顏 波,盧 帥,江 杏,葉 琦

(武漢科技大學 管理學院,湖北武漢 430081)

一、民用建筑節(jié)水的必要性

《老子》有言:“上善若水,水善利萬物而不爭?！彼Y源是基礎自然資源,同時也是戰(zhàn)略性經(jīng)濟資源,是綜合國力的有機組成部分,水資源正日益影響全球的經(jīng)濟與發(fā)展。推行節(jié)約用水政策,加強水資源的管理和利用,是緩解水資源危機,減輕環(huán)境污染,促進經(jīng)濟和社會持續(xù)發(fā)展的重要措施,也是現(xiàn)階段全球共同關注和各國政府的重點議題之一。水資源極度短缺和嚴重浪費現(xiàn)象并存是我國現(xiàn)階段存在的主要問題。節(jié)約用水應是防止水資源危機,解決供需矛盾的長期的必要的方針。

民用建筑(Civil Building),指供人們居住和進行公共活動的建筑的總稱。民用建筑按使用功能可分為居住建筑和公共建筑兩大類。有關數(shù)據(jù)顯示,民用建筑用水量占到總用水量的16%左右,人們要生存,就少不了用水,故而民用建筑節(jié)水具有十分重大的意義。

一是經(jīng)濟效益。減少給水系統(tǒng)的運行和維護費用,減少水廠的建設水量,降低建設水廠的投資,減少污水處理廠的建設數(shù)量等等。

二是社會效益。減少國家水供應壓力,增強干旱的預防能力,降低水資源的消耗,及時調(diào)用國家不同區(qū)域的用水差異,防止缺水帶來的社會不穩(wěn)定等等。

三是環(huán)境和生態(tài)效益。維護河流的生態(tài)平衡,美化環(huán)境,節(jié)約用水可以避免地下用水的過度開采,防止地下水的污染等等。

二、武漢市青山區(qū)民用建筑節(jié)水現(xiàn)狀

對于青山區(qū)民用建筑節(jié)水,就居住建筑而言,主要是在飲用,洗滌,沖廁,洗澡及洗車等方面著手進行的;就公共建筑而言,主要從沖廁和場地清潔等方面入手。

青山區(qū)的獨立式舊房在節(jié)水方面主要依靠居民的傳統(tǒng)方法,比如:控制水龍頭開關至中小水量并及時關水;使用臉盆洗臉及洗手,收集洗衣,洗菜,洗澡水等沖洗馬桶;衣物集中洗滌,洗滌劑放適量,小件衣物手洗;間斷放水淋浴等。而新建的小區(qū)式的集體住房在節(jié)水方面除了上述方面之外還可以靠新型用節(jié)水設備,比如節(jié)水龍頭,可分量調(diào)節(jié)出水量的大小;節(jié)水型馬桶,每次用水9L,比傳統(tǒng)馬桶節(jié)約大約4L水等。

青山區(qū)公共建筑也有部分是很早以前建立的,這些建筑的廁所采用的是溝槽式的,可采用感應式排水系統(tǒng)節(jié)水,而對于新建的公共建筑則多采用的是抽水馬桶,可節(jié)約用水。至于場地清潔和洗車則采用的是灑水車和機械清潔,這也從某種程度上能節(jié)約一定的水量。

三、武漢市民用建筑節(jié)水現(xiàn)狀

據(jù)相關數(shù)據(jù)顯示,2010年全市總用水量大概為31.53億立方米,其中全工業(yè)用水量15.33億立方米,占總用水的48.6%,居第一位;農(nóng)業(yè)用水量10.19億立方米,占總用水的32.3%,居第二位;生活用水量6.01億立方米,占總用水量的19.1%。如果能讓民用建筑節(jié)水上發(fā)揮更大的優(yōu)勢尤其注重對給排水系統(tǒng)的優(yōu)化改進及部分生活污水的重復循環(huán)利用,那么就能在節(jié)水節(jié)能上邁出重要的一步。

當前武漢市民用建筑節(jié)水,主要體現(xiàn)在以下幾個方面:

