中水道應(yīng)用分析論文

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簡(jiǎn)介：介紹了國(guó)內(nèi)外中水處理技術(shù)、應(yīng)用方式、水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、費(fèi)用分析等，并提出筆者的看法。

關(guān)鍵字：中水污水回用

0概述

在人類即將步入21世紀(jì)的時(shí)候，當(dāng)今世界卻有80個(gè)國(guó)家，約20多億人口面臨淡水資源危機(jī)，其中26個(gè)國(guó)家的3億多人正生活在缺水狀態(tài)中。預(yù)計(jì)到2010年，還將增加8個(gè)國(guó)家，缺水已成為一個(gè)世界性的問題。節(jié)水是緩解這一問題較現(xiàn)實(shí)的辦法，而污水回用是一條有效的節(jié)水途徑。采用建筑中水系統(tǒng)，使污水處理后回用，有著雙重意義既可減少污染，又可增加可利用的水資源，有明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。因此在建筑逐步向綠色生態(tài)建筑發(fā)展的同時(shí)，建筑中水系統(tǒng)成為建筑給排水的一個(gè)發(fā)展方向。

不少國(guó)家已著手建筑中水道系統(tǒng)的研究和實(shí)施，各國(guó)根據(jù)自己區(qū)域特點(diǎn)確定出適合其國(guó)情的中水回用技術(shù)。早在1926年，美國(guó)亞利桑那州的CrandCanyon國(guó)家公園將處理過的廢水回用于沖廁所、草地噴水、冷卻水和鍋爐給水。1960年科羅拉多州修建了一套中水回用系統(tǒng)提供高爾夫球場(chǎng)、公園、高速公路等的景觀用水。美國(guó)在1975年的中水利用量占總?cè)∷康?8.7%，并以每年4%～5%遞增。1977年，佛羅里達(dá)州建成一套200km長(zhǎng)的中水系統(tǒng)為公園、高爾夫球場(chǎng)、校園、住宅區(qū)草地、冷卻塔提供水源［1］。目前哥倫比亞城有1/3經(jīng)生物處理的城市污水回用作為城市雜用水；加利福尼亞州約有200余座中水工程，城市污水回用中水量占污水總量的31%。南非溫得和克市已建成處理能力為450m3/d的污水回用作中水的系統(tǒng)。印度孟買已建成7座處理能力為150m3/d～250m3/d的中水工程，用于補(bǔ)充空調(diào)冷卻用水［2］。英國(guó)需用淡水量以每年2.5%的比例增長(zhǎng)，其給水量的1/3不得不取自含有污水處理后排放河流的河段。前聯(lián)邦德國(guó)70年代時(shí)的地面水污染較為嚴(yán)重，所取河灘滲濾水和人工地下水都是地面水經(jīng)過不同處理后，再經(jīng)滲濾和回灌地下的。這說明英、德兩國(guó)的污水回用是客觀存在的［3］。日本在1989年有844套中水設(shè)施，東京市就有日處理量約為200m3的中水系統(tǒng)建筑物60余座。我國(guó)北京市目前已建成首都機(jī)場(chǎng)、中國(guó)國(guó)際貿(mào)易中心、清華浴池等幾十項(xiàng)中水工程，總設(shè)計(jì)能力約3000m3/d。大連、天津、青島、太原、深圳等城市也先后建成一系列中水工程。《北京市中水設(shè)施建設(shè)管理試行辦法》規(guī)定：新建的面積20000m2以上的旅館、飯店、公寓等；新建的面積30000m2以上的機(jī)關(guān)、科研單位、大專院校、大型文化體育建筑等；按規(guī)定應(yīng)配套建設(shè)中水設(shè)施的住宅小區(qū)、集中建設(shè)區(qū)等都應(yīng)配套建設(shè)中水設(shè)施，現(xiàn)有建筑屬前兩項(xiàng)的可根據(jù)條件逐步配建中水設(shè)施。

1中水水源及用途

中水水源可取自生活污水和冷卻水，一般可按下列順序取舍：冷卻水→沐浴排水→盥洗排水→洗衣排水→廚房排水→廁所排水。醫(yī)院污水不宜用作中水水源。中水水源可分為3類［4］：A不含廚、廁排水，以冷卻水、雨水、洗浴水為主的優(yōu)質(zhì)雜排水；B含廚房排水的雜排水；C雜排水+廁所排水。

