ВРЕМЕННЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
по определению рационального варианта очередности
строительства канализационных очистных сооружений

Москва - 1982

Рекомендации по определению оптимального варианта очередности строительства канализационных очистных сооружений составлены в соответствии с основными положениями «Методики определения экономической эффективности капитальных вложений» /1981 г./ «Инструкции по определению экономической эффективности капитальных вложений в строительстве» (СН 423-71) и предназначены для использования в научно-исследовательских и проектных организациях занятых разработкой и проектированием очистных сооружений

Рекомендации разработаны лабораторией технико-экономических исследований ВНИИ «ВОДГЕО» (к.э.н. А.А. Безруков, ст. инженер Р.Х. Бобоходжиев) и кафедрой экономики и организации строительства Таджикского политехнического института (доц. к.т.н. А. Тешаев).

Настоящие рекомендации рассмотрены и рекомендованы к опубликованию в качестве временных на совместном заседании секций НТС межведомственной координации научно-исследовательских работ Госстроя Таджикской ССР 13 февраля 1981 г. и на заседании секции НТС по канализации и очистке сточных вод ВНИИ «ВОДГЕО» 11 ноября 1982 г. и утверждены в печать директором ВНИИ «ВОДГЕО» член-корр. АН СССР С.В. Яковлевым 15 ноября 1982 г.

ВВЕДЕНИЕ

Реализация мероприятий по охране и рациональному использованию родных ресурсов, и, в частности, строительство и эксплуатация канализационных очистных сооружений требует значительных народнохозяйственных затрат.

В свете современных требований эффективного использования капитальных вложений, задача определения оптимального варианта очередности строительства канализационных очистных сооружений приобретает важное значение.

В настоящих рекомендациях предлагается выбор экономически целесообразного варианта проектного решения строительства канализационных очистных сооружений осуществлять по минимуму приведенных затрат, определяемых в зависимости от производительности и степени использования установленной мощности сооружений, темпов жилищного строительства и прироста объемов выпускаемой продукции на промышленных предприятиях района (города).

В рекомендациях приведены формулы определения капитальных вложений и эксплуатационных затрат в зависимости от проектной производительности очистных сооружений, предложены экономико-математические модели и графики для определения укрупненных показателей удельных приведенных затрат на строительство их по очередям, дан пример расчета.

Расчетные формулы для определения капитальных вложений и эксплуатационных затрат даны для условий строительства в базисных районах /в качестве базисных приняты нормативы строительства применительно к условиям первого территориального пояса стоимости строительно-монтажных работ, второго климатического района и районов с сейсмичностью не более 6 баллов и первой зоны стоимости оборудования/.

Для условий строительства, отличающихся от базовых, необходимо размер капитальных вложений определять с учетом поправочных коэффициентов.

Экономико-математические модели удельных приведенных затрат на строительство канализационных очистных сооружений приведены в зависимости от качества исходной загрязненной воды:

- экономико-математическая модель удельных приведенных затрат при БПК₂₀ исходной воды до 250 мг/л - для сооружений с требованиями к качеству исходной воды по БПК в пределах от 110 до 240 мг/л;

- экономико-математическая модель удельных приведенных затрат при БПК₂₀ исходной воды более 250 мг/л - для канализационных очистных сооружений с требованиями к качеству исходной загрязненной воды по БПК в диапазоне от 260 до 380 мг/л.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. С экономической точки зрения оптимальным проектным решением строительства канализационных очистных сооружений (КОС) считается такое решение, при котором имеет место минимум приведенных затрат в течение всего периода ее строительства и эксплуатации.

1.2. Выбор оптимального варианта проектного решения строительства КОС с обоснованием очередности строительства должен производиться с учетом зависимости капитальных вложений и эксплуатационных затрат от проектной производительности, темпов прироста водоотведения, а также от степени использования установленной мощности КОС.

1.3. Экономическое обоснование очередности строительства КОС позволит освободившуюся часть капитальных вложений, выделенных на строительство очистных сооружений, использовать на другом участке городского строительства. В результате расширяются границы капитального строительства города в данный период, что равносильно увеличению городского фонда капиталовложений.