(一)研制推廣節(jié)水型設備,節(jié)水器具普及率達到了8%

1.節(jié)水型便器沖洗設備。雙沖洗水量控制裝置的坐便器,延時自閉沖洗閥式小便斗或自動感應沖洗小便斗均有較好的節(jié)水作用。

2.節(jié)水型水龍頭。如現(xiàn)在大量使用的自閉式龍頭、感應式龍頭等均可起到節(jié)水作用。

3.節(jié)水型淋浴設施。公共浴室淋浴采用單管恒溫供水,一般可節(jié)水10%-15%;若采用踏板閥,做到人離水停,一般可節(jié)水15%-20%。

(二)進行管網(wǎng)改造

到2010年,城鎮(zhèn)居民生伙用水定額達到168L/天,管網(wǎng)漏失率由2005年的19%降到14%。

(三)公民節(jié)水意識

目前民用建筑,一般都設有水表,合理定價,按表收費,讓用水者直接承擔經(jīng)濟責任,事實證明節(jié)水效果明顯。對于賓館、飯店、寫字樓、集體宿舍以及其他公共場所內(nèi)的用水設施加強管理,及時檢查維護,嚴防浪費現(xiàn)象。各種經(jīng)濟和行政管理措施的實行會不斷的增強公民節(jié)水意識,公民節(jié)水意識是在全社會推行節(jié)約用水的軟環(huán)境,公民節(jié)水意識的增強可對其他具體節(jié)水措施起到事半功倍的作用。

四、武漢市民用建筑節(jié)水存在的問題

(一)“隱形”水量浪費

超壓出流就是指給水配件前的壓力過高,使得其流量大于額定流量的現(xiàn)象。如按照《建筑給水排水設計規(guī)范《GB50015—2003》的規(guī)定,一個洗滌盆水龍頭在管徑15mm時,額定流量為0.15～0.2L/s;若在上述相同條件下,因水壓過高導致其出流量大于0.2L/s時,即為超壓出流。此時的出流量與0.2L/s的差值為超壓出流量,這部分流量未產(chǎn)生正常的使用效益,是浪費的水量。由于這種水量浪費不易被人們察覺和認識,因此可稱之為隱形水量。這種“隱形”水量流失并不亞于“顯形”的漏水量。武漢市建筑給水系統(tǒng)中超壓出流現(xiàn)象是普遍存在而且是十分嚴重的,由此造成的水的浪費問題是不可低估的。

(二)熱水供應浪費

隨著人民生活水平的提高和建筑功能的完善,建筑熱水供應已逐漸成為建筑供水不可缺少的組成部分。據(jù)統(tǒng)計,在住宅和賓館飯店的用水量中,淋浴用水量已分別占到30%和75%左右。就節(jié)水效果而言,支管循環(huán)方式最優(yōu),立管循環(huán)方式次之,無循環(huán)方式浪費水量最大,干管循環(huán)方式次之。由于目前武漢許多建筑系統(tǒng)采用干管循環(huán)和無循環(huán)方式,因而造成大量的水被浪費。

(三)器具用水浪費

由于公民節(jié)水意識淡薄,追求節(jié)水用具上價格的便宜,很多住戶用普通水龍頭代替洗衣機專用水龍頭,這樣做存在兩個問題:一是按普通水龍頭標準生產(chǎn)的產(chǎn)品,上密封要求較低,如管網(wǎng)壓力大時,就會由上密封漏水;二是普通水龍頭出水口沒有做特別要求,不太適合與洗衣機的接口連接,常有因家中無人,接口崩開而發(fā)生嚴重跑水的事故。

五、“3R”水循環(huán)經(jīng)濟下節(jié)水技術實踐

“循環(huán)經(jīng)濟”一詞源自美國經(jīng)濟學家波爾丁,是他在20世紀60年代提出生態(tài)經(jīng)濟時談到的。“循環(huán)經(jīng)濟”理論側(cè)重于整個社會物質(zhì)的循環(huán)利用,強調(diào)的是循環(huán)和生態(tài)效率,資源被多次重復利用,并注重生產(chǎn),流通,消費全過程的資源節(jié)約。

