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摘要:呈贡大学城毗邻滇池,人口集中,生活污水排放量大,但其生活污水排放主体单一,污染物为师生洗漱、洗涤物和排泄物,一般不含有毒物质和重金属,而富含氮、磷等营养物质。解决好该区域内的污水处理及排放,不仅有利于贯彻落实国家节能减排政策,而且对滇池水污染防治工作将起到至关重要的作用。基于呈贡大学城生活污水排放的实证分析,本文主要探究呈贡大学城实施生活污水分流排放及循环利用的对策。
关键词:呈贡大学城;证券化;生活污水;分流排放;循环利用;沼气经济
一、引言
昆明是全国14个水资源严重短缺的城市之一,滇池流域年人均占有水资源量302米,仅为全国人均占有量的11%,与天津、北京、银川等城市相当。解决昆明未来较长时间内的城市供水问题,将直接关系到昆明21世纪经济社会可持续发展。
二、呈贡大学城生活污水处理现状
(一)分流排放意识不到位
分流排放直接关系到生活污水分类处理的成败,但呈贡大学城的生活污水排放并没有实现污水的分流排放。就云南民族大学呈贡校区排水体制而言,没有将生活污水中的冲厕污水和洗澡、洗衣服等洗漱污水分类排放。其设计的排水体制:雨、污水分流制。即只考虑到了生活污水与雨水的分流排放,没有做到根据生活污水的不同污染程度及其特性进行分类分流排放。
(二)生活污水资源化过程效率低
呈贡新区已建成或在建捞鱼河污水处理厂、洛龙河污水处理厂等污水处理设施,并将处理后的中水用作城市绿化用水及部分建筑用水,但这些污水处理厂的生活污水处理方案仍是将各类生活污水统一集中后进行处理。这既加大了污水处理的难度和成本,也使得各种有利用价值的资源在污水集中及集中处理过程中浪费掉,如冲厕污水富含有机物,我们可利用其发展沼气经济。
(三)生活污水资源化意识在高校中逐步加强,个别高校污水资源化成果显著
云南师范大学呈贡校区中水回用实现资源循环利用,基本实现污水零排放。云南师范大学投资690余万元建设呈贡校区中水处理站并于2009年7月正式通过验收投入使用。至2010年4月底,全校已回用中水12万余吨,基本满足了校区内的绿化、冲厕用水。
(四)污水处理项目运作采用BT方式,即建设-转让
以呈贡新区洛龙河污水处理厂来说,其企业性质为国有,招标人为昆明新都投资有限公司。该污水处理项目运作采用BT方式,即建设-转让,工程竣工、验收合格后,BT项目公司将工程移交给招标人,招标人按合同约定分期回购BT项目公司的股权(初步回购计划为:到项目竣工验收合格后的第12、24、36个月内分别回购40%、30%、30%)。
(五)污水处理采用A2/0处理工艺
捞鱼河污水处理厂和洛龙河污水处理厂均采用A2/0处理工艺。A2/0工艺是Anaerobic-Anoxic-Oxic的英文缩写,它是厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺的简称。
三、呈贡大学城加快推进生活污水循环利用的有利条件
(一)生活污水来源主体单一,为各大高校
呈贡大学城内生活污水的排放主体为各高校,这有利于生活污水分流排放的统一规划、统一管理并保证落实到位。同时,高校区内具有宿舍集中度高等特点,使得生活污水的产生源较为集中,可以节约铺设管道网的成本,更便于维护。
(二)相对廉价的土地资源
呈贡大学城地址在呈贡区洛羊镇,坐落于吴家营、朗家营、缪家营自然村地界内。这里土地资源廉价,并且附近是农业用地,这为发展沼气经济提供了有利的土地条件。
(三)生活污水经过处理并达标后的中水消费市场广阔
呈贡大学城绿化面积大,对绿化用水需求量巨大。经处理达标后的中水消费主体仍为生活污水产生源地——各大高校。只要给中水一个合理的定价,推行就地消化的策略,呈贡大学城绿化用水将成为中水的需求主体。
