中文译文-设计流量和处理程度对污水厂建设和运营维修的影响以及它们对政策决定的意义.doc

1、外文翻译题目1：探讨废水生物处理法中的活性污泥：在吸附过程中的角色题目2：设计流量和处理程度对污水厂建设和运营维修的影响以及它们对政策决定的意义 外文翻译之二设计流量和处理程度对污水厂建设和运营维修的影响以及它们对政策决定的意义作者：Eran Friedler, Ehud Pisanty国籍：Israel出处：water research中文译文： 摘 要：为了推导出设计流量以及处理程度与施工费用的关系，我们研究了以色列55座生活污水处理厂的建设成本。我们得出了分别对应于不同处理程度的三个公式（符合统计学的显著性，p0.01）。这三个公式表明，随着处理程度变高经济规模可能变小。从对建设成本分配

2、的分析中可以看出，土木工程费用与设计流量呈负相关（p0.05），机电设备费用与设计流量呈正相关（p0.05）而电力和控制与设计流量无关。运行费用与处理程度的相关性比建设成本与处理程度的相关性高2070 %。作为年总成本的一部分，运行费用与设计流量和处理程度同增，而建设成本与其同减。研究结果对于政策和污水厂的意义将在文章最后进行讨论。 关键词：建设成本；设计流量；经济；出水水质；运行；政策；污水处理厂1 引言 目前，很多文献关注城市污水处理厂的工程及工艺。另一方面，虽然许多地方城市污水处理厂的总成本（基建、运行和维护）在废水管理中扮演重要角色，但是与之相关的和可用实证研究的相对较少。对于投资与政

3、策和城市污水处理厂之间的内在关系的关注更少。 本文试图从系统的角度分析污水处理厂内部的相互作用。有数据表明当前以色列中央政府对地方政府的财政支持，虽然表面上与公共利益相悖，但对于旨在有效处理污水的城市污水处理厂有利。为了得出结论，本文用经验数据分析城市污水处理厂 投资与设计流量和处理程度的关系。 考察城市污水处理厂建设，包括土木工程、机电设备和自动控制，量化它们在总投资中的比例并讨论该结果在政策制定中的意义。文章最后分析了处理程度和设计流量对建设和 O&M (运行和维修，operation and maintenance) 成本的影响，着重分析成本在两者的比例分配（以年支出表示）。然后讨论以色

4、列政府的经济方面和融资政策对城市污水处理厂 运行的意义。 通过分析，发现处理成本的决定性因素是规模（通过设计流量或者服务人口规模表现），污水的污染程度以及出水要求。城市污水处理厂 的运行成本通常用指数方程表示： （1） 建设成本； 系数，cost (m3 d-1)-b或cost (p.e.)-b； 指数 -； 设计流量，m3 d-1或服务人口，p.e.。 公式（1） 中的指数b通常小于1，说明建设成本随着规模增大而减小。式中指数有的不同取值，有些学者采用真实城市污水处理厂 数据，有些采用分析估计的方法，使得结果差异显著。2 材料来源 本文采用以色列（人口 7106，2005年12月）人口密集具

5、有半干旱气候的国家作为研究对象。为了应对水资源短缺，在过去的四十年里人们提出了许多用于农业灌溉的中水回用方案，小到局部方案大到区域方案。到目前为止，超过65%的城镇污水经处理后回用于农业，十年后这一数值将增加到90%(Friedler, 2001)。在以色列，城市污水处理厂主要基于活性污泥法，因而我们只讨论这种类型的污水厂。数据来源：政府审批申报，已登记的在建项目和工程公司。我们收集了55家污水处理厂的建设投资和设计流量的相关资料，其中37家设计出水水质为二级（设计流量1400120,000 m3d-1），11家为高二级（设计流量4500120,000 m3d-1）,7家为三级或为废水高级处理

6、（见下文）。土建、机电设备和电力控制室建设投资的主要部分，但是它们的详细数据很难获得，在数据库里只找到9家城市污水处理厂 关于这方面的明细。这些城市污水处理厂的设计流量300037,000 m3d-1不等。O&M 的数据来自以色列卫生部对环境的一项研究(Adan Ltd., 1999)。因为上述项目建设时间多达数年，所以将其统一到同一基础，即用公式（2）转化成2000 年的$US($Y2 K)。 （2） PVtt年的现值（本文采用2000年的现值）； HCt0to年的历史成本；It现在的指数(CPIt or PPIt)； It0历史指数。3 污水分类和处理程度以色列法规规定的最低出水水质为二级

7、，通常用活性污泥法加氯消毒的工艺达到排放标准。活性污泥法后加消毒是一种二级强化处理技术，去除有机碳的同时可进行硝化。废水高级处理技术包括化学沉淀法，微滤，超滤，活性炭吸附和反渗透等。表1列出了用于经济分析的处理程度指标。表1 出水水质和处理程度分类处理程度出水水质USEPAmgl-1出水水质以色列mgl-1二级处理BOD5=25-30BOD5=20;TSS=30二级强化处理BOD5=10-24BOD5=10-15;TSS=15-20高级废水处理BOD510BOD510;TSS10硝化NH3-N5无除磷P tot3无注：USEPA美国环境保护局。4 建设成本本文以三种类型 城市污水处理厂为各自设

8、计流量的函数， 采用回归系数法得出公式（1）中的“a”和“b”。表2说明了二级处理和二级强化处理的相关系数符合统计学规律（p0.01）。而高级处理的城市污水处理厂的相关系数却无明显统计学规律。这可能是因为可以得到的这类数据较少，R值(0.796)与R临界值(0.81, p =0.05)的微小差异正好说明这一点。表2 城市污水处理厂处理成本与设计流量和处理成本的函数关系处理程度a函数关系二级处理C=8988Q0.71 n=37, r=0.908, p0.01二级强化处理+脱氮C=2790Q0.84 n=11, r=0.938, p0.05(p=0.05的临界值是0.81)a 见表1本文研究的指数