資源是地球賴以生存的基礎,而水資源是地球上唯一不可替代的資源,尤其是在當今社會水資源嚴重匱乏的情況下,將“循環(huán)經(jīng)濟”理論應用于水資源的節(jié)約上就顯得尤為重要。從宏觀層面上講,水循環(huán)經(jīng)濟就是,在水資源的利用上由傳統(tǒng)高開采,低利用,高排放的“資源——產(chǎn)品——污染排放”模式向新型低開采,高利用,低排放“資源——產(chǎn)品——再生資源”反饋式流程發(fā)展;而從微觀層面來說,水循環(huán)經(jīng)濟就是要從單獨一個點或者小區(qū)域上實現(xiàn)水資源閉合循環(huán)利用。

將水循環(huán)經(jīng)濟理論應用于民用建筑節(jié)水上,實現(xiàn)供水,用水和排水等環(huán)節(jié)的健康循環(huán)。

輸入端減量原則(Reduce):要求在供水環(huán)節(jié),減少進入生產(chǎn)和消費流程的水資源量,即用較少水資源投入滿足既定的生產(chǎn)或消費需求,在經(jīng)濟活動的源頭就做到節(jié)約水資源或減少污染。要求人們使用節(jié)水器具或采用節(jié)水實踐來減少對水資源的過度需求,從而達到減少廢水排放的目的。

過程控制再利用原則(Reuse):為了提高水資源的利用效率,要求從上一工序或過程排出的水可以直接被下一工序或者過程利用,水資源在生產(chǎn)消費過程中盡量多次重復利用,鼓勵人們采取措施將生活水重復使用后用于沖廁,灌溉等用途。

輸出端的再循環(huán)原則(Recycle):要求將生產(chǎn)和消費過程中的污水可以變成可利用的資源而不是無用的廢水。廢水資源化通常有兩種方式:一是水資源循環(huán)利用后形成與原來相同的產(chǎn)品;二是水循環(huán)利用后與原來形成不同的產(chǎn)品,廢水資源化后形成的不同產(chǎn)品可用于不同的途徑。再循環(huán)原則要求失去功能的廢水恢復功能,從而可再利用,以使整個水循環(huán)實現(xiàn)閉合。

下面用圖來表示這整個循環(huán)過程:

“3R”水循環(huán)經(jīng)濟圖

結合武漢市民用建筑節(jié)水現(xiàn)狀及其中存在的問題,應用“3R”水循環(huán)經(jīng)濟理論對節(jié)水節(jié)能作出更進一步的分析。

(一)輸入端減量(Reduce)

1.節(jié)水型水嘴、淋浴器:在保證使用功能的前提下,控制流量,達到節(jié)水目的,要求壓力0.01MPa,流量小于0.15L/s。主要運用于住宅和公共建筑的冷、熱水供水管路末端。

2.節(jié)水型便器系統(tǒng):平均用水量標準要求小便器平均用水量不超過3L,坐便器平均用水量不超過6L,蹲便器平均用水量不超過8L。主要適用于住宅和公共建筑的便器系統(tǒng)。

3.延時水嘴:每次用水量在2～4L,可有效節(jié)水。主要適用于機關、廠礦、醫(yī)院、學校、商場或其它公共場所。

4.腳踏式水嘴、淋浴器:腳踏出水,離開后停水,可有效節(jié)水。但由于使用者必須一直踩踏才能使用,會有些不便。主要適用于機關、廠礦、醫(yī)院、學校、商場或其它公共場所。

5.感應式水嘴、淋浴器:采用紅外線反射原理,人體或人手在感應距離內(nèi)出水,人離開后停水,避免了傳統(tǒng)開關人走水長流的水資源浪費。主要適用于機關、廠礦、醫(yī)院、學校、商場或其它公共場所。

6.IC卡節(jié)水控制器:通過射頻卡和智能水控終端對用水進行控制和管理,采用預付費方式,用水按時間或按流量計費,能有效對終端用水進行控制。主要適用于機關、學校、廠礦、公共浴池等。