全世界人均用水量約為100L/d。加拿大埃德蒙頓市1994年人均用水量為434L/d，漏水率為4.8%；新加坡1994年人均用水量為135L/d，比1993年增加6.5%，漏水率為8%；1981年日本東京都人均用水量為250L/d，千葉縣人均用水量為205L/d；廣州市1997年為350L/d［5～6］。根據(jù)不同的處理程度、出水指標(biāo)和各用途的用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，中水可作不同的用途，見表1。中水的最大用途是沖洗廁所，占使用量的90%以上。以東京都為例，沖廁用水為90.6%，冷卻用水為3.0%，消防用水為2.4%，洗車用水為1.2%，清掃用水為1.2%，綠化用水為0.7%，其它0.9%。

注：嗅除北京中水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為無不快感外，其他各種用途用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)皆為無異臭味。2處理工藝流程與水質(zhì)

中水原水水質(zhì)不同，處理流程也不一樣。我國(guó)一般采用以下幾種中水處理流程［7］：

流程1(物化處理為主)適用于A、B類原水

原水→格柵→調(diào)節(jié)池→混凝處理或氣浮→過濾→消毒→中水

流程2(生化處理為主)適用于A、B類原水

原水→格柵→調(diào)節(jié)池→生物處理→沉淀→過濾→消毒→中水

流程3(二段生化處理)適用于B、C類原水

原水→格柵→調(diào)節(jié)池→一段生物處理→沉淀→二段生物處理→沉淀→過濾→消毒→中水

流程4(物化+生化處理)適用于B、C類原水

原水→格柵→調(diào)節(jié)池→混凝處理或氣浮→沉淀→生物處理→沉淀→過濾→消毒→中水

日本、美國(guó)、南非等國(guó)還采用活性炭吸附、臭氧消毒、反滲透等方法進(jìn)行中水處理，其中日本在中水處理及應(yīng)用方面較為突出，一些實(shí)例［8～9］見表2。日本中水原水多為生活雜排水，也有試驗(yàn)用水和研究用水。處理流程中多采用了活性炭吸附和混凝沉淀法。我國(guó)80年代起建立了一些中水回用試點(diǎn)工程并逐步推廣，主要采用物化與生化相結(jié)合的方法，其實(shí)例［10～11］見表3。

注：表2、表3中SS、COD、BOD、TDS、Cl-、各種金屬含量、硬度、氨氮含量的單位是mg/L；電導(dǎo)率的單位是μS/cm；大腸桿菌的單位是個(gè)/L。

3.1單獨(dú)循環(huán)方式

單獨(dú)循環(huán)方式是指在單體建筑物中建立中水處理和回用設(shè)施，這種方式不需要在建筑物外建立中水管道，但其處理費(fèi)用較高。如日本電氣大樓、日本電視大樓、北京勁松賓館等。

3.2小區(qū)循環(huán)方式

這種方式一般用于大規(guī)模的住宅區(qū)、較新的開發(fā)區(qū)等范圍較小的地區(qū)，區(qū)內(nèi)建筑可共同使用一套中水處理系統(tǒng)和中水道。如日本八王子市多摩新城區(qū)、千代田區(qū)、大手町地區(qū)等。

3.3地區(qū)循環(huán)方式

利用城市污水處理廠的三級(jí)出水、雨水、河水等作為中水水源，供給某個(gè)區(qū)域的建筑或住宅。如日本新宿副都心地區(qū)、幕張新都心地區(qū)等。

4中水供水方式

中水的供水方式由建筑物高度、室外中水配水管網(wǎng)的可靠壓力、室內(nèi)管網(wǎng)所需壓力等因素決定，一般可分為以下幾種。

4.1簡(jiǎn)單的供水方式

當(dāng)室外中水配水管網(wǎng)所具有的可靠水壓大于室內(nèi)中水系統(tǒng)所需總水壓時(shí)，可采用不另設(shè)泵和水箱中水供水方式。這種方式具有設(shè)備少、維護(hù)簡(jiǎn)單、投資少的優(yōu)點(diǎn)。其水平干管可布置在首層地下、地溝內(nèi)或地下室天花板下，也可布置在最高層的天花板下、吊頂內(nèi)或技術(shù)層中。

4.2單設(shè)屋頂水箱的中水供水方式

當(dāng)室外中水配水管網(wǎng)的水壓大部分時(shí)間可滿足室內(nèi)中水系統(tǒng)所需水壓，只是在某一用水高峰時(shí)間不能保證室內(nèi)供水時(shí)，可采用單設(shè)屋頂水箱的中水供水方式。當(dāng)室外中水配水管網(wǎng)壓力較大時(shí)，可供水給樓內(nèi)用戶和水箱；當(dāng)水壓下降時(shí)，高層的用戶可由水箱供給中水，該方式的水平干管一般為下行敷設(shè)。

