

［中圖分類(lèi)號(hào)］F275 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A ［文章編號(hào)］1673-0194（2024）19-0022-04

0 " " 引 言

隨著全球水資源的日益緊張，再生水處理已成為解決水資源短缺的重要途徑。再生水指廢水經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理后，達(dá)到一定的水質(zhì)指標(biāo)，滿(mǎn)足某種使用要求，可以進(jìn)行再次利用的水。然而，再生水處理并非無(wú)成本，因此，對(duì)其成本效益進(jìn)行分析與成本優(yōu)化至關(guān)重要。

1 " " 再生水處理的成本

1.1 " 基礎(chǔ)設(shè)施投資

再生水處理是一種可持續(xù)發(fā)展的水資源管理方法，通過(guò)對(duì)廢水進(jìn)行處理后實(shí)現(xiàn)再利用，以滿(mǎn)足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的用水需求。再生水處理的成本主要來(lái)自基礎(chǔ)設(shè)施投資，包括廢水收集系統(tǒng)、處理設(shè)施和輸配水管網(wǎng)的構(gòu)建。廢水收集系統(tǒng)的建設(shè)是基礎(chǔ)設(shè)施投資的第一步，廢水收集系統(tǒng)需要通過(guò)管網(wǎng)將城市或工業(yè)區(qū)域的廢水輸送到處理設(shè)施進(jìn)行處理，而這個(gè)過(guò)程涉及大量的土地購(gòu)買(mǎi)、管道建設(shè)和設(shè)備安裝等費(fèi)用，此外，還需要進(jìn)行地質(zhì)勘探和環(huán)境評(píng)估等工作，以確保廢水收集系統(tǒng)的穩(wěn)定性和環(huán)保性。此外，處理設(shè)施的建設(shè)也需要巨額的投資，處理設(shè)施主要包括生物處理系統(tǒng)、過(guò)濾系統(tǒng)和消毒系統(tǒng)等，生物處理系統(tǒng)用于去除廢水中的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物，過(guò)濾系統(tǒng)用于去除懸浮物和微生物，消毒系統(tǒng)用于殺滅細(xì)菌和病毒。這些設(shè)施的建設(shè)不僅需要先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備支持，還需要大量的勞動(dòng)力和材料。投資者需要考慮設(shè)施的規(guī)模和容量，以滿(mǎn)足不同地區(qū)的用水需求。

1.2 " 運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)用

運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)用是指運(yùn)行再生水處理系統(tǒng)所需的費(fèi)用，涵蓋了人員工資、設(shè)備維護(hù)和修理、定期水質(zhì)檢測(cè)等方面。此時(shí)，運(yùn)營(yíng)再生水處理系統(tǒng)需要專(zhuān)業(yè)的操作和管理人員，且其不僅需要具備水處理相關(guān)的知識(shí)和技能，還需定期進(jìn)行培訓(xùn)以跟進(jìn)新技術(shù)和政策的發(fā)展，與此同時(shí)，他們的工資和培訓(xùn)費(fèi)用是運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)用中不可忽視的一部分。再生水處理系統(tǒng)的設(shè)備需要定期維護(hù)和修理，以確保其正常運(yùn)行，而維護(hù)包括清洗、更換濾芯、修復(fù)損壞的部件等工作，其中，修理則需要專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行，有時(shí)還需要采購(gòu)零部件，這些維護(hù)和修理費(fèi)用也是再生水處理的成本之一。

1.3 " 能源消耗

在再生水處理過(guò)程中，能源消耗主要涉及廢水處理的電力和熱力需求。其中，電力主要用于驅(qū)動(dòng)污水處理廠(chǎng)的機(jī)器設(shè)備，如泵站、攪拌器、過(guò)濾設(shè)備等，這些設(shè)備的運(yùn)行需要大量的電力支持，從而導(dǎo)致能源消耗增加；而熱力主要用于污泥處理和水的加熱過(guò)程，污泥處理通常需要將污泥進(jìn)行消化、干化等處理，這些過(guò)程需要耗費(fèi)大量的熱能。

