【精品论文】中水道应用——建筑给排水的发展趋势 8页

环境工程论文•中水道应用——建筑给排水的发展趋势摘要：介绍了国内外中水处理技术、应用方式、水质标准、费用分析等，并提出笔者的看法。关键词：中水污水冋用0概述在人类即将步入21批纪的时候，当今卅界却有80个国家，约20多亿人口面临淡水资源危机，其中26个国家的3亿多人正牛活在缺水状态中。预计到2010年，还将增加8个国家，缺水已成为一个世界性的问题。节水是缓解这一问题较现实的办法，而污水回用是一条有效的节水途径。釆用建筑中水系统，使污水处理后四用，有着双巫意义既可减少污染，乂可增加可利用的水资源,有明显的社会效益和经济效益。因此在建筑逐步向绿色牛态建筑发展的同时，建筑中水系统成为建筑给排水的一个发展方向。不少国家已着手建筑屮水道系统的研究和实施，各国根据自己区域特点确定出适合其国情的屮水冋用技术。早在1926年，美国亚利桑那州的GrandCanyon国家公园将处理过的废水冋用于冲厕所、草地喷水、冷却水和锅炉给水。1960年科罗拉多州修建了一套中水回用系统提供高尔夫球场、公园、高速公路等的景观用水。美国在1975年的中水利用量占总取水量的38.7%,并以每年4%〜5%递增。1977年，佛罗里达州建成一套200km长的中水系统为公园、高尔夫球场、校园、住宅区草地、冷却塔提供水源［1］。FI前哥伦比亚城有1/3经生物处理的城市污水回用作为城市杂用水；加利福尼亚州约有200余座屮水工程，城市污水回用中水量占污水总量的31%。南非温得和克市已建成处理能力为450m3/d的污水回用作屮水的系统。印度孟买已建成7朋处理能力为150m3/d-250m3/d的中水工程，用于补充空调冷却用水［2］。英国需用淡水量以每年2.5%的比例增长，英给水量的1/3不得不取口含有污水处理后排放河流的河段。而联邦徳国70年代时的地面水污染较为严重，所取河滩渗滤水和人工地下水都是地面水经过不同处理后，再经渗滤和冋灌地卜的。这说明英、徳两国的污水冋用是客观存在的［3］。日本在1989年有844套屮水设施，东京市就有日处理量约为200m3的中水系统建筑物60余廉。我国北京市H前已建成首都机场、中国国际贸易中心、清华浴池等儿十项中水工程，总设计能力约3000m3/do大连、天津、青岛、太原、深圳等城市也先后建成一系列中水工程。《北京市中水设施建设管理试行办法》规定：新建的而积20000m2以上的旅馆、饭店、公寓等；新建的面积30000m2以上的机关、科研单位、大专院校、大型文化体育建筑等；按规定应配套建设中水设施的住宅小区、集中建设区等都应配套建设中水设施，现有建筑属前两项的可根据条件逐步配建中水设施。1中水水源及用途中水水源可取自生活污水和冷却水，一•般可按下列顺序取舍：冷却水一沐浴排水一盥洗排水一洗衣排水一厨房排水一丿则所排水。页院污水不宜用作屮水水源。屮水水源口J分为3类［4］：A不含厨、厕排水,以冷却水、雨水、洗浴水为主的优质杂排水;B含厨房排水的杂排水;C杂排水+丿则所排水。\n全世界人均用水虽约为100L/d。加拿大埃徳蒙顿市1994年人均用水呈为434L/d,漏水率为4.8%；新加坡1994年人均用水量为135L/d,比1993年增加6.5%,漏水率为8%；1981年日本东京都人均用水量为250L/d，千叶县人均用水量为205L/d；广州市1997年为350L/d［5〜6］。根据不同的处理程度、出水指标和各用途的用水水质标准，中水可作不同的用途，见表1。中水的最大用途是冲洗丿则所，占使用量的90%以上。以东京都为例，冲测用水为90.6%,冷却用水为3.0%,消防用水为2.4%,洗车用水为1.2%,清扫用水为1.2%,绿化用水为0.7%,其它0.9%。