4.3設(shè)置水泵和屋頂水箱的供水方式

當(dāng)室外管網(wǎng)水壓低于室內(nèi)所需水壓時(shí)，靠水泵抽水到屋頂水箱(見圖1)。

5經(jīng)濟(jì)性分析

污水處理作為中水原水，無疑增加了處理設(shè)施建設(shè)費(fèi)、運(yùn)行費(fèi)和管道鋪設(shè)費(fèi)。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，中水回用在經(jīng)濟(jì)方面具有以下的優(yōu)越性：

(1)中水就近回用，縮短了運(yùn)輸距離，而且由于減少了城市供水和排水量，從而減輕了城市給水排水管網(wǎng)的負(fù)荷，對(duì)總投資而言是經(jīng)濟(jì)的。

(2)以污水再生作為水源，經(jīng)濟(jì)上低于開發(fā)其它水源。為了取得水源，一些城市不惜遠(yuǎn)距離調(diào)水，取水費(fèi)高達(dá)0.10元/m3(上海市)。由于水源的污染，一些水廠不得不花費(fèi)重金將取水口上移。北京從懷柔水庫(kù)引水修建的供水規(guī)模為100萬m3的水源九廠，工程投資為7億元，張坊水庫(kù)總投資為7.2億元。每天處理1m3污水的投資大約為1200元～1500元，處理相當(dāng)于1m3自來水的污水投資約為960元～1350元(按80%～90%計(jì))，那么城市每日供應(yīng)1m3自來水，不包括供水管網(wǎng)和排水管網(wǎng)，其總投資約為2160元～2850元，而中水處理工程造價(jià)約為同等規(guī)模上、下水工程造價(jià)的35%～60%。

(3)中水道的維護(hù)管理費(fèi)低于上下水維護(hù)管理費(fèi)，而隨著上下水價(jià)格的提高，中水的成本逐步接近上、下水費(fèi)。使用1m3的中水就相當(dāng)于少用1m3的上水，同時(shí)少排放接近1m3的污水，這就相當(dāng)于2m3的上下水的價(jià)格和維護(hù)費(fèi)用，故利用中水是合算的。

(4)可節(jié)約用水，有利于可持續(xù)性發(fā)展。中水回用可節(jié)省水資源，減少水資源污染，具有良好的社會(huì)效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。一般而言，商住小區(qū)設(shè)置中水系統(tǒng)可節(jié)水70%，研究單位可節(jié)水40%，民用住宅區(qū)可節(jié)水30%，日本某些建筑物節(jié)水率達(dá)76%。深圳市規(guī)定建筑面積大于2萬m2的商住區(qū)，4萬m2以上的辦公建筑，日排水量250m3以上須設(shè)置中水設(shè)施。1992年符合此規(guī)定的有200項(xiàng)，可節(jié)水3.2萬m3/d。

6結(jié)語

(1)中水道技術(shù)是污水資源化綜合利用技術(shù)。在我國(guó)由于多方面原因，尚未得到普遍推廣應(yīng)用，應(yīng)從立法、政策、宣傳等方面加以解決。

(2)中水設(shè)施可設(shè)置在建筑的地下，以減少占地面積。中水系統(tǒng)設(shè)計(jì)和施工時(shí)應(yīng)防止中水污染上水。中水管道與上、下水管道平行埋設(shè)時(shí)，水平凈距應(yīng)大于0.5m；交叉埋設(shè)時(shí)，中水管道應(yīng)位于上、下水管道的中間。為了防止中水處理系統(tǒng)故障，應(yīng)設(shè)以上水作為中水水源的切換裝置。

(3)不斷改善中水的處理工藝，盡量降低中水系統(tǒng)的造價(jià)和運(yùn)行成本。在保證中水水質(zhì)的同時(shí)，提高上水的水質(zhì)，并拉開上水和中水的價(jià)格，以推動(dòng)中水道技術(shù)的應(yīng)用。還要注意解決中水對(duì)設(shè)備、管道的腐蝕和結(jié)垢問題。

(4)中水回用作為開源節(jié)流的有效途徑，將成為城市建筑給排水的發(fā)展趨勢(shì)。首先在單個(gè)建筑中應(yīng)用單獨(dú)循環(huán)方式；并在一些新建小區(qū)中應(yīng)用小區(qū)循環(huán)方式。走一條從小循環(huán)到大循環(huán)，從新建區(qū)向舊城區(qū)，從缺水地區(qū)到其它地區(qū)，從經(jīng)濟(jì)富裕地區(qū)向貧困地區(qū)的路子，最終建立完善的城市中水系統(tǒng)。

(5)大力加強(qiáng)節(jié)水宣傳和中水道知識(shí)的普及，改變?nèi)藗冋J(rèn)為中水很臟、都用自來水也多花不了多少錢的觀念，提高用戶對(duì)中水回用的承受能力。

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