(四)易于实现对生活污水的规模化集中、处理以实现规模经济效益
呈贡大学城各高校聚集度很高,便于统一规划,降低管道铺设成本;中水的就地吸收消化大大降低了中水运送成本。同时,由于接近农业区,为沼渣和沼液的排放提供了合理场所,又可促进周边农村发展生态农业,为各高校提供生态农产品,推动农业经济的发展。沼气可液化出力后供高校食堂用作燃料,也可使用沼气发电,将电提供给高校及附近村庄使用,也可用于满足在处理洗涤、洗漱等生活污水中对能源的需求。
(五)有利的“软件”环境
在呈贡大学城内进行生活污水的处理,可充分利用各高校的研发、人才优势。有利于推行产、学、研、管相结合的运营模式,加强各高校与社会经济建设的联系,推动实践型人才的培养。
四、呈贡大学城加快推进生活污水循环利用面临的问题
(一)城市规划与建设基本完成,排污系统改造难度大、改造工程量大、改造成本高
要实现高效的生活污水循环利用,必须在污水产生的源头对污水进行分流,能否在污染产生源头对不同污染程度的污水进行分流排放直接关系到污水的处理效率。但由于呈贡大学城的主体建设基本完工,排污系统已经确定,要对其进行大规模的改造几乎不可能,并且成本巨大。
(二)绿化主体对使用中水绿化有所顾虑
目前,对中水缺乏统一的检测标准,也没有权威的机构对生产的中水提供担保。由于中水是处理污水的,而处理的结果究竟如何没有进行说明,绿化主体对生产的中水的成分处理信息不对称状态,而其作出的选择必定是不对称选择,即对中水采取谨慎态度或是干脆不用。
(三)大型沼气发电和厌氧发酵技术的不成熟,中水的运输成本较高
我国目前沼气发电的主要应用领域为农村地区,沼气发电和厌氧发酵的规模都不大,在实践和科研中积累的成果也主要集中在中小型沼气发电和厌氧发酵方面,对大型沼气发电和厌氧发酵的研究不足。同时,污水处理厂的位置一般都低于污水产生主体,而在呈贡大学城,污水产生的主体和中水消费的主体均为各高校。这样,只有通过高压管道或汽车将生产的中水运送到需求主体才能实现中水的功能,这无疑会加大中水的使用成本。
(四)政府对污水市场化的推进力度不够
呈贡新区建成或在建的污水处理厂均采用BT方式,这些污水处理厂的所有权最终归昆明新都投资有限公司所有。并没有采用多元化的融资策略,未能充分发挥市场对资源有效配置的功能,容易出现资源使用效率的低下。
五、呈贡大学城加快推进生活污水循环利用的对策建议
(一)根据生活污水污染程度在污染源头进行分流输送
大学城内的生活污水主要是师生的洗涤及洗漱污水和冲厕污水。由于洗漱、洗涤污水的污染程度低,而冲厕污水的污染程度高,则可在教学楼卫生间和宿舍(包括学生宿舍、教师宿舍及其他员工宿舍)内将洗涤及洗漱污水和冲厕污的排水管道进行分离安装,以分类收集、排运生活污水。在将生活污水从污染源输送到污水处理厂的过程中,仍坚持分流输送的方式,对洗漱及洗涤污水和冲厕污水分别采用专用的管道输送。因为管道输送较沟渠输送效率更高,还能减低因为污水在输送过程中因为漏损而造成的对地下水资源的污染。
(二)分类处理,实现资源利用效率的最大化
1、因为洗涤和洗漱污水的污染程度不严重,故其净化成本不高、净化难度也不大,此类污水的循环再生能力强,能很快实现向中水的转化。可采用物理过滤、化学处理、生物分解等方式对此类污水进行净化。
2、将收集的冲厕污水用作沼气发酵的原料,对生产的沼气进行开发利用
建立大型地下沼气池,对收集来的冲厕污水进行厌氧发酵以生产主要成分为CH4和CO2的沼气。可通过以下方式对生产的沼气进行有效化配置。
(1)用作燃料,以替代煤、天然气等燃料
生产的沼气可直接通过沼气管道输送到就近学校食堂,供食堂用作燃料,也可经过深加工处理后将沼气液化装入瓶内,在获得相应机构的检验认证后,投放市场。
