利用中水供暖实现城镇污水处理厂价值链延伸的可行性研究

    顾延楠 朱丽瑛 王宁

    

    

    摘 要：中水供暖是以污水处理厂二级出水作为热源，通过污水源热泵将热能转换至供暖用水，用来满足城市居民的冬季供暖需求，是解决我国北方大规模的集中供暖所导致的污染问题的良好途径，规模应用可以提高我国中水回用率，实现水资源利用的良性循环。目前我国的中水供暖行业仍让处在发展阶段，应用规模远远低于北欧，日本等国家。本文以山东省平度市崇杰环保污水处理厂为研究对象，探讨由参与公用事业市场化改革的社会资本承建运营中水供暖工程，进而实现污水处理企业生产价值链延申的可行性。

    关键词：企业价值链? 中水回用? 清洁能源? 城市供暖? 污水处理

    一、引言

    山东省于2002年开始对全省市政污水处理行业进行市场化改制，采用了BOT、BT等多种特许经营模式，取得显著的成效，通过吸收社会投资，重点突出监管，以政府购买服务的方式，快速建设投运约300座规模化的污水处理厂，经过十几年的发展，投资于城市污水处理厂的社会产业资金已经完成了资本回收，基本都进入了稳定可观的利润回报期，快速积累着更大规模的产业资金，现金流稳定，根据产业投资资本的逐利特性，在寻找着新的投资方向。

    我国将“可持续发展”作为基本国策，如何吸引利用好这批特许运营的城市污水处理厂的投资资金，顺应国家倡导建设生态和谐型社会的号召，推动我国节能减排事业的发展是一个很现实的问题，而中水供暖行业恰恰提供了一个良好的投资方向。

    本文以山东省平度市崇杰环保污水处理厂为例，调查研究该厂的生产与运营情况，分析其建设中水供暖工程的可行性与经济效益。同时对比山东省平度市的供热企业的运营现状，分析该工程建设带来的社会与环境效益。

    二、规模普及中水供暖的意义

    （一）减轻集中供暖所带来的环境污染

    我国北方一直采用冬季集中供暖，而供暖的主要方式仍以燃煤锅炉为主，其所产生的大量污染物是造成大气污染的主要因素之一。2013年，“雾霾”成为了年度关键词，根据山东大学陈强教授所收集的华北地区供暖期和非供暖期的相关数据来看，在供暖期各项污染物排放指标均远超非供暖期，且增幅均在1%以上，具有统计显著性。其中细颗粒物，可吸入颗粒物增幅分别超过46%，19%，增幅明显，二氧化硫排放量增幅最大，超过85%。因此推断冬季燃煤供暖是造成近几年我国空气污染加重的主要原因之一。中水供暖行业的规模普及，开拓了清洁能源供热新途径，可直接减少燃煤量，提高我国的空气质量。

    （二）实现我国水资源的良性循环

    我国水资源时空分布不均衡，南多北少。近几年受地球气候的变化影响，我国北方水资源越来越匮乏，以北京市为例，从1950年到2012年北京水文总站公布的数据显示，北京市年降水量有明显的下降趋势，干旱频率上升且具有连续性。随着中国城市化和工业化导致用水量不断增加，地下水开发过度。而我国污水处理行业出水的回用率不高，大多直接排向自然水體。因此建设中水供暖工程，可以有效缓解此类问题，目前我国绝大部分地区城市污水处理厂排污执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002的一级A标准，提热后出水可由中水供暖配套管道供给企业使用，有助于实现水资源的良性循环。

    三、中水供暖工程的技术与应用概述

    中水供暖工程主要依赖污水源热泵实现二级出水和供暖用水的热量转换。污水源热泵通过电力做功，可以将低品位热能提升到高品位热能。最早利用的污水源热泵系统用于供暖的是1980年北欧挪威的奥斯陆地区，1986年日本东京的落合污水厂也开始采用。随后马来西亚、俄罗斯等国家都进行了实用推广，至今污水源热泵的应用已经在全球普及开来，早在1987年，瑞典就已经建成100座热泵站投入使用，总供暖能力超过1200MW。

    我国最早于2001年在北京排水集团高碑店污水厂运用污水源热泵系统，同年成功自主研制出原生污水源热泵系统。经过十几年的不断发展，污水源热泵的技术不断进步。作为中水回用的新兴方向，国家给予该行业广泛的政策支持。在《关于加快推行合同能源管理促进节能服务产业发展意见的通知》中，政府将通过进一步加大资金支持力度，实行税收扶持政策，进一步改善金融服务等措施支持污水源热泵行业的发展。