1.4. В общем случае выбор экономического варианта сооружений для очистки сточных вод производится на основе сравнения различных вариантов проектных решений по минимуму приведенных затрат:

С + Е_н · К → min,                                                      (1)

где К - капитальные вложения на строительство КОС, руб.;

С - годовые эксплуатационные затраты, руб.;

Е_н - нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений /Е_н = 0,12/.

Приведенные затраты исчисляются также по следующей формуле:

К + Т_н · С → min,                                                    (2)

где Т_н - нормативный срок окупаемости капитальных вложений, величина, обратная Е_н.

1.5. Если в сравниваемых вариантах капитальные вложения реализуется в разные сроки или себестоимость очистки изменяется во времени, то сравнение вариантов следует производить приведением затрат более поздних лет к базисному году по формулам:

                                              (3)

                                               (4)

где К_пр, С_пр - единовременные и текущие затраты, приведенные к базисному году;

K_i, C_i - эти же затраты в i-м году предполагаемого строительства или эксплуатации;

t - период приведения в годах;

Е_нп - норматив для приведения разновременных затрат, установлен для всех отраслей в размере 0,08;

 - коэффициент приведения затрат будущих лет к началу базисного года (см. прилож. 1).

1.6. Существующая практика проектирования канализационных очистных сооружений показывает, что расчетный уровень водоотведения принимается по данным районной планировки. На основании проекта планировки (района или города в целом) с учетом плотности населения, степени благоустройства жилищного фонда и наличия промышленных предприятий определяют количество жителей, объем выпускаемой продукции и далее уровень водоотведения в пусковой период и на расчетный срок с учетом перспектив развития данного района (города).

Однако плотность населения по проектам планировки является показателем, позволяющим не всегда правильно рассчитать количество жителей района на ближайшую и отдаленную перспективу. Поэтому предлагается:

- учитывать прирост и расчетное количество жителей на перспективу не по ожидаемой плотности населения данного района, а по темпам и объемам жилищного строительства;

- при определении прироста и уровня водоотведения с учетом фактического ввода жилой площади также учитывать перспективы улучшения санитарно-бытовых условий жителей, расширение и реконструкцию существующих и строительство новых промышленных предприятий.

1.7. Порядок сопоставления вариантов проектного решения строительства канализационных очистных сооружений с учетом перечисленных факторов должен быть следующий:

- определение прироста водоотведения, характерного для данного района (города), промышленного предприятия;

- определение расчетной производительности канализационных очистных сооружений по СНиП II-Г.6-62 «Канализация. Нормы проектирования» с учетом п. 1.6 настоящих рекомендаций;

- определение практически возможного количества очередей строительства, исходя из максимального приближения очередного уровня производительности КОС к соответствующему уровню водоотведения;

- расчет единовременных (капитальных) вложений на строительство КОС по очередям с учетом формулы (3);

- расчет текущих (эксплуатационных) затрат с учетом фактора времени по формуле (4);

- определение удельных приведенных затрат для каждого варианта очередности строительства КОС;

- сопоставление по отдельным вариантам, с целью выявления экономически целесообразного, полученных величин удельных приведенных затрат.

1.8. С учетом формул (3) и (4) суммарные приведенные затраты на строительство КОС будут иметь следующий вид:

(5)

где К₀, К₁, ..., К_p - капитальные вложения, произведенные в начале строительства, в 1-й, ..., р-й годах строительства, тыс. руб.;

С₂, С₃, ..., С_m - годовые эксплуатационные затраты, произведенные в соответствующие годы эксплуатации (предполагается, что эксплуатация станции начинается со второго года, считая от времени начала строительства) в тыс. руб.;

m - расчетный период службы канализационных очистных сооружений (принимаем 50 лет).

