劉 笑 劉園園

內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院 呼和浩特 010050

1.引言

水資源是人類生產(chǎn)、生活中必不可少的自然資源。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類對(duì)水的需求越來越大，加之用水的不合理性等，導(dǎo)致了水資源的缺乏和水環(huán)境質(zhì)量的惡化。目前我國(guó)水資源危機(jī)日益嚴(yán)重，并且已經(jīng)阻礙了經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展。因此，為了解決城市缺水問題，我們應(yīng)該加大節(jié)水力度，在治理水污染的同時(shí)，合理利用污水資源，充分提高污水回用率，來實(shí)現(xiàn)城市水資源的可持續(xù)的循環(huán)利用。

中水亦可稱作“再生水”或“再生利用水”。我們平時(shí)的飲用水被稱為上水，生活污水或工業(yè)、醫(yī)療等廢水被稱作下水，而中水就是介于這兩種水質(zhì)之間，是將城市污廢水或者居民生活中產(chǎn)生的雜排水通過某種方法進(jìn)行處理，使處理后的水達(dá)到規(guī)定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，回用于不供人類直接飲用，而是用在洗車、沖廁、澆灌草坪、道路保潔、城市噴泉等地方。因此，中水回用可以大大緩解水資源緊張的問題。

2.廈門市某建筑中水回用一體化技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

廈門市三面臨海，卻是個(gè)淡水資源極度缺乏的城市，人均占有量?jī)H947立方米，是全國(guó)人均占有量的1/3，廈門市主要水源來自九龍江北溪，引水管全長(zhǎng)40km，日飲水量約100萬立方米[1]，廈門市的發(fā)展受到淡水資源的限制，因此，應(yīng)該充分重視水資源的利用問題。

2.1 工程概況

本文以廈門市某工程為例，該工程為超高層建筑，主要功能為辦公、商業(yè)、餐飲等，總用地面積25，945m2，總建筑面積210，964m2，其中地下層為車庫(kù)，1～6層為裙房，主要功能為商業(yè)餐飲，6層以上分為E、F兩座塔樓，其中E座高119.2m，F(xiàn)座高139.2m。

2.2 中水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本工程的供水水源為城市自來水。中水供應(yīng)系統(tǒng)向本建筑全部衛(wèi)生間供水。以公共衛(wèi)生間內(nèi)的手盆水、公共浴室排水、冷卻塔排水等作為中水原水，經(jīng)過處理后的中水回用于公共衛(wèi)生間內(nèi)大小便器的沖洗以及車庫(kù)地面的沖洗補(bǔ)水等地方。本建筑內(nèi)污廢水量約732.6m3/d，按供水量的90%計(jì)。其中用于中水原水量約139.7m3/d。因此，實(shí)際日排放量為592.9m3/d。冷卻塔排水、綠化和澆灑道路等用水不排入污水系統(tǒng)，此部分耗水量為440m3/d。設(shè)計(jì)的室內(nèi)污水和廢水進(jìn)行分流排除，公共衛(wèi)生間的一部分廢水作為中水原水循環(huán)至中水機(jī)房進(jìn)行回收；對(duì)于衛(wèi)生間的生活污廢水，設(shè)計(jì)為專用的通氣管排水系統(tǒng)進(jìn)行排水；首層以下排水單獨(dú)排出室外。

中水原水量為139.7m3/d，中水回用系統(tǒng)的平均日用水量為228.8m3/d，兩水量相差部分由雨水補(bǔ)給（詳見雨水利用），可達(dá)到回用系統(tǒng)的1.1倍（年收集水量占回用水量百分?jǐn)?shù)）最高日用水量為343.2m3/d。

中水回用系統(tǒng)用水量明細(xì)表詳見表1、表2。

2.3 中水回用工藝流程

2.3.1 工藝設(shè)計(jì)依據(jù)

本工程將中水處理站設(shè)在地下二層，需要處理的水量：中水原水平均日收集水量139.7m3/d，中水設(shè)備日處理時(shí)間取12h/d，平均時(shí)處理水量為11.6m3/h。因此，設(shè)計(jì)取設(shè)備處理規(guī)模為12m3/h。中水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)：符合《城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 18920-2002），其中濁度、溶解性總固體、BOD5、氨氮按嚴(yán)標(biāo)準(zhǔn)取值。

2.3.2 中水回用工藝流程

建筑中水回用可以處理到兩種程度的回用水，一種是處理到可以供人類直接飲用的水，實(shí)現(xiàn)水資源的完全循環(huán)利用，但是這種工藝投資高且工藝復(fù)雜；另一種是處理到不供人類飲用，而是將處理水回用于沖廁、綠地用水、沖洗車庫(kù)地面用水等地方，后者應(yīng)用較為普遍。中水處理有多種不同的工藝，處理時(shí)應(yīng)該綜合考慮中水原水的水量、水質(zhì)、以及處理水回用部位等因素。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)原水水質(zhì)不同，中水處理流程可以分為很多種[2]。