    四、中水供暖工程普及的有效途径概述

    我国中水供暖行业发展已有十多年的历史，由于中水供暖比起海水淡化，原生污水供暖水资源利用方式具有明显的成本优势，因此备受期望。但是在我国的普及缓慢，期间国家及地方出台了一系列激励政策，技术不断进步，但仍然仅局限于我国少数地级及以上城市，地方政府大多数背负着很大的财政压力，因此仅由政府出资建设运营供水供暖工程，无疑会大大拖慢中水供暖的普及。

    我国开展社会公共事业市场化改革三十多年，获得了极大的成效。市场是第一生产力，我国城镇污水处理厂大多数已采用特殊经营模式，经过十几年的经营发展，大多数已收回资本回收。但特许经营权协议具有约定期限，根据依据企业具有追逐利润最大化的特性，由这部分社会资本承建运营中水供暖工程，将会大大加快中水供暖的普及。只有实现地方上普及，才能从根本上改善我国的空气质量，仅依靠大中型城市的中水供暖事业，无异于杯水车薪。

    五、以崇杰环保污水处理厂为主体建设中水供暖工程的可行性及效益分析

    （一）平度市供暖行业现状

    平度市现有两家供热公司，一个是1966年建厂的平度兴平热电有限公司，一个是2001年招商引进的青岛金泉热力有限公司。以下是2008年至2012年，两个供热公司的经济运行情况调查统计表。

    兴平热电五个采暖季合计供暖面积603.4万米2，政府累计对企业补贴3354万元，合计政府总投入27874万元。金泉热力五个采暖季合计供暖1062.1万米2，政府累计对企业补贴5831.68万元，合计政府总投入33614.32万元。

    两个供热企业的投资收益都很差，其中平度市兴平热电有限公司自建厂48年以来，实际供热规模只有292万米2。青岛金泉热力有限公司13年来，实际供热规模刚发展至150万米2。.不包括2007年前企业自行收取的“增容费”收入，仅从2008年以后，政府就累计投入资金6.1488亿元。

    根据两个供热企业2008年至2012年4月5个供暖季期间的供热情况统计调查，其单位供热成本加权平均为33.51元/米2（平度居民供暖收费22.4元/米2），平均每米2供暖亏损11.11元。政府奖补合计9185.68万元，加权平均补贴为5.51元/米2，两个企业累计亏损1.85522亿元人民币。

    平度市政府若继续按现行投入模式，扩大传统供热规模，其必然结果是：供热规模越大，政府投入就越大，企业亏损就越大，政府补贴就越多，投资效益就越差。

    （二）污水处理厂的经营状况与投资可能性分析

    平度污水处理厂是山东省首批以BOT特许经营模式建设的试点企业;是平度市政府引进社会投资参入公用事业改制、通过购买专业服务、突出集中监管为核心的市场化改革成果，污水处理服务费由市财政按期拨付，并列入财政预算。

    2003年平度污水厂投资4200万元建设了日处理能力3万吨/天的一期工程;2008年投资3800万元扩建了日处理能力4万吨/天的二期工程;2014年投资6000万元扩建了日处理能力4万吨/天的三期工程，期间又根据山东省环保厅半岛流域污水处理厂排放标准要求，相继实施了提标技改工程，其污水处理排放标准至2015年全部提高到GB18918—2002规定的一级A排放标准。污水处理费价格亦有当初的0.8元/吨，逐步提高至目前的1.49元/吨。目前该厂的综合处理能力为11万吨/天，年产值4700万元/年左右，工程总投资1.7亿元人民币，运营稳定，在山东省综合达标运营管理考核中居于前三名。

    经过2015年前的10余年高速发展期，平度污水厂的进厂污水量已经进入了一个平稳期，预计今后水量将基本保持在5%左右的年均增长幅度。先后进行了两次扩建，两次升级改造，固定资产快速增加。由于该厂特许经营期只顺延到2032年，合同处理水量仅约定至11万吨/天，因此今后亦无扩建的需要。

    随着处理水量的增加和因出水标准提高所增加的污水处理服务费收入快速增长，2017年后将转入平稳增长期。污水处理厂具有初期投资大、折旧高（10%），利润率普遍较低等特点，但经过15年的发展，投资回收已完成，突出表现为利税快速增长并持续得到稳定的利润回报。由于市财政拨款稳定、现金流充足、银行融资诚信度很高。因此，投资于污水厂建设的社会资本有很高的工程再投资意愿，有能力投资建设中水供暖工程。

