北京市工业行业用水现状评价

北京市工业行业用水现状评价

0北京市水资源概况北京位于中国北方平原的西北部。水资源非常丰富，人均占水量为3003公顷。据北京市水利局1989—1991年水资源普查结果,北京市年均降水595mm,境内水资源总量为42亿m3,其中地表水量约23亿m3,地下补给19亿m3。20世纪90年代以来,降水量减少,北京市近十年的水资源量少于40亿m3。杨重光先生在《中国城市可持续发展的矛盾与对策》中指出:“水资源是城市兴起和发展的生命线。水是城市最重要的资源,是未来制约中国城市成长和发展最重要的因素”。水资源的短缺已经在很大程度上影响了北京市的发展。在水资源总量一定的条件下,加强节约用水是缓解水资源短缺的重要措施之一。在我国,北京是较早开展节水工作的城市之一,2000年北京市万元GDP产值的取水量为180m3,万元工业产值取水量为41m3,在全国31个省、市、自治区中处于领先地位。但是,与发达国家相比仍有很大差距。北京市现有工业企业3万余家,其中非个体企业2万多家。据预测,2010年北京市用水总需求量将达53.95亿m3(P=95%),其中工业用水量为13.49亿m3。在当前的水资源条件下,工业取水总量不可能有太大增加,只能维持在9亿～10亿m3/a。要保持北京市国民经济8%～10%的增长速度,单纯依靠提高水资源的重复利用率已没有出路。刘俊良等对河北省11个城市进行工业用水研究,并提出解决当前城市工业用水问题的对策。贾绍凤研究提高水价对工业用水、节水的影响。关于北京市工业用水问题的研究,大多停留在宏观层次,缺乏微观的分析;数据多来自各种统计资料,由于统计口径、基础数据获取方式不同以及工业企业的基础计量系统不健全,很难系统、准确地反映北京市工业用水情况。笔者研究北京市工业用水水平和各行业用水现状与特点,探索影响用水水平的主要因素,为决策部门提供工业节水管理对策。1水消耗或占用标准工业用水量是指工业企业完成全部生产过程所需要的各种水量的综合,包括主要生产用水量、辅助生产用水量和附属生产用水量。工业用水定额是指在一定的生产技术条件和管理水平下,为合理利用水资源而核定的水消耗(或占用)标准。工业用水定额是随着企业生产工艺的更新、节水技术的改进、节水管理水平的提高而变化的管理指标。定额管理是节水部门以用水定额这一宏观指标为基本依据,以保证水的合理配置为原则,通过计量核算、制定计划、价费政策等手段,达到水资源的高效利用。这个管理过程包括制定宏观的用水定额、确定水分配计划的制定原则、设计合适的价费政策、制定科学的管理方案实施细则等。2北京市工业结构持续优化,工业取水量稳中略降北京市工业化进程可划分为3个阶段:1)1949—1969年处在工业化初级阶段,经济规模较小,结构相对单一,主要以纺织、食品等轻纺工业为主导的劳动密集型产业。产业之间关联较少,依存度较低,城市化进程较为缓慢,工业取水量相对较少,城市水资源供大于求。2)自20世纪70年代到90年代初,北京市基本处在工业化中期阶段,工业取水量从1979年的最高值14.4亿m3逐步降至9亿～10亿m3,水资源供需矛盾逐渐趋向缓和。3)从90年代中期北京市工业逐步向工业化后期转化,1990—2000年工业总产值平均每年以13.4%的速度增长,而工业取水量稳中略降,这主要取决于工业结构的大调整。北京市委八次全会上提出,首都经济的核心是发展高新技术产业。北京市是全国计算机、集成电路和软件产业的重要基地,其研究、开发和生产水平一直居我国领先地位。目前北京已建成首钢日电和三菱四通两家集成电路生产企业,2000年总产值24.37亿元,相当于北京市纺织行业的总产值,而取水量仅为纺织行业的7.7%。2000年中关村科技园区内全部企业工业总产值实现1067.6亿元,占全市工业总产值的38.3%。在基因工程药物、中医药系列产品、诊断试剂等领域,北京市拥有国内一流研究机构、科技人才和仪器设备,具有加快产业化发展的基础。1998年底仅中关村科技园区生物技术和新医药产业工业总产值已达30亿元。目前北京市在新材料方面已经形成一个科研、试验、生产基本配套、种类较全的研制开发体系,具备产业化的基础。随着北京市西三旗新材料产业基地建设的启动,预计今后新材料产业将得到较快的发展。3北京市工业取水量和水资源量的现状北京市的节水工作经历了以建立冷却水循环系统为代表的初级阶段;以更新设备和加强管理为代表的发展阶段;到现在的以调整工业结构为代表的提高阶段。到20世纪90年代中期,北京市工业取水量已进入零增长状态,年取水量维持在9亿～10亿m3。北京市工业取水量和用水定额下降的原因很多,也较为复杂。笔者就北京市工业取水量与工业产值的关系、各工业行业重复利用率情况、产业结构和工业结构对工业用水节水的影响,水价调整对用水定额的影响,企业生活用水存在的问题以及污水回用技术对工业用水节水的影响进行分析和评价。