玉林市美林污水处理有限责任公司 广西玉林 537000
摘要：随着我国经济在快速发展，社会在不断进步，我国对于污水处理问题十分重视。污染物减排和能源消耗成为衡量污水处理厂环境绩效的重要维度，提升污水处理厂的可持续性需要提高单位能耗的污染物减排效果，即污染物减排效率。采用数据包络分析方法，利用我国5157座污水处理厂2007年至2017年的长历时运行数据，以电耗作为投入，以化学需氧量（COD）、悬浮颗粒物（SS）、氨氮（NH3－N）和总磷（TP）等污染物指标的去除率作为产出，分析我国污水处理厂污染物减排效率的动态变化特征及其影响因素。结果表明，2007年至2017年我国污水处理厂的吨水处理电耗均值处于0．33kW•h和0．46kW•h之间，COD、SS、NH3－N和TP的去除率持续上升。污水处理厂减排效率的均值在34．0%到40．0%之间，2007年至2013年减排效率呈现上升趋势，2013年至2017年有所下降。从处理规模看，污水处理厂的减排效率总体上与处理规模呈正相关，2007年至2017年之间不同规模污水处理厂减排效率的差距在不断缩小；从处理工艺看，SBＲ及其改良工艺、氧化沟和A2/O工艺的减排效率相对较高，MBＲ工艺的减排效率相对较低；从经济地理区域看，珠三角、中部和西南区域污水处理厂的减排效率相对较高，西北区域相对较低；从进水污染物浓度看，进水COD浓度与减排效率呈倒U型曲线关系；从影响因素的交互作用看，处理规模、处理工艺、经济地理区域、进水COD浓度等4个因素之间的交互作用对减排效率具有显著影响。可以通过提升污水处理厂运营管理水平、推动大型污水处理厂技术革新、新建污水处理厂的工艺选择综合考虑减排效率影响因素、加强排水管网系统的规划设计和运行维护等方法，提升我国整个污水处理行业的减排效率。
关键词：污水处理厂；减排效率；电耗；数据包络分析
引言
加强环境保护工作是实现经济、社会、自然和谐发展的重要途径，在我国污水处理厂数量众多，而且根据实际需要还有新增。对于这样数量和规模庞大的污水处理厂，有必要根据其实际状况进行分析和研究，进而采取对应措施加强管理，从实际运行情况看，我国污水处理厂能耗水平偏高，污染物排放情况不能满足环保要求和需要。
1城镇污水处理厂减排效率的基本内涵
城镇污水处理厂减排效率，这一术语尚未被正式提出，但其实关于该领域的理论研究和实践探索早己伴随城镇污水处理服务的发展而得到推动，二者关注的焦点都集中于城镇污水处理厂减排作用如何有效发挥，但角度和观点各异。理论研究方面，学术界的研究成果可以分为两大类：一是从城镇污水处理厂自身角度出发，包括通过数据整合来定性地反映污水处理厂的COD减排情况以及定量研究污水处理厂的效率问题，包括能源效率、财务效率、运行效率等。二是从城镇污水处理厂外部环境出发，主要包括城镇污水处理行业改革和政府监管两方面作为切入点，定性研究城镇污水处理厂的减排问题。
2研究框架与方法
2.1指标选择
以往采用DEA方法分析污水处理厂经济效率，多将处理规模、运营成本和雇员人数等作为投入变量。本文重点考察污水处理厂能耗与污染物减排的关系，因此DEA模型的投入变量选取电耗指标。首先，电耗作为投入变量具有明确的物理意义，体现了污水处理过程中污染物去除与能耗之间的耦合关系，综合了污水处理厂环境绩效的两个维度。其次，电耗是我国污水处理厂运营成本中最重要的组成部分，通常占总成本的70%，采用电耗作为投入变量在一定程度上表征了污水处理厂的整体运营效率。由于本研究已将模型投入变量折算为污水处理单位电耗，即处理每吨污水的电耗，因此不再把污水处理厂规模作为投入变量，仅作为关键因素分析其对减排效率的影响。
另外，由于我国污水处理厂普遍由政府事业单位改制而来，其实际人员数量与运营所需人员数量差距较大，导致单位产出投入的人员数量与减排效率之间相关性较差，因此雇员人数也不作为DEA模型的投入变量。对于污水处理厂的污染物减排指标，本文选择多种污染物的去除率作为DEA模型的产出变量。考虑到本文的效率评价单元较多，DEA模型的自由度足够计算更多的产出变量，因此允许较为全面地选取污染物减排指标。综合“十一五”和“十二五”期间“总量减排”的考核指标和“提标改造”重点关注的污染物指标，选取化学需氧量（COD）、悬浮颗粒物（SS）、氨氮（NH3－N）和总磷（TP）的去除率作为模型的产出变量。
2.2实现排放物资源化利用
污水最终会产出废渣和污泥等物质，还有出水，废渣的产量有限，排放物的有效利用主要针对污泥而言。有效处理好污泥是污水处理厂的工作重点，污泥处理最好的方法就是集中实施厌氧消化。可以根据各个污水处理厂具体的条件可以采用不同的方法和手段处理污泥。对于污水处理厂出水的处理，应杜绝直接排放，要最大限度的进行无害化处理，达到回用水的相关水质标准，然后广泛应用于工、农业以及市政建设等方面，可以实现节约淡水资源的目标，最大程度的减少相关污染物的整体排放，加强排放物资源化处理工作不仅可以使污水处理厂获取一定的经济收益，实现减排的重要目标，还是有效降低运行成本，实现可持续发展的重要保障。
2.3定量指标构建评分函数
定量指标包括新增化学需氧量削减能力、新增氨氮削减能力、单位处理能力化学需氧量削减量、单位处理能力氨氮削减量、运行负荷率、新增处理水量、出水水质、污泥处置率和稳定运行率。结合四川省城镇生活污水处理厂总量减排核查核算数据，分析指标数据分布情况，采用分段插值法构建评分函数。
2.4关于城镇污水处理厂减排效率测算的结论
研究基于国家“十二五”规划提出的2个关于水污染物治理的约束性指标—COD削减量和氨氮削减量，正式提出“减排效率”一词，并综合前人研究成果，选择投入指标和产出指标，运用DEA方法中的产出导向型BCC模型进行测算，其中投入指标包括项目总投资、年电耗量、年药耗费用和全职员工总数，产出指标包括COD削减量和氨氮削减量。测算结果表明：（1）样本厂总体的减排综合效率偏低，主要被纯技术效率拉低。平均48%比例的样本厂在各投入指标方面存在冗余，仅6.5%比例的城镇污水处理厂在COD削减量方面存在产出不足，但高达56.5%比例的城镇污水处理厂在氨氮削减量方面存在产出不足。（2）DEA有效单元仅5个，而DEA无效单元数量居多且原因各异，其中24.6%主要被规模效率拉低，剩余75.4%主要被纯技术效率拉低。
结语
本文采用DEA模型方法，以电耗作为投入，以COD、SS、NH3－N和TP的去除率为产出，评估污水处理厂的污染物减排效率。采用2007年至2017年我国5157座污水处理厂长历时、大样本的运营数据，分析了污水处理厂减排效率的动态变化特征及其影响因素。
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