另外，再生水處理中還需要將原水進(jìn)行加熱，以提高處理效果，根據(jù)某廢水處理廠(chǎng)的數(shù)據(jù)，年處理能力為10萬(wàn)噸的廢水處理廠(chǎng)，電力消耗約為1 500萬(wàn)千瓦時(shí)，熱力消耗約為500萬(wàn)千焦耳。據(jù)估算，電力消耗約占再生水處理成本的30%，熱力消耗則約占20%，這表明，能源消耗對(duì)再生水處理成本有較大的影響。除此以外，在設(shè)計(jì)和運(yùn)行再生水處理設(shè)施時(shí)，應(yīng)考慮采用節(jié)能設(shè)備和技術(shù)，以減少能源消耗，并引入可再生能源，如太陽(yáng)能、風(fēng)能等，減少對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴(lài)，降低能源成本[1]。

1.4 " 化學(xué)品費(fèi)用

化學(xué)品費(fèi)用是再生水處理的主要成本之一，它包括購(gòu)買(mǎi)化學(xué)藥劑和相關(guān)設(shè)備的費(fèi)用以及運(yùn)輸、儲(chǔ)存和處理廢棄物的費(fèi)用。其中，化學(xué)藥劑包括混凝劑、絮凝劑、pH調(diào)節(jié)劑和消毒劑等。對(duì)化學(xué)藥劑的選擇和使用需進(jìn)行合理的管控，目前，市場(chǎng)上存在著各種不同類(lèi)型的化學(xué)藥劑，其性能和價(jià)格各不相同。為此，需使用高效的化學(xué)藥劑以降低處理過(guò)程中藥劑投入量，降低成本。

1.5 " 額外費(fèi)用

再生水的處理過(guò)程本身就需要投入大量的資金。從收集到的廢水開(kāi)始，需要經(jīng)過(guò)一系列的處理流程，包括生物處理、化學(xué)處理和物理處理等，以去除廢水中的污染物和雜質(zhì)，而這些處理設(shè)備的購(gòu)買(mǎi)、安裝和維護(hù)成本是相當(dāng)高昂的。另外，常見(jiàn)的過(guò)濾方法包括砂濾、活性炭過(guò)濾和膜過(guò)濾等，與消毒一樣，過(guò)濾設(shè)備和濾材的購(gòu)買(mǎi)和更換也會(huì)增加再生水處理的成本。此外，再生水處理過(guò)程中還可能涉及其他額外費(fèi)用，如運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本、處理廢棄物和副產(chǎn)物等費(fèi)用。這些都需要一定的資源和資金投入。

2 " " 再生水處理的效益

2.1 " 經(jīng)濟(jì)效益

全球范圍內(nèi)面臨著水資源緊缺的問(wèn)題。一方面，再生水處理可以節(jié)約新鮮水資源，而新鮮水是有限的資源。通過(guò)再生水處理，廢水可以被處理成再生水，用于工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)灌溉等方面，從而減少對(duì)新鮮水的需求，節(jié)約水資源。另一方面，相比于新鮮水，再生水處理成本較低。采用再生水處理系統(tǒng)，企業(yè)和城市可以降低用水費(fèi)用，從而降低運(yùn)營(yíng)成本。此外，傳統(tǒng)的廢水處理主要對(duì)廢水進(jìn)行處理，以防止對(duì)自然水體的污染，而通過(guò)再生水處理，可以將廢水處理成再生水，進(jìn)而減少對(duì)自然水體的壓力、降低環(huán)境治理成本。