1.9. Суммарные приведенные затраты, кроме того, можно выразить в виде:

                             (6)

Откуда удельные приведенные затраты могут быть записаны следующим образом:

            (7)

где Q₁, Q₂, ..., Q_m - годовые объемы отводимых сточных вод в соответствующие годы эксплуатации, тыс.м³/год.

Полученной формулой рекомендуется пользоваться при технико-экономическом обосновании целесообразности применения того или иного варианта проектного решения канализационных очистных сооружений. При этом расчетные расходы сточных вод на каждую очередь строительства определять в зависимости от прироста численности населения, темпов ввода жилой площади, продолжительности строительства жилых массивов, строительства новых и реконструкций действующих промышленных предприятий района (города).

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО КОЛИЧЕСТВА ОЧЕРЕДЕЙ СТРОИТЕЛЬСТВА КАНАЛИЗАЦИОННЫХ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ

2.1. Сопоставлять альтернативные варианты проектных решений КОС практически возможно лишь при наличии функциональных зависимостей капитальных вложений и эксплуатационных затрат от проектной производительности и степени использования установленной мощности (отношение фактической производительности к проектной) сооружений при различных технологических схемах очистки и степени загрязненности исходной загрязненной воды.

2.2. Лабораторией технико-экономических исследований ВНИИ «ВОДГЕО» совместно с кафедрой экономики и организации строительства Таджикского политехнического института на основании анализа многолетних статистических материалов по технико-экономическим показателям 129 канализационных очистных сооружений, запроектированных организациями Союзводоканалпроекта за период 1971 - 1975 г.г. и эксплуатируемых в настоящее время, получены вышеуказанные зависимости (см. таблицу) и составлены экономико-математические модели удельных приведенных затрат на строительство КОС в зависимости от БПК₂₀ исходной воды для механической и биологической очистки сточных вод:

а) при БПК₂₀ менее 250 мг/л:

                   (8)

Расчетные формулы для определения оптимального варианта проектных решений канализационных очистных сооружений

где Х - проектная производительность КОС в тыс. м³/сутки

б) при БПК₂₀ более 250 мг/л:

                     (9)

где b_I, b_II - распределение капитальных вложений по годам строительства, принимается в зависимости от продолжительности строительства КОС по СН 440-79 (5, стр. 425);

Q_пр - проектная производительность КОС, тыс. м³/сутки;

n - год выхода станции на условия нормальной эксплуатации (когда η_k = 1);

η_k - коэффициент использования установленной мощности канализационных очистных сооружений (0 < η_k £ 1,0);

m - расчетный период службы КОС в годах.

2.3. Ограничениями целевых функций (8) и (9) являются степень использования установленной мощности канализационных очистных сооружений, изменяющаяся в пределах от 0 до 1, срок службы КОС (50 лет), различные варианты прироста водоотведения и производительностей сооружений.

Результаты расчета удельных приведенных затрат на строительство КОС по предложенной методике на ЭВМ ЕС 10-22 (прилож. 4) позволяют сделать следующие выводы

- для канализационных очистных сооружений производительностью до 50 тыс. м³/сутки при низких темпах прироста водоотведения (500 - 2000 тыс. м³/год) экономически целесообразно строительство в две очереди; при высоких темпах прироста водоотведения (2500 - 4500 тыс. м³/год) - в одну очередь;

- для канализационных очистных сооружений производительностью более 50 тыс. м³/сутки при низких темпах прироста водоотведения оптимальным является строительство в четыре очереди, при высоких темпах - в две, три очереди.

2.4. Рациональное количество очередей строительства КОС предлагается определять по графикам (рис. 1 - 4), позволяющим без особых математических выкладок определить укрупненные показатели удельных приведенных затрат на строительство очистных сооружений различной производительности в зависимости от темпов прироста водоотведения.

2.5. Для технико-экономического обоснования проектных разработок систем водоотведения, методов и отдельных сооружений очистки сточных вод, а также для установления оптимальной очередности их возведения, аналогично п. 2.2, при помощи формул /табл./ в зависимости от проектной производительности составляются экономико-математические модели удельных приведенных затрат, блок-схема расчета которых на ЭВМ предложена в приложении 3.