    由上所述，平度污水处理厂的处理规模已经接近达到设计能力，全年达标率100%，出水温度冬季12°C左右，夏季25°C左右，水量稳步提高。完全满足实施冬季水源热泵技术进行供热的基础条件。根据清华同方水源热泵效率等参数，11万吨/日的中水量最大可提供150万平米的住宅小区供暖工程。

    （三）污水源热泵设备工艺选择

    平度污水处理厂中水热泵供暖工程所需设备拟采用清华同方人工环境公司生产的热泵机组，通过热泵机组加入20%的电能，经过压缩机、冷凝器、节流阀、换向阀、蒸发器等环节，可从中水中获取80%的热能。热泵机组每消耗1份电可供3—6份高位热能，使一次能源利用率超过100%，从而获得可供暖的高品位热能。完成对居民用户的冬季供暖。

    （四）平度市建设中水供暖工程投资核算

    根据清华同方人工环境公司热泵系统的设计参数，建设150万米2住宅供暖工程所需泵站、输配管网、换热站、庭院配套管网约需投资2.7亿元。厂区建设、土地征用、办公设施及维管设施投资约需0.3亿元，合计总投资为3亿元人民币（折合每平方米200元）。

    其中按平度市供热配套费收取标准，150万米2住宅可收取

    150万米2×95元/米2=1.425亿元

    供暖单位可收费57元/米2增容费计

    150万米2×57元/米2=0.855亿元

    因此，需要平度污水处理厂自筹资金为3-1.425-0.855=0.72亿元。

    该7200万元的企业自筹资金由平度污水厂的自有资金和银行贷款筹措，投资来源有保障。

    （五）平度市中水供暖工程的经济效益

    依据清华同方水源热泵供热系统的测算数据为基础，按照平度市的供暖时间和供暖电价，经由清华同方提供的专业核算，采用该供暖技术的供暖单位成本为24.34元/米2，比平度市现行的传统供暖模式每平方米供暖可减少成本为：

    33.51元/米2-24.34元/米2=9.17元/米2

    每年为150万米2居民供暖较传统模式供暖可减亏：

    150万米2×9.17元/米2=1375.5万元

    根据政府的资补政策，采用中水水源热泵供暖系统可每年获得稳定盈利为：

    150万米2×5.51元/米2=826.5万元，经济效益良好。

    按照企业投资7200万元估算，其预计的投资收益率为：

    826.5÷7200=11.47%

    此收益率略高于BOT模式运营污水处理厂的8-10%的标准。因此，对污水处理厂的投资价值链延伸很有意义。

    （六）中水水源热泵集中供暖工程的环境效益分析

    本中水供热（兼制冷）工程项目建成达产150万米2住宅供暖后，每年可节能3.45万吨标准煤，减少CO2排放量9.25万吨，减少SO2排放量281万吨，减少NOX排放量1407吨，减少粉尘排放量2.55万吨，对平度市实施落实国务院《大气防治行动计划》有效治理大气污染具有非常积极的意义，对完成本市节能减排目标具有重要意义。

    六、结束语

    （1）本着“谁使用，谁付费，谁投资，谁受益”的原则，政府依据国家《关于加快发展节能环保产业的意见》给予积极支持，与本市传统供热企业享受同等奖补政策，作为投资方的污水处理厂仅需投资7200万元左右，投资条件优惠。

    （2）中水供暖工程的建设，是国家倡导的清洁能源再利用，无污染，节能高，有利于企业的长久发展，较BOT特许经营期不超过30年的限制，中水供暖项目可使投资方长期受益，投资风险更低。

    （3）中水作为清洁能源循环利用利国利民，且具有11%左右的投资收益率，略高于BOT特许经营模式的污水处理投资收益，具备很高的价值延伸收益。为以BOT模式建设运营的污水处理厂提供了一条可持续投资的价值链延伸新途径。

    （4）中水供暖工程项目建成投产后，使用后的中水除水温略下降5℃外，其水质指标没有发生任何变化，可继续供应居民小区用于绿化浇灌，道路抑尘，小区水系景观以及部分工业生产使用，进一步大幅提高中水利用率，节约地下水资源，这对于缓解我国北方水资源短缺现状具有重要意义。

    （5）中水供暖項目建成后，将直接节省煤炭资源的消耗，降低二氧化硫、CO2、细颗粒物等大气污染物的排放，从而改善我国北方冬季空气污染严重的现状，有效清除雾霾现象。

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