2.2 " 環(huán)境效益

再生水處理可以減輕對(duì)自然水體的污染。傳統(tǒng)的污水處理方式往往只能將廢水處理成符合排放標(biāo)準(zhǔn)的水質(zhì)。而再生水處理則可以進(jìn)一步提高廢水的處理效果，將其處理成可再利用的水源，從而減少向自然水體的排放。這對(duì)于水體生態(tài)環(huán)境的改善具有積極意義。減少水體污染還有助于保護(hù)水生物的生存環(huán)境，促進(jìn)水生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)展。

2.3 " 社會(huì)效益

人口增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展導(dǎo)致水資源需求不斷增加，新鮮水資源供應(yīng)面臨壓力。通過(guò)再生水處理，可以提供可再利用的水源，進(jìn)而滿(mǎn)足城市居民的日常用水需求。同時(shí)，再生水處理還能提高城市的水資源利用效率，減少水資源的浪費(fèi)，從而提高城市的可持續(xù)發(fā)展能力。除此以外，還可以持續(xù)增強(qiáng)公眾對(duì)水資源保護(hù)的意識(shí)，促進(jìn)可持續(xù)水資源管理。

3 " " 再生水處理的成本優(yōu)化策略

3.1 " 技術(shù)優(yōu)化

3.1.1 " 高效過(guò)濾系統(tǒng)

高效過(guò)濾系統(tǒng)是再生水處理中常用的技術(shù)之一。傳統(tǒng)的過(guò)濾系統(tǒng)包括砂濾和炭濾等處理單元，但這些處理單元存在著濾料易堵塞、濾效低下等問(wèn)題。因此，需改進(jìn)濾料選用和加入預(yù)處理單元。例如，采用陶瓷膜過(guò)濾系統(tǒng)，濾膜具有較小的孔徑，可以更好地去除顆粒物和微生物，同時(shí)濾膜具有較長(zhǎng)的使用壽命，可降低更換濾料的頻率和成本。

3.1.2 " 先進(jìn)氧化工藝

先進(jìn)氧化工藝是再生水處理中一種有效的降解有機(jī)污染物的方法，采用以過(guò)氧化氫、臭氧等為氧化劑的先進(jìn)氧化工藝，可以快速氧化降解難降解的有機(jī)物質(zhì)，提高再生水的水質(zhì)。與此同時(shí)，還可以通過(guò)引入光催化劑，如二氧化鈦，結(jié)合陽(yáng)光或紫外線(xiàn)光照，增強(qiáng)氧化效果，借此不僅可以高效地去除有機(jī)污染物，還能減少添加的化學(xué)藥劑的使用量和時(shí)間，從而降低成本[2]。

3.1.3 " 膜分離技術(shù)

膜分離技術(shù)是再生水處理中常用的一種技術(shù)，在這個(gè)環(huán)節(jié)，可以通過(guò)不同孔徑的膜將水體中的污染物分離，實(shí)現(xiàn)水的凈化。此時(shí)，膜分離技術(shù)具有處理效果好、占地面積小、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)；而優(yōu)化膜的選用和膜分離工藝的參數(shù)設(shè)置可以進(jìn)一步提高該技術(shù)的效果并降低成本，如采用更高級(jí)別的膜材料，像反滲透膜，可以更好地去除離子和溶解性物質(zhì)，提高去除率。

3.2 " 管理優(yōu)化

3.2.1 " 優(yōu)化運(yùn)營(yíng)和維護(hù)程序

在再生水處理系統(tǒng)中，定期的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)工作是確保設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)和延長(zhǎng)其使用壽命的關(guān)鍵。通過(guò)制訂合理的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)計(jì)劃，可進(jìn)一步提高設(shè)備的效率和可靠性，從而減少故障和維修成本。

3.2.2 " 加強(qiáng)監(jiān)控和控制系統(tǒng)

完善的監(jiān)控和控制系統(tǒng)能實(shí)時(shí)追蹤和調(diào)整再生水處理過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)和操作，從而保證其穩(wěn)定性和高效性。同時(shí)，可以設(shè)計(jì)合理設(shè)置傳感器和自動(dòng)控制裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)、流量、壓力等關(guān)鍵指標(biāo)的精確控制，進(jìn)而降低運(yùn)營(yíng)成本。