Рис. 1. График для определения укрупненных показателей удельных приведенных затрат на строительство КОС в одну и две очереди в зависимости от темпов прироста водоотведения при БПК₂₀ исходной воды менее 250 мг/л

Рис. 2. График для определения укрупненных показателей удельных приведенных затрат на строительство КОС в три и четыре очереди в зависимости от темпов прироста водоотведения при БПК₂₀ исходной воды менее 250 мг/л

Рис. 3. График для определения укрупненных показателей удельных приведенных затрат на строительство КОС в одну и две очереди в зависимости от темпов прироста водоотведения при БПК₂₀ более 250 мг/л

Рис. 4. График для определения укрупненных показателей удельных приведенных затрат на строительство КОС в три и четыре очереди в зависимости от темпов прироста водоотведения при БПК₂₀ исходной воды менее 250 мг/л

-65- - проектная производительность КОС в тыс. м³/год.

ЛИТЕРАТУРА

1. Инструкция по определению экономической эффективности капитальных вложений в строительстве (СН 423-71). М., Стройиздат, 1979.

2. Временная методика определения экономической эффективности затрат в мероприятия по охране окружающей среды. Ин-т экономики АН СССР, М., 1981.

3. Инструкция по определению экономической эффективности использования в строительстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений (СН 509-78). М., Стройиздат, 1975.

4. СНиП II-32-74. Канализация. Наружные сети и сооружения. М., Стройиздат, 1975.

5. Нормы продолжительности строительства и задела в строительстве предприятий, зданий и сооружений (СН 440-79). М., Стройиздат, 1981.

6. Выбор водопроводных сооружений с учетом их развития. М., ЦНИИЭП инженерного оборудования/Стройиздат, 1975.

7. Разработка методики экономического обоснования выбора оптимальных мощностей водопроводных очистных сооружений с учетом их развития, М., ЦНИИЭП инженерного оборудования, 1971.

8, Укрупненные нормы водопотребления и водоотведения для различных отраслей промышленности (Совет Экономической Взаимопомощи/ВНИИ «ВОДГЕО» Госстроя СССР). М., Стройиздат, 1978.

9. Справочник проектировщика. Канализация населенных мест и промышленных предприятий, М., Стройиздат, 1981.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1. Коэффициенты приведения затрат по фактору временя

Приложение 2. Распределение капитальных вложений по годам строительства

Приложение 3. Блок-схема определения удельных приведенных затрат на строительство КОС по очередям

Приложение 4. Зависимость II уд. от прироста водоотведения и количества очередей строительства канализационных очистных сооружений

Приложение 5. Пример расчета оптимального варианта канализационной очистной станции производительностью 64000 м³/сут. при БПК₂₀ исходной воды менее 250 мг/л

5.1. Вариант I. Строительство КОС в одну очередь.

5.1.1. Удельные приведенные затраты на строительство канализационных очистных сооружений в одну очередь определяются для четырех темпов прироста водоотведения:

_____________

^х) при норме водоотведения на 1 чел. 300 л/сутки, коэффициенте неравномерности водоотведения К_н = 1,3 и жилой площади на 1 чел. 12 м²

5.1.2 Капитальные вложения на строительство КОС в одну очередь определяем по формуле (см. п. 2.2)

                              (10)

Значение BI и BII принимаем соответственно равными 0,55 и 0,45 (прил. 2).

5.1.3. Расчет суммарных эксплуатационных затрат, приходящихся на 1000 м³ очищенной воды, ведем по формуле (п. 2.2) в табличной форме.

Расчетная таблица для определения ΣС_i и ΣQ_i при низком приросте водоотведения

5.1.4. Определяем удельные приведенные затраты по формуле:

или 155 руб./1000 м³

5.1.5. В такой же последовательности определяем П_уд и для других вариантов прироста водоотведения:

- при среднем приросте водоотведения П_уд = 0,092 руб./м³;

- при большом темпе прироста    -»-      П_уд = 0,059 руб./м³;

- при высоком     -»-        -»-         -»-      П_уд = 0,040 руб./м³.