7.智能觸摸式數(shù)顯溫控器:水嘴、淋浴器等設備在使用時出水的溫度即時顯示在顯示屏幕上,使用者能提前知道水溫是否適合自己,并有記憶上次的功能。減少了使用者在使用時用手試水溫導致的浪費,并且消除了被燙傷的危險。主要適用在家庭和各種有冷、熱水供水系統(tǒng)的未端的水嘴、淋浴器上。

8.壓力流沖擊式坐便器:利用供水管網(wǎng)壓力,增加壓力推動,提高了沖水的瞬時流速,且與新型坐便器相結合,在保證排污能力的同時,設計了漩渦沖洗與噴射沖洗,提高了沖洗效果,每次沖洗用水量不大于4L,大大減少了用水量,并設有過壓裝置以確保使用安全。設計新穎,排污能力強,節(jié)水效果顯著。主要適用于住宅和公共建筑的坐便器系統(tǒng),也可用于老式坐便器的改造,供水壓力不低于0.06MPa。

9.噴射式?jīng)_洗節(jié)水坐便器:采用特制的便器,利用自來水管網(wǎng)的壓力,采用噴射技術,有效完成便器沖洗,可防止污物在排水管道內(nèi)產(chǎn)生淤積,大、小便分(4L、2.5L)兩檔,一次沖水后的稀釋率＞500?？墒謩?、自動(電磁閘)控制。內(nèi)設有水量調(diào)節(jié)系統(tǒng),可做到最大限度的節(jié)約用水。主要適用于住宅和公共建筑的坐便器系統(tǒng),供水壓力0.1MPa～0.3MPa。

10.免水沖立式小便器:內(nèi)壁涂層采用憎水、殺菌材料,起到潔凈和殺菌功能。小便斗的下部內(nèi)置充有輕質(zhì)阻集液的阻集器,并設有隔離筒,起到水封作用,阻止異味的散發(fā)。達到免水沖的目的,節(jié)省水資源。主要適用于公共建筑的男用衛(wèi)生間的小便系統(tǒng)。

(二)過程控制再利用(Reuse)

1.建立中水系統(tǒng)

中水回用系統(tǒng)是指民用建筑物或居住小區(qū)內(nèi)使用后的各種排水如生活排水、冷卻水及雨水等經(jīng)過適當處理后回用于建筑物或居住小區(qū)內(nèi),作為雜用水的供水系統(tǒng)。雜用水主要用來沖洗便器、沖洗汽車、綠化和洗灑道路。

據(jù)有關研究資料顯示,在城市建筑小區(qū)采用中水系統(tǒng)后,居住區(qū)用水量將節(jié)省30%—40%,同時排放量減少35%—50%,對于商住小區(qū)設置中水系統(tǒng)可節(jié)水70%,科研事業(yè)單位可節(jié)水40%左右,對一般居民住宅,可節(jié)水30%左右。這對社會和環(huán)境效益的深遠影響是無法估量的。

以色列是在中水回用方面最具特色的國家。占全國污水處理總量46%的出水直接回用于灌溉,其余33.3%和約20%分別回灌于地下或排入河道,其中水回用程度之高堪稱世界第一。他們采取的中水回用處理過程為:城市污水的收集→傳輸?shù)教幚碇行摹幚怼竟?jié)性儲存→輸?shù)接脩簟褂眉鞍踩幹?。在回用方式?包括小型社區(qū)的就地回用,中等規(guī)模城鎮(zhèn)和大城市的區(qū)域級回用。

我國中水主要還是用于居民沖廁、灌溉、景觀用水、洗車,正在開發(fā)在工業(yè)和農(nóng)業(yè)中的使用。北京、天津、青島等缺水嚴重地區(qū)走在中水市場的最前面,這些城市都把中水回用列入城市大的總體規(guī)劃之中。

