淮河流域火电行业再生水利用评估

刘 方，商笑妍，马 顺

（安徽省·水利部淮河水利委员会水利科学研究院，230088，合肥）

淮河流域火电行业再生水利用评估

刘 方，商笑妍，马 顺

（安徽省·水利部淮河水利委员会水利科学研究院，230088，合肥）

在摸清淮河流域火电行业再生水利用现状的基础上，选取典型火电企业，对再生水利用情况进一步进行调查，分析目前淮河流域再生水价格、水质、使用成本，揭示淮河流域再生水利用过程中存在的问题，并得到如下结论：目前制约淮河流域再生水大规模发展的因素主要有运行使用成本高、管理机制不完善、水质水量难以保证、管网建设薄弱、输送成本较高等，再生水利用的发展需要市政建设部门和水行政主管部门的大力支持。

淮河流域；再生水；火电行业；使用成本；管网建设

淮河流域是我国水污染严重和水资源短缺的地区，且水资源年际年内及地区间分布极不均匀，人均占有水资源量仅为全国平均水平的1/5。随着工业化和城市化的快速发展，水资源开发率已高达53%，高于国际公认的开发率不超过40%的合理限度。

火力发电厂是城市用水的大户，耗水量巨大，截至2013年，仅安徽省境内火电厂就有37家，合计年用水量约7.2亿m3。在水资源紧缺的大背景下，用水量需求巨大的火电行业成为污水处理再生利用的重要潜在用户。

一、淮河流域再生水利用现状

截至2013年年底，淮河流域共建成污水处理厂386座，处理规模达到1 639.6万m3/d。城市废污水经污水处理厂处理达标后大部分直接排入河道，极少部分经过深度处理，用于电厂等工业用水和市政杂用水，2013年淮河流域再生水利用量为3.83亿m3。再生水利用主要集中在淮河流域内山东、安徽、河南3个省份，利用量分别为 2.06亿 m3、1.14亿m3、0.62亿 m3，利用率分别为 32.5%、8.1%、2.8%，其中山东省利用量和利用率均为最高。总体来看，2013年淮河流域再生水利用率仅为6.4%，处于较低水平。

二、评估方法

再生水效益不仅要体现再生水资源运行使用成本，还要体现使用再生水资源对原有生态环境价值影响的外部成本。因此，再生水效益模型结构为：

再生水效益=工程成本+环境成本

1.工程成本

再生水的工程成本包括两个部分：工程建设成本和运行成本。工程建设成本主要体现在再生水处理系统的建设，包括基建费、管网铺设费以及基建折旧费。运行成本包括运行管理成本和运行处理成本，再生水工程的运行管理费用可定义为再生水厂每年为维持供水的简单再生产所必须支付的费用，包括再生水厂运行期间的人工费、维修费、管理费等；处理费用主要包括药剂费、取水电费等。

基础建设投资折旧费用：

式中，W1为工程建设投资折旧费用；C0为工程建设固定资产原值；λ为预计净残值率，一般取3%～5%；T为折旧年限，折旧年限一般不低于20年。

运行管理费用：

式中，W2为年运行管理费；ρ为年运行管理费率，一般取2%。

工程成本：

式中，G为工程成本；Q为再生水总量；其他字母代表意义同上。

2.环境成本

环境成本是指经使用的再生水排放后污染他人或公共环境，为污染治理和环境保护所需付出的费用。再生水利用对当地环境改善的收益从两方面获得：一方面阻止了污水排放造成的环境污染，另一方面减少从人工池塘、湖泊取水。分别计算这两方面收益非常困难，但可以作为一个整体收益考虑，等价于再生水中污染物没有进入收集处理系统，直接排放造成环境污染后，去除这些污染物的花费。这部分收益可表示为：

式中，hi为去除单位质量污染物i的花费；ρi为污水处理厂尾水中污染物i的浓度；λi为当地河道或水库中污染物i的浓度；Q为再生水总量。

三、淮河流域火电行业再生水利用情况调查与分析

根据2006—2013年淮河流域片水资源管理年报，2006—2013年淮委共批复水资源论证项目127项，扣除橡胶坝蓄水工程、抽水蓄能电站、自来水厂、水库工程等水资源论证项目外，共批复火电项目92项，占总批复项目的72.4%。