5.2. Вариант II. Строительство станции в две очереди с распределением мощности 32 + 32 тыс. м³/сут.

5.2.1. Размер капитальных вложений при строительстве канализационных очистных сооружений производительностью 64 тыс. м³/сутки в две очереди с разбавкой мощностей 32 + 32 тыс. м³/сут., вычисленный по формуле (10) составляет

К = 1317,2 тыс. руб.

5.2.2. Определяем суммарные затраты на эксплуатацию КОС при строительстве ее в две очереди.

Расчетная таблица для определения ΣС_i и ΣQ_i при низком темпе прироста водоотведения

5.2.3. Удельные приведенные затраты на строительство КОС в две очереди при низком темпе прироста водоотведения составляют:

или 101,6 руб./1000 м³

5.2.4. Аналогично определяем П_уд и для других вариантов прироста водоотведения:

- при среднем темпе прироста водоотведения П_уд = 66 руб./1000 м³;

- при большом темпе прироста водоотведения П_уд = 41 руб./1000 м³;

- при высоком темпе прироста водоотведения П_уд = 40 руб./1000 м³;

5.3. Вариант III. Строительство КОС в три очереди с распределением мощности 20 + 12 + 32 тыс. м³/сутки.

5.3.1. Капитальные затраты на строительство канализационных очистных сооружений производительностью 64 т. м³/сут. при строительстве их в две очереди, вычисленные по формуле (10), составляют:

К = 1323,8 тыс. руб.

5.3.2. Суммарные эксплуатационные затраты КОС определяем в табличной форме

Расчетная таблица для определения ΣС_i и ΣQ_i при среднем темпе прироста водоотведения

5.3.3. Удельные приведенные затраты при строительстве КОС в три очереди при среднем варианте прироста водоотведения

или 69 руб./1000 м³

5.3.4. Аналогично определяем П_уд и для других вариантов прироста водоотведения:

- при низком приросте П_уд = 101 руб./1000 м³

- при большом приросте П_уд = 40 руб./1000 м³

- при малом приросте П_уд = 40 руб./1000 м³

5.4. Вариант IV. Строительство КОС в четыре очереди с распределением мощности по очередям 20 + 20 + 12 + 12 т. м³/с

5.4.1. Капитальные вложения на строительство КОС производительностью 64 тыс. м³/сут. в четыре очереди составляют:

К = 1325 тыс. руб.

5.4.2. Суммарные затраты на эксплуатацию КОС при строительстве ее в четыре очереди при большом приросте водоотведения определяются аналогично п. 5.3.2 в табличной форме

Расчетная таблица для определения ΣС_i и ΣQ_i при большом темпе прироста водоотведения при строительстве КОС в четыре очереди

5.4.3. Определение удельных приведенных затрат:

или 43 руб./1000 м³

5.4.4. Аналогично определяем П_уд для других вариантов прироста водоотведения:

- при низком приросте П_уд = 82 руб./1000 м³;

- при среднем приросте П_уд = 30 руб./1000 м³

- при высоком приросте П_уд = 40 руб./1000 м³

Рис. 5. Зависимость удельных приведенных затрат на строительство КОС производительностью 64 тыс. м³/с от темпов прироста водоотведения при строительстве:

-·-·-·-·-·- в одну очередь;

 -··-··-··-··-··- в две очереди;

 -···-···-···-···- в три очереди;

 -····-····-····- в четыре очереди

7.5. Графическая зависимость удельных приведенных затрат на строительство и эксплуатацию канализационных очистных сооружений производительностью 64 тыс. м³/сутки от темпов прироста водоотведения и очередности строительства (рис. 5) позволяет сделать следующий вывод: при низких темпах жилищного строительства (50 - 200 тыс. м² жилой площади в год) экономически целесообразно строительство в четыре очереди; при высоких темпах роста (250 - 500 тыс. м²/год) - одну, две очереди (варианты равноэкономичны).

СОДЕРЖАНИЕ