3.1工业取水量和用水定额下降1949—1999年,北京市工业取水情况大体可分为5个阶段。1)1949—1962年北京工业和用水高速发展,初步建立起冶金、电力、化工、机械、造纸、纺织等工业基地,工业产值增长20多倍。工业取水量由3000万m3/a增加到6.38亿m3/a,期间北京市可用水资源量远远大于城市工业用水量,基本没有节水措施。2)1963—1977年新建成石油化学工业基地,全市工业产值由26.75亿元增加到152.89亿元(以1980年不变价计),工业取水量增到13.5亿m3/a,在一些工业用水集中的地区,相继出现了水源不足、供水日渐紧张的局面,一些用水量较大的工厂,被迫采取一些节水措施,将大量的冷却水改直排为循环利用。一般工业用水(除电力外)重复利用率由零增长到50%以上。3)1978—1984年北京工业节水取得显著成效。6a间北京工业产值由152.89亿元增加到281.4亿元,平均每年增长10.72%;工业用水却由13.5亿m3/a减少到9.4亿m3/a,平均每年减少6.22%。期间北京市开始实行计划用水制度,对超计划用水实行累进加价收费措施,限制各企业的取水量,促使工业取水量和用水定额逐步下降。4)1985—1992年工业取水量呈现微小波动,但涨幅不大,维持在9.10亿～10.3亿m3,而工业产值由454.21亿元增加到878.53亿元,年均增长9.88%(图1)。期间基本杜绝了冷却水的直排现象,并在设备改造和工艺用水回收方面加大改革力度,用水定额进一步下降。5)1993—1999年工业取水量减至9.0亿m3左右,年均减少2.2%,而工业产值平均每年以12.2%的速度增加,期间主要靠工业结构的调整,限制高耗水工业的发展,实施关、并、转等措施,低耗水、高附加值的高新技术产业发展迅猛,取水量逐年降低。3.2提高工业水重复利用率3.2.1升降幅度不其用水特点主要是以冷却水为主,电力工业水的重复利用率一直很高,1998年为80.96%、1999年为79.48%、2000年为83.97%、2001年为84.03%,升降幅度不大。据笔者调查,近5a北京京能热电股份有限公司和北京大唐发电股份有限公司用水的重复利用率,一直维持在85%～92%的水平,用水定额不断下降,由1998年的3.50m3/MW·h下降到2001年的2.28m3/MW·h,下降了35%。3.2.2北京市工业取水量和水资源量其用水量取决于工业的规模、结构、工艺技术水平、节水技术与措施等,通过结构调整、更新生产设备和改进工艺技术来减少取水量,对工业用水定额下降起着决定性作用。1985—1998年,一般工业的万元产值取水量以年均15.3%的速度递减,而重复利用率以年均1.6%的速度增加,用水定额下降的速度远大于重复利用率的上升速度。这说明工业用水重复利用率达到80%以上时,再提高难度很大,而用水定额的下降可以通过各种措施实现。根据北京市6个行业用水水平与大连市同行业比较可知:大连市纺织行业中用水定额是北京市的48.47%,而重复利用率为64.00%,低于北京市的80.60%,原因是纺织行业中的结构不同。北京市纺织行业中以棉和毛纺织为主,耗水量较多,循环水量较大;大连市纺织行业中以服装产业为主,企业主要以生活用水为主,生产用水极少,因此循环用水较小,致使在低重复利用率水平下,用水定额反而较低(表1)。1985年北京市一般工业产值为441.22亿元,1992年达853.44亿元,年均增加9.88%,同期万元产值取水量年均下降9.97%,工业取水量由1985年的6.77亿m3下降至1992年的6.12亿m3。1985—1998年,北京市一般工业产值年均增长11.9%,而万元产值取水量年均下降15.3%,工业取水量趋于负增长。1998年一般工业取水量为4.58亿m3,小于1985年的取水量(图2)。3.3北京市在第四系统中存在“1.2.2”现象,居第一,2.1991—2000年,北京市的产业结构进行了较大的调整,1991年第二产业占52.4%,位居第一;第三产业为38.8%,位居第二;第一产业为8.1%。2000年第三产业比例增至58.4%,位居首位;第二产业占38.0%,退居第二位;第一产业仅占3.6%。GDP从1991年的558.68亿元增加到2000年的2478.8亿元,年均增长速度为18.0%,而北京市总用水量在这10a内基本维持在40.0亿m3左右。20世纪90年代发达国家(如日本、美国、法国和英国)第一产业比例仅占2%,而三产比例高达60%～72%。1994年日本第一、二、三产业比重为2.0%、38.0%、60%,与北京市2000年的比重相似。