3.2.3 " 合理調(diào)整系統(tǒng)能耗和化學(xué)藥劑使用

能耗和化學(xué)藥劑使用是再生水處理過(guò)程中的主要成本項(xiàng)，因此，需要科學(xué)合理地進(jìn)行調(diào)控。通過(guò)采用高效節(jié)能設(shè)備、優(yōu)化工藝流程、合理運(yùn)行策略等措施，能夠降低能耗成本。同時(shí)，還需選擇適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)藥劑種類(lèi)和用量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)安全高效的水處理，減少化學(xué)藥劑的使用量和成本。

在細(xì)節(jié)優(yōu)化方面，主要的措施包括：①定期維護(hù)設(shè)備和清洗管道。常規(guī)的設(shè)備維護(hù)和管道清洗能夠避免積垢、堵塞等問(wèn)題的發(fā)生，確保再生水處理過(guò)程的順利進(jìn)行。②合理選擇反應(yīng)器和過(guò)濾器。反應(yīng)器和過(guò)濾器的設(shè)計(jì)和選型直接影響處理效果和成本效益，在使用這些設(shè)備時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的型號(hào)和尺寸，以提高處理效率并降低成本。③加強(qiáng)人員培訓(xùn)和技術(shù)支持。再生水處理技術(shù)的復(fù)雜性要求操作人員具備一定的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能。通過(guò)定期培訓(xùn)和技術(shù)支持，可以提高人員的技術(shù)水平和工作效率，從而優(yōu)化再生水處理過(guò)程的管理。

3.3 " 政策優(yōu)化

政府可以出臺(tái)相關(guān)政策，提供財(cái)政補(bǔ)貼或稅收優(yōu)惠，以吸引企業(yè)和個(gè)人投資再生水處理設(shè)施，并與相關(guān)企業(yè)合作，共同進(jìn)行研究和創(chuàng)新，降低再生水處理設(shè)備和技術(shù)的成本。如此，可以促使再生水處理的成本逐漸降低，并得到更多人的接受和應(yīng)用。另外，政府可以制定相關(guān)政策，鼓勵(lì)公眾和企業(yè)采取節(jié)約用水的措施，如提供減免水費(fèi)或獎(jiǎng)勵(lì)措施，以鼓勵(lì)家庭安裝節(jié)水設(shè)施，且企業(yè)也需采用節(jié)能型水處理設(shè)備。而政府還可以推動(dòng)回收再利用系統(tǒng)的建設(shè)，使廢水得到再生和再利用，減少對(duì)淡水資源的需求，或者推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新和知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，吸引更多企業(yè)和投資者加入再生水處理領(lǐng)域，推動(dòng)技術(shù)的快速發(fā)展[3]。

4 " " 再生水處理的成本效益分析與優(yōu)化案例

再生水處理是一種將廢水經(jīng)過(guò)一系列處理工藝后

再利用的方法，可以有效地解決水資源短缺問(wèn)題，如在

特定地區(qū)（干旱地區(qū)或高人口密集地區(qū)），再生水處理

可以提供穩(wěn)定的水源，減少對(duì)自然水資源的依賴(lài)。本次

案例研究地區(qū)是某個(gè)干旱地區(qū)，該地區(qū)由于長(zhǎng)期降水

不足，無(wú)法滿(mǎn)足人們的用水需求。因此，引入再生水處理

系統(tǒng)成為解決水資源短缺的一個(gè)可行方案。在2020

年，本區(qū)域再生水處理系統(tǒng)投入成本為500 000元，

當(dāng)年維護(hù)費(fèi)用為50 000元，水價(jià)為1.20元/m3，其累計(jì)節(jié)省水資源大致為100 000 m3；2021年本區(qū)域再生水處理系統(tǒng)投入成本為400 000元，當(dāng)年維護(hù)費(fèi)用為