(2)用于发电,并将生产的电力输送到高校供其照明使用,也可用于满足在对洗漱和洗涤污水处理过程中的能源需求。
目前,沼气发电的主要应用领域为农村地区,但沼气发电技术已取得了飞速发展,如东莞市康达机电工程有限公司对各类型号的沼气发电机都有开发。沼气发电技术的快速发展和设备的有效供给为实现大型沼气发电提供了可能。
3、无偿将沼气生产过程中产生的沼渣和沼液提供给当地农民以发展生态农业
将富含农作物生长所需的各种有机物和微量元素,如腐殖酸、多种氨基酸、酶类和有益微生物的沼渣和沼气免费提供给当地农业使用,有利于促进当地农业经济的发展,为当地高校提供绿色健康的农产品,也为沼气生产过程产生的“废弃物”找到了良好的归属,实现当地农民与污水处理厂的互惠互利、和谐发展。
(三)加大对大型厌氧发酵系统设计和建造的投入,特别是要充分利用大学城各大高校的科研和人才优势,积极鼓励发展产、学、研和管理相互结合的发展模式,充分挖掘呈贡大学城各高校的科研能力
政府可与开发商联合设立专项研发基金供高校用于大型发酵系统的研发,而研发成果归开发商所有,待开发商取得一定的经济效益后转由开发商自行处理研发费用问题。
(四)集中冲厕污水并完善相关基础设施,为沼气开发提供良好环境,将沼气开发权证券化出售
将沼气开发权证券化并出售为大力引进和利用国际沼气开发技术、资金提供了可能,有利于推动沼气开发的商业化运作。
联合国开发计划署(UNDP)的全球环境基金联同澳大利亚政府、荷兰政府,于1999年开始无偿帮助我国推广沼气技术商业化。目前该项目已进入第二阶段,第三阶段是产业化阶段,届时将力促我国畜禽养殖场污水处理及沼气开发全面实施商业化和产业化。
(五)针对冲厕污水厌氧发酵产生沼气所需的温度特点,充分利用昆明丰富的太阳能资源,采用太阳能集热管或太阳能集热板式的供热方式,为大型地下沼气池提供热量,以保证发酵在适度温度中进行
在不同温度条件下,甲烷产生速率差异很大。沼气发酵细菌在8-65这样一个广泛的范围内都能够活动。沼气池的温度条件分为:1、常温发酵(也称低温发酵)10-30,在这个温度条件下,池容产气率可达0.15-0.3m3/m3d;2、中温发酵30-45,在这个温度条件下,池容产气率可达1m3/m3d左右;3、高温发酵45-60,在这个温度条件下池容产气率可达2-205m3/m3d左右,沼气发酵最经济小额温度条件是35,即中温发酵。
因此,通过采用太阳能集热管或太阳能集热板式的供热方式,为大型地下沼气池提供热量,以保证发酵在合适温度中进行显得十分重要,特别是在冬季,昆明的气温较低的时候。
(六)对已有的排污系统进行选择性的改造
已有的排水系统没有兼顾污水分流,一般只考虑到了污水和雨水的分流,只要我们对其进行选择性的改造就能在实现雨水和污水分流的同时也实现污水内部的分流。比如,针对排污沟渠,我们可以在沟渠内砌墙对沟渠进行分隔处理以满足对污水分流排放的需要。而对污染源头的分流只需要对安装的管道进行一定的整改就能实现污水分流。
参考文献:
[1]哈尔.R.范里安.微观经济学-现代观点(第七版)[M].上海:格物出版社2009年7月第一版
[2]李祥志,王永祥.浅谈沼气发酵温度与冬季管理技术[J].安徽农学通报,2008(14),第12页
[3]刘恋,胡开林.昆明市自来水水价分析[J].昆明理工大学学报(理工版),2008年2月第一期第33版,第79~84页
[4]房怀阳,吴长振.城市生活垃圾填埋场甲烷资源的产量估算及其利用[J].资源开发与市场,1999,(15),第330~331页
[5]廖柳英,庄靓靓,魏玉英,汪业雄.广西新农村能源建设中沼气资源的产业化开发研究——基于“恭城模式”的调查及经验思考[J/OL]《城市与区域发展通讯》.2008年第四期,第1~21页