表1各种用途用水水质标准用途冲洗测所空调冷却洗车、消防洒水北京屮水水质标准国家美国日木美国日木美国日木美国日木浊度/NTU20V5〜3010<1010J<5〜1520V5〜25—pH—5.8〜9.0—5.8〜9.0—5.8〜9.0—5.8〜9.06.5〜9.0CODCr/mg/L—<20〜60—V20〜60—V20〜60—V20〜6050余氯/mg/L—————>0.2—>0.2管网末端＞0.2硬度/（以CaCO3计）mg/L—V300〜500300<300—<200〜500—V300〜500■J悬浮物/mg/L10蒸发残渣/mg/L—<500〜1000800<300500<500—<1000氨氮/mg/L—<20—<20—<10—<101-1ABS/mg/L<1<2<1<1<1<1<1VI〜21<2大肠杆菌/个/L—0〜1———0〜1—0〜1<3细菌总数/个/mL—<100——————<100B0D5/mg/L—<10〜20—<10—<108<10<10色度/度40<10〜5030无不快感30V20〜3030<20—50<40注：嗅除北京中水水质标准为无不快感外，其它各种用途用水水质标准皆为无杲臭味。2处理丄艺流程与水质中水原水水质不同，处理流程也不一样。我国一般采用以下儿种中水处理流程［7］：流程1（物化处理为主）适用于A、B类原水原水一格栅一调节池一混凝处理或气浮一过滤一消毒一中水流程2（生化处理为主）适用于A、B类原水原水一格栅一调节池一生物处理一沉淀一过滤一消毒一中水流程3（二段生化处理）适用于B、C类原水原水一格栅一调节池一一段生物处理一沉淀一二段生物处理一沉淀一过滤一消毒屮水流程4（物化+生化处理）适用于B、C类原水原水一格栅一调节池〜混凝处理或气浮〜沉淀一生物处理一沉淀一过滤〜消毒-屮水\nH本、美国、南非等国还釆用活性炭吸附、臭氧消毒、反渗透等方法进行屮水处理，其中口本在屮水处理及应用方而较为突出，一些实例［8〜9］见表2。日本中水原水多为生活杂排水，也有试验用水和研究用水。处理流程屮多采用了活性炭吸附和混凝沉淀法。我国80年代起建立了一些中水回用试点工程并逐步推广，主要采用物化与生化相结合的方法，其实例［10〜11］见表3。表2L1本中水处理利用实例单位名称中水用途原水水质处理量/m3/d处理流程出水水质东京工业大学长津田地区研究用水冲厕用水生活杂排水pH7.7,SS250,BOD200,COD150,硬度614,氨氮191200原水一活性污泥-牛化脱氮一混凝沉淀f砂滤一活性炭吸附栗m工业会社大楼冲厕用水冷却水pH7.7〜8.1BOD33〜84电导率390〜840100原水〜快滤一消毒pH5.8〜8.0BOD20〜60电导率V823A制造会社总部人楼冲厕用水生活杂排水BOD200,COD150,SS250140原水一油水分离-旋转圆盘f快滤一活性炭吸附BOD5,COD5,SS1日本住宅公寓芝山住宅区冲厕用水垃圾箱冲洗用水生活杂排水最大161原水一活性污泥-混凝沉淀一砂滤一臭氧处理一活性炭吸附pH5.8〜&6,BOD10,COD20,SS5神户制钢所机械研究所化学部门研究楼试验用水冷却水研究楼排水140试验用水f屮和一混凝沉淀一反渗透f活性炭吸附一再利用冷却水一砂滤-*再利用pH6.7,电导率65,COD<0.5,TDS49,Ca6.8,Mg1.8,Cl-15.9横兵国立大学冲测用水冷却水试验排水BOD20,COD20,SS20500原水一过滤一调节pH~*混凝沉淀”2次过滤一活性炭吸附一臭氧杀菌BOD<5COD<5SS<5大阪市公园局二级岀水城市环境用水10000二级出水快滤-去除ABS-消毒\n东京都芝浦处清扫水池150二级岀水〜过滤\n屮央市场理厂二级出水洗车冷却水注：表2、表3中SS、COD、BOD、TDS、Cl-、各种金属含量、硬度、氨氮含量的单位是mg/L；电导率的单位是uS/cm；人肠杆菌的单位是个几。