9、在不同的文献中有不同的取值，我们发现了一个有趣的现象，当处理程度提高指数b随之提高（表2），这说明当处理程度提高时经济规模变大而得到经济节约。图1表明，对于设计流量范围的研究，以色列现有污水厂的建筑投资符合美国环保署的模型，两者都与设计流量和出水水质密切相关。作为一个小国，城市污水处理厂的样本量有限，因此，与美国环保署模型（基于在更大的样本量）的高度相似增强结果的合理性。应当指出的是，所有采用三级处理工艺的以色列污水厂的建设成本比美国环保署成本方程算出的成本低。归结起来可能有以下几个原因：美国环保署的建设成本模型更新过程中，并没有将未来20年内可能发生的生产效率的提高和具体技术成本的降低考虑在

10、内；以色列的低生活标准；两个国家建设管理和规范的差异。图1 城市污水处理厂建设成本与设计流量和处理程度的关系A二级处理；B二级强化+脱氮；C高级处理5 成本分配图2表明，随着设计流量的变化城市污水处理厂建设成本的各个部分变化不一（该分析基于9个获得具体数据的污水厂，见上）：随着污水厂规模变大，土建成本从占总成本的65%下降到30%；机电设备成本从占总成本的20%上升到50%；电力与控制则变化不明显从占总成本的15%到20%。另外，当设计流量为28,000 m3d-1时土建成本所占比例与机电设备成本所占比例相同。虽然样本数量有限(9个城市污水处理厂)，在所分析的流量变化范围(300037,000

11、 m3d-1)中，土建成本和机电设备成本的线性回归性都符合统计学规律(p0.05)。另一方面，电力和控制成本统计学变化不明显，表明了它可能不会随着处理规模的变化而变化。图2中土建成本和机电设备成本分别与设计流量呈线性关系，可能这种线性关系只是总理论曲线的一部分。如果考虑更低或更高的设计流量，图中的直线可能延伸进而变成S型曲线。这种现象对于政策制定和负责废水处理的当地政府有两方面重要意义：（1）由于机电设备的使用寿命远小于构筑物的使用寿命，当设计流量和随后的资金成本增加（建设成本的年回报率），整体建筑成本贬值时间缩短更加明显。（2）无论是大型或是小型城市污水处理厂的施工建设，整个项目通常都由土建

12、承包商主导，因为他们在建设施工管理方面经验丰富而且他们有项目管理和协调其他各方施工队伍的能力。政府应该意识到，随着城市污水处理厂规模的扩大工作的重点应该从土建转移到机电设备的安装，因此应该选择能够协调组织机电设备安装的承包商。图2 土建成本、机电设备和电力控制成本在总成本中所占比例与设计流量的关系关于这个问题，很少有文献提及。阿丹有限公司，分析数据表明，当设计流量到达35,000 m3d-1时小型城市污水处理厂土建成本所占比例从42%下降到30%，机电设备成本占总成本的比例从48%增加到58%，而电力和控制成本所占比例维持在10%左右。Borboudaki等在一篇关于二级处理处理量为8,000

13、 m3d-1的城市污水处理厂的报告中显示土建投资占总投资的57%。在德国，土建投资、机电设备投资和电力控制分别在总成本中的比例平均为65，25和10%。作者进一步说明当出水要求提高时土建成本的比例降低，其原因是提高出水质量是基于城市污水处理厂安装更高科技的机械设备。6 处理程度和设计流量对建设和运营维修成本的影响无论建设成本或是运营维修成本都取决于出水要求（与处理程度有关），更高的出水要求必然成本更高。尽管上述结论是显然的，但仔细研究会发现建设成本和运营维修成本随处理程度的变化不同。为了证明，选择二级处理的建设成本和运营维修成本为参考成本取值为1，其他处理程度的成本除以相应的二级处理成本即转化

14、成相对成本。处理程度的评判是当前以色列的趋势旨在提高出水回用于农业灌溉和保护环境。处理工艺包括；1、 二级处理参考工艺（成本为1）2、二级处理+过滤工艺3、二级处理脱氮除磷+过滤4、二级处理脱氮除磷+过滤+活性炭吸附5、二级处理脱氮除磷+过滤+活性炭吸附+反渗透图3中相对运营维修成本比相对建设成本高20%到70%，表明运营维修成本比建设成本与处理程度相关性更大。例如，当四级处理的相对建设成本比二级处理成本高1.41.7倍时，四级处理的相对运营维修成本为2.32.5。当考虑污水脱盐时（上述第五种处理工艺），这种变化更加明显，相对建设成本增加到2.22.7，相对运营维修成本增加到3.94.2。处理程度和设计流量不仅影响成本而且影响成本在建设和运营维修间的分配。为了测试这个理论，分析了从10,000 m3d-1到 50,000 m3d-1设计流量的城市污水处理厂 以及上述的五种工艺。图4表明运营维修成本所占比例随设计流量的增加通常以S曲线的形式。这意味着建设成本所占比例随着设计流量的增加而减少。例如：对于二级处理，当设计流量为10,000 m3d-1时运营维修成本所占比例维持在41% 当设计流量增加到50,000 m3d-1时升高到53% 。当处理程度增加时，运营维修成本随之增加，例如从二级处理（设计流量为10,000 m3d-1）的41%