1992年美国第三产业的比重已达72%,北京市第三产业比重从58.4%升至80%,还有较大调整空间。3.4取水量与产出比重1990—1998年,北京市一般工业(除电力)用水定额年均下降速度为17.2%,大于工业产值的年增长速度13.8%,一般工业取水量趋于负增长。1990年一般工业取水量为5.77亿m3,1998年取水量减为4.58亿m3。据笔者调查,1985—2000年电力、冶金、石化、轻工、纺织5个行业的产值比重都以不同的速度在下降,其中以冶金行业下降速度最快,年均下降8.8%,电力和石化6.0%以上,纺织5.7%,只有电子和通讯产业以前所未有的速度在增加,年均增长速度高达14.6%,成为北京市的主导产业。2000年一般工业的用水定额减少到24.1m3/万元,成为全国用水定额最低的城市之一,这主要归功于北京市工业内部的产业结构调整(表2)。3.5北京市工业用水价格分析合理的水价是科学用水的前提,也是用经济手段管理水资源不可缺少的条件。对于不同用户和企业,执行不同价格,有利于产业的调整,抑制高耗水企业的发展。20世纪90年代以来,北京市水价上涨迅速。1991年底工业用水水价从0.25元/t提高到0.45元/t,1996年调到0.80元/t,1997年12月1.0元/t,1998年8月1.6元/t,1999年10月2.10元/t,2000年11月3.2元/t,平均上涨幅度为32.7%。按照国务院的部署,2005年北京市工业用水水价将提高到6.0元/t。北京市水价的上调,对工业用水定额的下降起到明显的推动作用。从宏观角度而言,北京市工业万元产值用水量的价格弹性系数为-0.395～-0.593,这反映了工业用水对水价反应的灵敏性。水价每提高1%,工业用水定额万元产值用水量将下降0.39%～0.59%。据调查,74%的企业用水定额水价弹性系数小于-0.2,对水价反应敏感;40%的企业用水定额水价弹性系数小于-0.6,对水价反应很敏感;近20%的企业用水定额水价弹性系数小于-1.0,对水价反应非常敏感。贾绍凤对北京市工业用水的研究结果表明,水价上升0.10元/m3,万元产值耗水量下降约3.33m3/万元。由于水价与用水需求关系非常复杂,目前还很难建立一个科学可靠的定量关系。3.6企业生活用水管理情况在企业用水构成中,个别企业生活用水达50%,甚至高达67%。如2000年纺织行业的生活用水平均占总取水量的15%～47%;电子行业生活用水平均占7%～10%,三菱四通生活用水高达50%;冶金行业生活用水占16%～24%;啤酒和饮料行业占13%～17%;化工行业占6%～16%;电力平均占1.2%。同一行业、不同企业之间的生活用水比例相差1～2倍,这说明企业的生活用水管理不到位。有85%以上的企业用水管理存在漏洞,企业二级、三级水表系统不健全,有的单位虽然安装了水表,但是缺乏管理。另外,缺乏用水信息化管理,造成历史数据残缺不全,用水管理工作“断代”情况比较普遍。3.7北京市污水处理概况城市污水资源化是解决城市水资源短缺的一条重要途径,对缓解我国北方水资源危机具有重要意义。污水回用技术上可行,经济上合理。北京市现有污水处理能力129万m3/d,1998年建成的高碑店二期50万m3/d,每年处理污水3.9亿m3。根据北京市规划,2007年北京的污水处理率达到90%,处理量为268万m3/d,全年达9.78亿m3,污水资源化再利用量为50万m3/d,全年利用量1.82亿m3,可以有效的缓解北京市的水资源短缺问题。4水重复利用率分析通过对北京市6个行业和大连、青岛、上海等城市的工业用水调查,目前北京市工业用水节水水平和管理水平在国内处于领先地位。2000年全市工业用水重复利用率已达84.7%,万元产值取水量仅39m3/万元。但是,北京是一个资源型缺水的城市,工业节水工作任重道远,为继续推进北京市的工业节水工作,提高节水水平,需要注重以下几方面。(1)推动工业用水定额实施方案研究,提高企业实际生产技术水平用水定额管理是水资源需求管理的重要组成部分,采取必要的法律、行政、经济、科技、宣传等手段,对水资源利用过程、结构、技术、方式等因素进行广义管理,提高用水效率。目前,北京市工业用水还未真正实施工业用水定额管理,定额本身只是一个参考意义上的数值。因为工业用水千差万别,很难制定一套科学、先进、可操作的用水定额指标体系。笔者认为,当前有必要开展工业用水定额实施方案研究,推动北京市工业用水定额管理的进程。制定工业用水定额需要考虑以下因素:1)企业生产主导产品的实际单位产品的取水量;2)企业产品生产的类型(劳动力密集型、技术密集型、资金密集型);3)企业的生产规模和生产能力;4)企业的建厂时间和工艺技术水平;5)企业的实际开工状况;6)企业排