[6]叶斌,李继,董晓清,陈萍.工业园区废水处理BOT&TOT模式下生产企业节水困境分析[J].工业用水与废水,Vol.40 No.1 Feb.,2009,第15~17页
[7]道格拉斯.C.诺思.《制度、制度变迁与经济绩效》上海:格物出版社2009年10月第一版
(作者单位:云南大学经济学院)
关键词:呈贡大学城;证券化;生活污水;分流排放;循环利用;沼气经济
一、引言
昆明是全国14个水资源严重短缺的城市之一,滇池流域年人均占有水资源量302米,仅为全国人均占有量的11%,与天津、北京、银川等城市相当。解决昆明未来较长时间内的城市供水问题,将直接关系到昆明21世纪经济社会可持续发展。
二、呈贡大学城生活污水处理现状
(一)分流排放意识不到位
分流排放直接关系到生活污水分类处理的成败,但呈贡大学城的生活污水排放并没有实现污水的分流排放。就云南民族大学呈贡校区排水体制而言,没有将生活污水中的冲厕污水和洗澡、洗衣服等洗漱污水分类排放。其设计的排水体制:雨、污水分流制。即只考虑到了生活污水与雨水的分流排放,没有做到根据生活污水的不同污染程度及其特性进行分类分流排放。
(二)生活污水资源化过程效率低
呈贡新区已建成或在建捞鱼河污水处理厂、洛龙河污水处理厂等污水处理设施,并将处理后的中水用作城市绿化用水及部分建筑用水,但这些污水处理厂的生活污水处理方案仍是将各类生活污水统一集中后进行处理。这既加大了污水处理的难度和成本,也使得各种有利用价值的资源在污水集中及集中处理过程中浪费掉,如冲厕污水富含有机物,我们可利用其发展沼气经济。
(三)生活污水资源化意识在高校中逐步加强,个别高校污水资源化成果显著
云南师范大学呈贡校区中水回用实现资源循环利用,基本实现污水零排放。云南师范大学投资690余万元建设呈贡校区中水处理站并于2009年7月正式通过验收投入使用。至2010年4月底,全校已回用中水12万余吨,基本满足了校区内的绿化、冲厕用水。
(四)污水处理项目运作采用BT方式,即建设-转让
以呈贡新区洛龙河污水处理厂来说,其企业性质为国有,招标人为昆明新都投资有限公司。该污水处理项目运作采用BT方式,即建设-转让,工程竣工、验收合格后,BT项目公司将工程移交给招标人,招标人按合同约定分期回购BT项目公司的股权(初步回购计划为:到项目竣工验收合格后的第12、24、36个月内分别回购40%、30%、30%)。
(五)污水处理采用A2/0处理工艺
捞鱼河污水处理厂和洛龙河污水处理厂均采用A2/0处理工艺。A2/0工艺是Anaerobic-Anoxic-Oxic的英文缩写,它是厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺的简称。
三、呈贡大学城加快推进生活污水循环利用的有利条件
(一)生活污水来源主体单一,为各大高校
呈贡大学城内生活污水的排放主体为各高校,这有利于生活污水分流排放的统一规划、统一管理并保证落实到位。同时,高校区内具有宿舍集中度高等特点,使得生活污水的产生源较为集中,可以节约铺设管道网的成本,更便于维护。
(二)相对廉价的土地资源
呈贡大学城地址在呈贡区洛羊镇,坐落于吴家营、朗家营、缪家营自然村地界内。这里土地资源廉价,并且附近是农业用地,这为发展沼气经济提供了有利的土地条件。
(三)生活污水经过处理并达标后的中水消费市场广阔
呈贡大学城绿化面积大,对绿化用水需求量巨大。经处理达标后的中水消费主体仍为生活污水产生源地——各大高校。只要给中水一个合理的定价,推行就地消化的策略,呈贡大学城绿化用水将成为中水的需求主体。
(四)易于实现对生活污水的规模化集中、处理以实现规模经济效益