1.火电项目再生水利用批复情况

从淮委批复的水资源论证项目来看，涉及再生水利用的项目全部集中在火电工程项目，并且对建设项目再生水利用的要求也逐步提高。据统计，2006—2013年淮委批复的 92项火电项目中，要求利用再生水的项目45项，占批复水资源论证项目总数的48.9%。设计再生水利用量达28 633.5万m3/a，占批复火电项目用水总量的25.0%。

2.批复火电项目实际运行情况

截至2015年2月，已批复的使用再生水的45个火电项目中，建成企业共计20家，其中18家已经投产，2家在调试阶段。已经投产的企业中使用再生水作为全部或部分生产冷却用水的企业为5家，分别为中电投河南电力有限公司平顶山第二发电厂、郑州裕中能源有限公司新密电厂、大唐淮北电厂、华电淄博热电有限公司、临沂热电扩建工程。这5家火电企业年再生水使用量为5 256万m3/a，占20家已建成投产企业总用水量的25%。通过进一步分析，建成投产（包括调试）未使用再生水的原因主要有水源不足（2家）、水质不达标（3 家）、使用成本过高（10 家）。

四、典型火电企业再生水利用调查与评估

1.典型火电企业选取

由于已经投产的企业中使用再生水作为全部或部分生产冷却用水的企业仅为5家，因此全部作为典型企业进行评估。

2.火电企业使用再生水评估

（1）再生水价格

①分析

平顶山第二电厂、新密电厂和临沂热电厂从污水处理厂引入再生水水价分别为 0.4元/m3、0.2元/m3和 0元/m3，低于从水库直接取用地表水价格，远远低于平顶山市、新密市和临沂市的工业用水价格，再生水在取水水价上有一定的经济优势；大唐淮北电厂的生产用水全部取用再生水，且再生水的取水水价是淮北市工业用水的1.44倍，在取水水价方面再生水处在劣势。总体来说淮河流域在再生水的水价上有一定的优势，但是由于污水处理厂在再生水的制备上需要付出一定的成本，这个制水成本因区域不同有较大差别，与当地水资源状况以及污水中污染物种类及浓度情况有关。具体取水水价见表1。

②评估

根据以上分析，电厂在再生水的取水水价上基本与地表水相当，但取用再生水相比于地表水来说有显著的环境效益，而且再生水为污水处理厂出水，水质较差，取用后避免了直接排放河道破坏生态环境的负面影响。就水价来说，低于直接取用地表水的价格，有利于再生水使用。另外再生水水价在不同地区有着非常大的差异，淮北电厂的再生水价格是新密电厂的14倍。原因除了污水处理厂处理成本外，还包括现阶段淮河流域没有一个统一的价格参考意见，流域机构无法主导，用户也无法积极参与制定水价讨论过程。

表1 典型企业再生水水价与地表水水价对比 （单位：元/m3）

（2）再生水使用成本

①分析

平顶山第二发电厂、新密电厂、大唐淮北电厂再生水、淄博热电厂、临沂热电厂使用成本分别是使用地表水成本的 1.97倍、2.38倍、1.88倍、2.34倍、0.91倍，就经济方面而言，除临沂热电厂外，其他电厂使用再生水几乎要多付出一倍的经济代价。临沂热电厂是典型电厂中唯一一家再生水使用成本低于地表水的电厂，主要原因是取用的地表水水质不达标，电厂要对地表水进行处理，处理费用占了地表水使用成本的63.6%。具体使用成本见表2。

此外，再生水使用成本中基建、管道铺设和处理成本占有很大的比例，具体见表3，平顶山第二电厂基建、管道铺设成本甚至达到再生水使用成本的一半以上；大唐淮北电厂基建、管道铺设成本只占再生水使用成本的7.1%，但是电厂深处理成本占了使用成本的41.3%。

②评估

再生水的使用成本主要体现在基建、管道铺设成本和电厂深处理成本，临沂热电厂由于取用再生水水价为0，因此电厂的使用成本几乎全部来源于这两部分，新密电厂这两方面的成本占了再生水使用成本的85.3%，平顶山第二电厂也达到71.8%，淮北电厂所占比例最少，为48.4%。因此，虽然再生水在水价方面和地表水相当，但在使用成本上几乎是地表水的2倍。造成这种现象的主要原因是再生水从污水处理厂引入到电厂的管道铺设费用由电厂独立承担，如新密电厂的管道铺设费用达5亿元，而再生水的深处理费用相当于电厂从30 km直接引水的费用。因此电厂在使用再生水时承担的基建和深度处理费用严重影响了电厂使用再生水的积极性。