但對于武漢市來說,《武漢市建設項目配套建設節(jié)水設施管理規(guī)定》第十條:建筑面積在3萬平方米以上,且日用水量300立方米以上的賓館,飯店,以及建筑面積在10萬平方米以上的校園等建設項目,應按照國家,省有關技術規(guī)范的要求,配套建設中水設施。鼓勵建筑面積10萬平方米以上的居住區(qū)及其他民用建筑配套建設中水設施。具體辦法由市水行政主管部門擬定,報市人民政府批準后實施。這就為民用建筑設立中水系統(tǒng)有了政策上的支持,也正是大力發(fā)展中水系統(tǒng)作用的巨大潛力所在。

2.加快開發(fā)利用家庭微型中水系統(tǒng)

北京立德雅科技發(fā)展有限公司研制的家用自動節(jié)水裝置應用技術,由安裝有清污識別器、免維護過濾器和提升泵的支架、洗滌器具的分流器以及帶殺菌功能的儲水箱組成。以家庭為單位的節(jié)水系統(tǒng),不存在戶與戶之間的交叉。支架放在洗衣機底下,不占用家庭地面?？捎行У貙⑾匆聶C的二、三次排水,純水機廢水和其它分流的廢水(廚房、衛(wèi)浴)回收再利用,可100%代替便器沖洗用水,可節(jié)約生活用水50%,節(jié)水效果顯著?？捎糜谧≌l(wèi)生間、廚房等廢水回用等。假設在武漢,每家每戶都能裝上這樣的微型中水系統(tǒng),可想而知,節(jié)約的水量將是很可觀的。

家庭微型中水系統(tǒng)給民用建筑節(jié)水提供了一個更方便快捷的渠道。

(三)輸出端再循環(huán)(Recycle)

膜生物反應器(MBR)為20世紀90年代國際上新興的水處理技術,主要應用于城市污水的凈化。MBR主要有以下特點:處理效率高,出水水質(zhì)好,設備緊湊,占地面積小,易實現(xiàn)自動控制,運行管理簡單。目前MBR已應用于美國、德國、法國、埃及等十多個國家,規(guī)模從6m3/d至13000m3/d不等。我國對MBR的研究主要仍以對生活污水的處理為主。據(jù)有關數(shù)據(jù)顯示,應用MBR技術后,主要污染物的去除率可達:COD=93%,SS=100%,出水懸浮物和濁度接近于零,處理后的水質(zhì)良好且穩(wěn)定,可以直接回用,能夠?qū)崿F(xiàn)污水資源化。

在資源短缺的今天,污水處理回用是開發(fā)利用水源的有效措施,將膜生物反應器應用于民用建筑生活污水的處理上,經(jīng)過處理的水用于綠化,沖廁,沖洗,補充觀賞水體等非飲用目的,而將清潔水只留用于飲用等高水質(zhì)要求的用途,這樣不僅節(jié)約了水資源,也減少了環(huán)境污染。

現(xiàn)在已經(jīng)生產(chǎn)的A2-MBR系列智能一體化膜生物反應器是將膜分離技術與生物處理技術,智能化控制技術有機結合起來的一體化成套水處理設備。克服了傳統(tǒng)水處理工藝的流程冗長,占地面積大,操作管理發(fā)雜等缺點,具有結構緊湊,外觀美麗,占地面積小,運行費用低,穩(wěn)定可靠,自動化程度高,維護操作方便等優(yōu)點,特別是出水水質(zhì)好,優(yōu)于中水水質(zhì)標準,特別適用于中小型規(guī)模的污廢水處理和回用。還有A3-MBR系列膜生物反應器組器,也是生活污水處理及回用工程的首選。

膜生物反應器技術以及其優(yōu)質(zhì)的出水水質(zhì)被認為具有較好經(jīng)濟,社會和環(huán)境效益的節(jié)水技術而備受關注,而高水質(zhì)要求正好符合民用建筑生活用水要求,這就為民用建筑節(jié)水提供了切實可行的途徑。