呈贡大学城各高校聚集度很高,便于统一规划,降低管道铺设成本;中水的就地吸收消化大大降低了中水运送成本。同时,由于接近农业区,为沼渣和沼液的排放提供了合理场所,又可促进周边农村发展生态农业,为各高校提供生态农产品,推动农业经济的发展。沼气可液化出力后供高校食堂用作燃料,也可使用沼气发电,将电提供给高校及附近村庄使用,也可用于满足在处理洗涤、洗漱等生活污水中对能源的需求。
(五)有利的“软件”环境
在呈贡大学城内进行生活污水的处理,可充分利用各高校的研发、人才优势。有利于推行产、学、研、管相结合的运营模式,加强各高校与社会经济建设的联系,推动实践型人才的培养。
四、呈贡大学城加快推进生活污水循环利用面临的问题
(一)城市规划与建设基本完成,排污系统改造难度大、改造工程量大、改造成本高
要实现高效的生活污水循环利用,必须在污水产生的源头对污水进行分流,能否在污染产生源头对不同污染程度的污水进行分流排放直接关系到污水的处理效率。但由于呈贡大学城的主体建设基本完工,排污系统已经确定,要对其进行大规模的改造几乎不可能,并且成本巨大。
(二)绿化主体对使用中水绿化有所顾虑
目前,对中水缺乏统一的检测标准,也没有权威的机构对生产的中水提供担保。由于中水是处理污水的,而处理的结果究竟如何没有进行说明,绿化主体对生产的中水的成分处理信息不对称状态,而其作出的选择必定是不对称选择,即对中水采取谨慎态度或是干脆不用。
(三)大型沼气发电和厌氧发酵技术的不成熟,中水的运输成本较高
我国目前沼气发电的主要应用领域为农村地区,沼气发电和厌氧发酵的规模都不大,在实践和科研中积累的成果也主要集中在中小型沼气发电和厌氧发酵方面,对大型沼气发电和厌氧发酵的研究不足。同时,污水处理厂的位置一般都低于污水产生主体,而在呈贡大学城,污水产生的主体和中水消费的主体均为各高校。这样,只有通过高压管道或汽车将生产的中水运送到需求主体才能实现中水的功能,这无疑会加大中水的使用成本。
(四)政府对污水市场化的推进力度不够
呈贡新区建成或在建的污水处理厂均采用BT方式,这些污水处理厂的所有权最终归昆明新都投资有限公司所有。并没有采用多元化的融资策略,未能充分发挥市场对资源有效配置的功能,容易出现资源使用效率的低下。
五、呈贡大学城加快推进生活污水循环利用的对策建议
(一)根据生活污水污染程度在污染源头进行分流输送
大学城内的生活污水主要是师生的洗涤及洗漱污水和冲厕污水。由于洗漱、洗涤污水的污染程度低,而冲厕污水的污染程度高,则可在教学楼卫生间和宿舍(包括学生宿舍、教师宿舍及其他员工宿舍)内将洗涤及洗漱污水和冲厕污的排水管道进行分离安装,以分类收集、排运生活污水。在将生活污水从污染源输送到污水处理厂的过程中,仍坚持分流输送的方式,对洗漱及洗涤污水和冲厕污水分别采用专用的管道输送。因为管道输送较沟渠输送效率更高,还能减低因为污水在输送过程中因为漏损而造成的对地下水资源的污染。
(二)分类处理,实现资源利用效率的最大化
1、因为洗涤和洗漱污水的污染程度不严重,故其净化成本不高、净化难度也不大,此类污水的循环再生能力强,能很快实现向中水的转化。可采用物理过滤、化学处理、生物分解等方式对此类污水进行净化。
2、将收集的冲厕污水用作沼气发酵的原料,对生产的沼气进行开发利用
建立大型地下沼气池,对收集来的冲厕污水进行厌氧发酵以生产主要成分为CH4和CO2的沼气。可通过以下方式对生产的沼气进行有效化配置。
(1)用作燃料,以替代煤、天然气等燃料
生产的沼气可直接通过沼气管道输送到就近学校食堂,供食堂用作燃料,也可经过深加工处理后将沼气液化装入瓶内,在获得相应机构的检验认证后,投放市场。
(2)用于发电,并将生产的电力输送到高校供其照明使用,也可用于满足在对洗漱和洗涤污水处理过程中的能源需求。
目前,沼气发电的主要应用领域为农村地区,但沼气发电技术已取得了飞速发展,如东莞市康达机电工程有限公司对各类型号的沼气发电机都有开发。沼气发电技术的快速发展和设备的有效供给为实现大型沼气发电提供了可能。