为了提高电厂在再生水使用方面的积极性，建议政府或者流域机构为电厂的基础建设提供必要的帮助，甚至给予一定的经济补助。

表2 典型企业再生水与地表水使用成本对比 （单位：元/m3）

表3 再生水使用成本中基建、管道成本和处理成本

表4 典型企业取用再生水产生的环境效益

（3）再生水水质

①分析

再生水引入电厂后，采用石灰水处理工艺进行深处理，水质优于循环水水质标准，满足作为循环水补充水的要求。

②评估

污水处理厂的出水引入电厂后经过电厂深度处理，水质满足循环冷却水水质标准，可作为电厂冷却水补充用水。相比于地表水来说，即使是电厂深度处理后的再生水，其水质也远远低于地表水，会对循环冷却系统产生一定的腐蚀，尤其是结垢和有机微生物的生长，影响循环设备的使用寿命，对循环系统提出了更高的要求。电厂应针对再生水的实际水质状况对冷却水系统进行更高要求的防护措施，尤其是防腐蚀。

（4）环境效益

①分析

根据计算，5家电厂取用再生水获得的环境效益因取水量的不同而不同，取水量与环境效益见表4。根据计算，取用再生水的环境效益与取用水量成正相关，单位取水平均效益约为0.80元/m3，不同企业有一定差距，临沂热电厂最高，达到0.97元/m3；大唐淮北电厂最低，为0.68元/m3。主要原因是各地区单位污染物处理技术及处理设备有差别，处理相同量的污染物付出的成本不一样。

②评估

总体来说，单位取水平均效益约为0.80元/m3，取用再生水越多，带来的环境效益越大。除了量化的环境效益，取用再生水会减少河道或水库用水，能够美化环境，保护居民身体健康，营造和谐社会。

3.火电行业再生水利用存在的问题

①法律不健全，制度不完善。目前淮河流域还没有一套适应再生水的制度体系，无法保证用户用水要求。

②水质不达标。火电循环冷却水对水质有较高要求，不达标的水质用于循环冷却不仅容易引起结垢和细菌滋生，而且会腐蚀循环设备，影响设备使用寿命。

③设施不配套，输水难度大。再生水事业发展的首要问题是规划路线。在已建成的老城区内铺设再生水管线的难度较大，只能在道路改造时考虑随路建设，有些地方甚至不具备铺设再生水管线的条件。

④再生水使用成本过高。再生水水价与直接取用地表水水价相当，但火电企业在再生水使用中要承担基础建设和引水管道建设的费用，投入较高。火电企业在再生水使用方面“心有余而力不足”，减弱了火电行业再生水使用的积极性。

五、结 论

再生水利用不但有很好的经济效益，而且有积极的环境效益。随着城市自来水价格的提高，再生水利用成本的进一步降低，以及用水量的增大，经济效益将会越来越突出。再生水合理利用能有效保护水资源，并对城市的水资源紧缺状况起到积极的缓解作用，具有长远的社会效益。再生水合理利用的生态效益体现在不但可以清除废污水对城市环境的不利影响，而且可以净化水质、美化环境。

综合来说，目前淮河流域再生水运行使用成本高，生产能力不足，市场容量小，管理机制不完善。管理水平不高、运行不够稳定、水质水量难以保证、管网建设薄弱、输送成本较高是制约再生水大规模发展的瓶颈问题，需要有关部门的大力支持。

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Evaluation of reclaimed water utilization in thermal power industry in the Huai river basin

//Liu Fang，Shang Xiaoyan，Ma Shun

This paper is to investigate the regeneration of the Huai river basin in thermal power industry on the basis of water utilization,selecting typical thermal power enterprises,to further investigate the typical thermal power enterprise of reclaimed water utilization.By analyzing the price,water quality and use cost of the huai river basin in recycled water,find out the weak links and problems in recycled water reuse.Through the investigation and focus on analysis of the typical power plant,the following conclusions are obtained:the problems of restricting development of reclaimed water mass mainly include that reclaimed water running cost is high,imperfect management mechanism,water quality of water is difficult to guarantee,network construction is weak,transportation cost is higher.Therefore,the development of reclaimed water reuse needs the strong support of municipal construction and water administrative departments.

huai river basin;reclaimed water;thermal power industry;use cost;pipeline construction

X703

B

1000-1123（2017）19-0046-04

2017-07-19

刘方，助理工程师。

责任编辑 张瑜洪