六、民用建筑節(jié)水管理對策

(一)制定利于節(jié)水用水的優(yōu)惠政策,鼓勵倡導市民節(jié)約用水。公民自身素質(zhì)的提高、自身節(jié)水意識的提高、以及法律意識的加強是公民節(jié)約用水的另一保障,所以應該加強節(jié)約用水的宣傳力度,增強公民的節(jié)水意識以及法律意識。比如:城市主要交通要道制作節(jié)水公益廣告、利用媒體宣傳、舉辦節(jié)水有獎征文活動、刊報節(jié)水廣告等等。

(二)法律是約束人類活動最好的行為準則,所以應該把節(jié)水節(jié)能納入相關的法律政策,節(jié)水節(jié)能的制度,搞好節(jié)水節(jié)能法律法規(guī)的相關宣傳工作。健全節(jié)水法規(guī)體系,加強法制管理,推進全社會節(jié)水,逐步建立起政府調(diào)控、市場引導、公眾參與的節(jié)水型社會管理體系。

1.實行計劃用水制度。水行政主管部門和相關部門應該根據(jù)水資源統(tǒng)一規(guī)劃用水供求計劃,編制好用水計劃,經(jīng)批準才可下達執(zhí)行。

2.實施用水統(tǒng)計工作制度。相關部門應該做好各行業(yè)的用水統(tǒng)計工作。

3.取水、用水均要安裝計量設施。計量設施必須符合國家標準,各用水單位應該加強用水的管理,健全用水統(tǒng)計資料,如實按期上報相關部門。

4.實行節(jié)水技術改造投資項目發(fā)布制度。推動用水器具生產(chǎn)企業(yè)及現(xiàn)有高耗水行業(yè)的節(jié)水技術改造。

5.實行節(jié)水產(chǎn)品標識制度,強化用水節(jié)水設施和節(jié)水器具、設備生產(chǎn)質(zhì)量的監(jiān)督。

6.制定統(tǒng)一的再生水管理辦法,由水行政部門統(tǒng)一管理再生水系統(tǒng)的設計、建設、運行。加強再生水管理隊伍的能力建設。實行對用水單位的水量平衡試制度,促進合理用水。

7.實施節(jié)約用水補助金制度,用于支持節(jié)約用水技術改造、管理及補助對節(jié)水工作作出重大貢獻的用戶,激勵大家積極節(jié)約用水。

8.引導和規(guī)范建立各類用水組織。

9.建立發(fā)達的信息互通制度,包括信息采集、管理和發(fā)布系統(tǒng),及時向全社會發(fā)布用水信息、水權和水市場信息。

(三)節(jié)水設備的推廣和研發(fā)是公民節(jié)水意識提高同時的有效輔助設備,因此應該大力研制推廣節(jié)水型設備:比如節(jié)水型便器沖洗設備、節(jié)水型水龍頭和淋浴設施等等。

(四)剩余水壓對節(jié)水設備會產(chǎn)生極大作用,水壓太大容易損壞節(jié)水設施產(chǎn)生滴漏,故此應該減小剩余水壓,在容易安裝且不受安裝位置限制的前提下,研制新式減壓節(jié)流裝配,只有這樣才有利于減小水壓的推廣應用。

(五)開發(fā)新技術,研制新設備,減低中水系統(tǒng)處理成本,實現(xiàn)廢水、污水的重復利用。

(六)制造研發(fā)節(jié)水設施的材料的質(zhì)量直接影響節(jié)水設施的質(zhì)量,所以應該提高管材、附件和施工質(zhì)量,防止水源的滴漏現(xiàn)象。

(七)重新對供水管網(wǎng)的改造、鞏固、維護,降低管網(wǎng)的滴漏。加強城市應急輸配水管網(wǎng)的建設。

節(jié)約用水勢在必行,民用建筑節(jié)水措施不一而足。實踐證明,只要采取一項措施或多項措施兼用,其節(jié)水效果都將是顯著的?！皥猿珠_發(fā)與節(jié)約并舉,把節(jié)約放在首位”,不僅能取得顯著的經(jīng)濟效益,而且能在一定程度上緩解城市用水供需矛盾,解決高峰期缺水問題,還能減少污水排放量,保護環(huán)境,取得較好的社會效益和環(huán)境效益。

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