3、无偿将沼气生产过程中产生的沼渣和沼液提供给当地农民以发展生态农业
将富含农作物生长所需的各种有机物和微量元素,如腐殖酸、多种氨基酸、酶类和有益微生物的沼渣和沼气免费提供给当地农业使用,有利于促进当地农业经济的发展,为当地高校提供绿色健康的农产品,也为沼气生产过程产生的“废弃物”找到了良好的归属,实现当地农民与污水处理厂的互惠互利、和谐发展。
(三)加大对大型厌氧发酵系统设计和建造的投入,特别是要充分利用大学城各大高校的科研和人才优势,积极鼓励发展产、学、研和管理相互结合的发展模式,充分挖掘呈贡大学城各高校的科研能力
政府可与开发商联合设立专项研发基金供高校用于大型发酵系统的研发,而研发成果归开发商所有,待开发商取得一定的经济效益后转由开发商自行处理研发费用问题。
(四)集中冲厕污水并完善相关基础设施,为沼气开发提供良好环境,将沼气开发权证券化出售
将沼气开发权证券化并出售为大力引进和利用国际沼气开发技术、资金提供了可能,有利于推动沼气开发的商业化运作。
联合国开发计划署(UNDP)的全球环境基金联同澳大利亚政府、荷兰政府,于1999年开始无偿帮助我国推广沼气技术商业化。目前该项目已进入第二阶段,第三阶段是产业化阶段,届时将力促我国畜禽养殖场污水处理及沼气开发全面实施商业化和产业化。
(五)针对冲厕污水厌氧发酵产生沼气所需的温度特点,充分利用昆明丰富的太阳能资源,采用太阳能集热管或太阳能集热板式的供热方式,为大型地下沼气池提供热量,以保证发酵在适度温度中进行
在不同温度条件下,甲烷产生速率差异很大。沼气发酵细菌在8-65这样一个广泛的范围内都能够活动。沼气池的温度条件分为:1、常温发酵(也称低温发酵)10-30,在这个温度条件下,池容产气率可达0.15-0.3m3/m3d;2、中温发酵30-45,在这个温度条件下,池容产气率可达1m3/m3d左右;3、高温发酵45-60,在这个温度条件下池容产气率可达2-205m3/m3d左右,沼气发酵最经济小额温度条件是35,即中温发酵。
因此,通过采用太阳能集热管或太阳能集热板式的供热方式,为大型地下沼气池提供热量,以保证发酵在合适温度中进行显得十分重要,特别是在冬季,昆明的气温较低的时候。
(六)对已有的排污系统进行选择性的改造
已有的排水系统没有兼顾污水分流,一般只考虑到了污水和雨水的分流,只要我们对其进行选择性的改造就能在实现雨水和污水分流的同时也实现污水内部的分流。比如,针对排污沟渠,我们可以在沟渠内砌墙对沟渠进行分隔处理以满足对污水分流排放的需要。而对污染源头的分流只需要对安装的管道进行一定的整改就能实现污水分流。
参考文献:
[1]哈尔.R.范里安.微观经济学-现代观点(第七版)[M].上海:格物出版社2009年7月第一版
[2]李祥志,王永祥.浅谈沼气发酵温度与冬季管理技术[J].安徽农学通报,2008(14),第12页
[3]刘恋,胡开林.昆明市自来水水价分析[J].昆明理工大学学报(理工版),2008年2月第一期第33版,第79~84页
[4]房怀阳,吴长振.城市生活垃圾填埋场甲烷资源的产量估算及其利用[J].资源开发与市场,1999,(15),第330~331页
[5]廖柳英,庄靓靓,魏玉英,汪业雄.广西新农村能源建设中沼气资源的产业化开发研究——基于“恭城模式”的调查及经验思考[J/OL]《城市与区域发展通讯》.2008年第四期,第1~21页
[6]叶斌,李继,董晓清,陈萍.工业园区废水处理BOT&TOT模式下生产企业节水困境分析[J].工业用水与废水,Vol.40 No.1 Feb.,2009,第15~17页
[7]道格拉斯.C.诺思.《制度、制度变迁与经济绩效》上海:格物出版社2009年10月第一版
(作者单位:云南大学经济学院)