40 000元，水價(jià)為1.30元/m3，其累計(jì)節(jié)省水資源大致為150 000 m3；2022年本區(qū)域再生水處理系統(tǒng)投入成本為600 000元，當(dāng)年維護(hù)費(fèi)用為60 000元，水

價(jià)為1.40元/m3，其累計(jì)節(jié)省水資源大致為200 000 m3；

2023年本區(qū)域再生水處理系統(tǒng)投入成本為350 000元，當(dāng)年維護(hù)費(fèi)用為35 000元，水價(jià)為1.50元/m3，其累計(jì)節(jié)省水資源大致為250 000 m3。對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以看到再生水處理系統(tǒng)的投入成本和維護(hù)費(fèi)用逐年減少，這是因?yàn)殡S著技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)驗(yàn)的累積，再生水處理系統(tǒng)的成本也會(huì)逐漸降低。另外，通過(guò)再生水處理，每年都可以節(jié)省大量的水資源，且累計(jì)節(jié)省水資源也在逐年增加。

4.1 " 成本效益分析

再生水處理系統(tǒng)的投入成本和維護(hù)費(fèi)用應(yīng)與節(jié)省的水資源量相互對(duì)比，以評(píng)估成本效益，根據(jù)上述成本效益比的計(jì)算公式：成本效益比=（系統(tǒng)投入成本+年維護(hù)費(fèi)用）/（節(jié)水總量×水價(jià)）。此公式可以評(píng)估每單位節(jié)水所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益，比值越低表明再生水處理成本效益越高。

2020年成本效益比= （500 000+50 000） / （100 000 ×1.20） = 4.6

2021年成本效益比= （400 000+40 000） / （150 000 ×1.30） = 2.9

2022年成本效益比= （600 000+60 000） / （200 000 ×1.40） = 2.4

2023年成本效益比= （350 000+35 000） / （250 000 ×1.50） = 1.0

分析上述數(shù)據(jù)可見(jiàn)，再生水處理系統(tǒng)初期投入及年度維護(hù)成本有所波動(dòng)，但伴隨節(jié)水量的逐年上升和水價(jià)持續(xù)增高，成本效益比呈顯著下降趨勢(shì)。特別是在2023年，成本效益比降至1.0，意味著再生水處理的直接經(jīng)濟(jì)效益與常規(guī)水資源使用成本基本持平，也標(biāo)志著該技術(shù)在經(jīng)濟(jì)上的可行性與高效性。

4.2 " 優(yōu)化建議

為了進(jìn)一步優(yōu)化再生水處理系統(tǒng)的成本效益，提出以下建議：

①提高再生水的質(zhì)量。引入更高效的處理工藝提高再生水的質(zhì)量，更好地滿(mǎn)足人們的用水需求，并進(jìn)一步減少對(duì)自然水資源的依賴(lài)。②降低投入成本。提高再生水處理系統(tǒng)的運(yùn)行效率，并減少能耗和化學(xué)藥劑的使用，如此，也能進(jìn)一步降低投入成本。③拓展再生水的利用領(lǐng)域。與相關(guān)行業(yè)合作，持續(xù)擴(kuò)大再生水的利用范圍，如農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)用水等，以增加再生水的市場(chǎng)需求，從而提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。

5 " " 結(jié)束語(yǔ)

總之，再生水處理是一項(xiàng)具有重要意義的工作，其成功實(shí)施需要充分考慮其成本和效益。即需對(duì)再生水處理進(jìn)行全面的成本效益分析，進(jìn)而更好地理解其經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益，從而及時(shí)作出更優(yōu)化的決策。在未來(lái)的研究中，應(yīng)更深入地探索再生水處理的技術(shù)創(chuàng)新和管理優(yōu)化，以進(jìn)一步推動(dòng)其在全球范圍內(nèi)的廣泛應(yīng)用。

主要參考文獻(xiàn)

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