表3中国中水处理利用实例单位名称中水用途原水水质处理M/m3/d处理流程出水水质北京结核病医院冲厕所、绿化、洗车、景观、施工用水二级处理出水COD40〜50,BOD10〜20,SS30〜40,懸4~10,旅6〜8,人肠杆菌＜500200二级出水f调节池f管道反应器f平流沉淀池一过滤一消毒COD12〜28,BOD1.6〜16,余氯0.8〜2,大肠杆菌V5首都机场冲丿则所、绿化二级处理出水COD24.1,BOD9.7,SS18.7960二级出水一调节池一管道反应器（消毒）一平流沉淀池一过滤一消毒COD12,BOD1.1,SS4.5北京市劲松宾馆冲测所、绿化、景观、喷泉浴室宾馆淋浴水COD33〜103,BOD50〜80,ABS1〜2.7,大肠菌2500,油脂20.5〜33.5,SS200〜318120原水一曝气调节池一-•级接触氧化f二级接Wi氧化〜纤维球过滤余氯0.5〜1,COD］〜20,B0I)0.75〜10,ABS0.08〜1,大肠杆菌V3,汕脂0.3〜1,SS<5北京市万泉公寓冲厕所、绿化、洗车洗浴水COD150,BOD80,SS60120原水〜调节池一接触氧化一沉淀一过滤一消毒C0DV50,B()D<10,SS<10北京市亚洲人酒店冲厕所、绿化、洗车、景观洗浴水COD150,BOD80,SS60120原水一格栅一调节池-混凝过滤一生物活性炭一消毒岀水达北京市规定的标准国际服务屮心冲厕所、绿化、洗车SS100〜150,BOD100〜1501500原水一调节池一曝气池一混凝沉淀一砂滤-活性炭吸附一消毒SS<5,B0D<5,余氯<13中水的回用方式3.1单独循环方式单独循环方式是指在单体建筑物屮建立中水处理和冋用设施，这种方式不需耍在建筑物外建立中水管道，但Jt•处理费用较高。如H本电气人楼、H本电视人楼、北京劲松宾馆等。3.2小区循环方式这种方式一•般用于人规模的住宅区、较新的开发区等范围较小的地区，区内建筑可共同使用一套中水处理系统和中水道。如II木八王子市多摩新城区、千代m区、大\n手町地区等。3.3地区循环方式利用城市污水处理厂的三级出水、雨水、河水等作为中水水源，供给某个区域的建筑或住宅。如日本新宿副都心地区、幕张新都心地区等。4中水供水方式屮水的供水方式由建筑物高度、室外中水配水管网的町靠压力、室内管网所需压力等因素决定，一-般可分为以下儿种。4.1简单的供水方式当室外中水配水管网所具冇的可靠水压大于室内中水系统所需总水压时，可采用不另设泵和水箱中水供水方式。这种方式具冇设备少、维护简单、投资少的优点。其水平干管可布置在首层地下、地沟内或地卜室天花板卜，也可布置在最高层的天花板下、吊顶内或技术层中。4.2单设屋顶水箱的中水供水方式当室外中水配水管网的水压大部分时间可满足室内屮水系统所需水压,只是在某一用水高峰时间不能保证室内供水时，可采用单设屋顶水箱的中水供水方式。当室外中水配水管网压力较大时，可供水给楼内用户和水箱；当水压下降时，高层的用户可由水箱供给中水，该方式的水平干管一般为下行敷设。4.3设置水泵和屋顶水箱的供水方式当室外管网水床低于室内所需水压时，靠水泵抽水到屋顶水箱（见图Do图1设水泵和水箱供水方式4.4分区供水方式对于多层和高层建筑，为缓减管中配水压力过高，可将建筑竖向分区供水。低区由室外配水管网直接供水，高区通过水泵和水箱供水（见图2）。\n图2分区供水方式5经济性分析污水处理作为中水原水，无疑增加了处理设施建设费、运行费和笛道铺设费。但从长远来看，中水回用在经济方面具有以下的优越性：⑴中水就近回用，缩短了运输距离，而且由于减少了城市供水和排水駄从而减轻了城市给水排水管网的负荷，对总投资而言是经济的。(2)以污水再生作为水源，经济上低于开发其它水源。为了取得水源，一些城市不惜远距离调水，取水费高达0.10元/n)3(上海市)。由于水源的污染，一些水厂不得不花费重金将取水口上移。北京从怀柔水库引水修建的供水规模为100万m3的水源九厂，工程投资为7亿元，张坊水库总投资为7.2亿元。每天处理lni3污水的投资大约为1200元〜1500元，处理相当于lm3自来水的污水投资约为960元〜1350元(按80%〜90%计)，那么城市每日供应lm3自來水，不包括供水管网和排水管网，其总投资约为2160元〜2850元，而屮水处理工程造价约为同等规模上、下水工程造价的35%〜60%o(3)中水道的维护管理费低于上下水维护管理费，而随着上下水价格的提高，中水的成本逐步接近上、下水费。使用53的中水就相当于少用53的上水，同时少排放接近53的污水，这就相当于2m3的上下水的价格和维护费用，故利用中水是合算的。(4)可节约用水，有利于可持续性发展。中水回用可节省水资源，减少水资源污染,具冇良好的社会效益、环境效益和经济效益。一般而言，商住小区设置中水系统可节水70%,研究单位可节水"％,民丿IJ住宅区可节水30%,口木某些建筑物节水率达76%。深圳市规定建筑面积人于2万m2的商住区，4万m2以上的办公建筑，H排水量250m3以上须设置中水设施。1992年符合此规定的有200项，可节水3.2万m3/d06结语(1)中水道技术是污水资源化综合利用技术。在我国由于多方面原因，尚未得到普遍推广应用，应从立法、政策、宣传等方而加以解决。(2)中水设施可设置在建筑的地下，以减少占地面积。中水系统设计和施工时应防止中水污染上水。中水管道与上、下水管道平行埋设时，水平净距应大于0.5m；交叉埠设时，中水管道应位于上、下水管道的中间。为了防止屮水处理系统故障，应设以上水作为屮水水源的切换装置。(3)不断改善屮水的处理工艺，尽虽降低中水系统的造价和运行成本。在保证中水\n水质的同时,提高上水的水质，并拉开上水和中水的价格,以推动中水道技术的应用。还要注意解决中水对设备、管道的腐蚀和结垢问题。⑷中水回用作为开源节流的有效途径，将成为城市建筑给排水的发展趋势。首先在单个建筑中应用单独循环方式；并在一些新建小区中应用小区循环方式。走一条从小循环到大循环，从新建区向IH城区，从缺水地区到其它地区，从经济富裕地区向贫困地区的路子，最终建立完善的城市中水系统。(2)大力加强节水宣传和中水道知识的普及，改变人们认为中水很脏、都用自來水也多花不了多少钱的观念，提高用户对中水回用的承受能力。参考文献1Metcalf,Eddy.WastewaterEngineering.ThirdEdition.USA:McGRAW-HILLInternationalEditions,1991.1137〜11392汪广丰.片冰道技术的应用.西南给排水，1994,(2)：21〜233高明远建筑屮水工程.北京：中国建筑工业出版社，1992.2〜2584范懋功.H本屮水处理技术.西南给排水，1995,(3)：27〜295水处理技术录特别委员.力/oF>bA市①水道事悄【二水处理技术，1998,(4)：41〜496水处理技术海外文献抄录委员，》>力'才'•一儿①水道事情(二水处理技术，1997,(8)：49〜527建筑屮水设计规范CECS30：91.北京：屮国工程建设标准化协会，1992.7〜118宇山川，等.杂用水道①现状.水道协会杂，1995,(6)：2〜219浦野平,等.排水再利用①现状七课题.用水废水,1992,(2).11〜2510国家环境保护局.中水道技术.北京：中国环境科学出版社，1992.18〜14511纪任旺.中水道技术及其推广.西南给排水，1995,(4)：10〜14