本工程的中水回用工藝流程見圖1。中水原水首先經(jīng)過格柵和曝氣調(diào)節(jié)池進(jìn)行預(yù)處理，去除污水中的雜質(zhì)并且均勻水質(zhì)；然后經(jīng)過毛發(fā)收集器，由一級(jí)提升泵到達(dá)中水一體化設(shè)備，再由二級(jí)提升泵依次達(dá)到石英砂過濾器、活性炭過濾器、中水蓄水池（與雨水共用），最終向本建筑的全部衛(wèi)生間供水。此外，設(shè)計(jì)的中水處理工藝中還應(yīng)用了鼓風(fēng)曝氣機(jī)進(jìn)行曝氣，增加足夠的溶解氧，使氧氣在液體中被充分?jǐn)嚢韬腿芙?，達(dá)到阻止液體中的懸浮物下沉的效果；濾池反沖洗設(shè)備用于攔截水中的雜質(zhì)，去除水中的顆粒物等雜質(zhì)，以達(dá)到凈化水質(zhì)的效果。

處理后的中水水質(zhì)應(yīng)符合《城市污水再生利用城市雜用水標(biāo)準(zhǔn)》GB/T18920或《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)》GB/T18921的規(guī)定。[3]

表1 中水原水平均日回收量表

表2 平均日和全年回用水量計(jì)算表

圖1 中水回用工藝流程圖

2.4 雨水利用系統(tǒng)

2.4.1 建筑屋面雨水排水量

雨水量按廈門市暴雨強(qiáng)度公式計(jì)算,屋面雨水設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為10年，降雨歷時(shí)5分鐘。溢流口和排水管系總排水能力按50年重現(xiàn)期設(shè)計(jì)。屋面總匯水面積11，000m2，雨水排水量約為600L/S。

其中暴雨強(qiáng)度公式為：

雨水量公式為：Q=ΨqF

室外雨水管道設(shè)計(jì)重現(xiàn)期P=2年；室外雨水管道設(shè)計(jì)降雨歷時(shí)T=15分鐘；室外綜合徑流系數(shù)Ψ=0.65。

由以上公式計(jì)算所得雨水量約為597.3L/s。

2.4.2 雨水利用標(biāo)準(zhǔn)及利用方式

（1）雨水利用標(biāo)準(zhǔn)：重現(xiàn)期1年的雨水進(jìn)行利用，不排入市政管網(wǎng)，超出的雨量排入市政管網(wǎng)。設(shè)計(jì)年降雨厚度1，255.1mm，平均年降雨次數(shù)121.6次。

（2）雨水利用采用回收利用方式。

①收集量和回用量：根據(jù)本工程的用地現(xiàn)狀和投資情況，收集降落在屋面及硬化路面（匯水面積約25，900平方米）的雨水，處理后的雨水進(jìn)入中水清水池，用于車庫(kù)沖洗和衛(wèi)生間沖廁，用水量約89.1m3/d。

②年收集雨水量（紅線內(nèi)）=10×0.8×1255.1×0.7×2.59=18，204m3

③雨水收集池：根據(jù)用水量、1年重現(xiàn)期降雨量（49.1mm）的收集量和用地現(xiàn)狀綜合確定為400m3，初期4mm的降雨不進(jìn)入雨水蓄水池，經(jīng)棄流池排出。雨水蓄水池和棄流池位于室外。超過雨水蓄水池設(shè)計(jì)能力的降雨通過溢流管排至市政雨水管道。

④工藝流程：由設(shè)于雨水收集池內(nèi)的潛水泵進(jìn)入地下二層的雨水處理機(jī)房。雨水利用的工藝流程圖見圖2。

圖2 雨水收集工藝流程圖

由圖2可知，屋面雨水經(jīng)過棄流池棄流初期雨水后，收集到雨水蓄水池，經(jīng)砂濾和活性炭過濾器過濾，達(dá)到中水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)后，進(jìn)入與中水共用的雨水蓄水池，用于中水系統(tǒng)供水或用于樓內(nèi)車庫(kù)沖洗及衛(wèi)生間沖廁。雨水處理設(shè)備間歇運(yùn)行，在有雨水時(shí)，運(yùn)行12h，處理能力為7m3/h，處理后的清水全部存在清水池中，清水池容積100m3，與中水共用。

2.5 效益分析

施工完成之后對(duì)設(shè)備進(jìn)行了調(diào)試，設(shè)備可以正常運(yùn)行，并且出水水質(zhì)可以達(dá)到規(guī)范要求的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。建筑的中水回用經(jīng)濟(jì)性主要受到當(dāng)?shù)厮畠r(jià)的影響，水價(jià)越高，則建筑中水回用系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益越高，設(shè)備的投資回收期越短。廈門市現(xiàn)行一般商業(yè)用水水價(jià)為1.8元/噸（不包含污水處理費(fèi)用），商業(yè)用水污水處理費(fèi)為1.2元/噸，即總的水費(fèi)價(jià)格為3.0元/噸。本工程設(shè)計(jì)的中水回用系統(tǒng)的全年回用水量為54，180.6噸，則本建筑的中水回用系統(tǒng)全年可以節(jié)約用水費(fèi)用為：

3.結(jié)論

該工程的中水回用系統(tǒng)自運(yùn)行以來，水質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，符合相關(guān)規(guī)定，可以達(dá)到預(yù)期效果。目前在我國(guó)中水回用技術(shù)的應(yīng)用不是很廣泛，這主要是受到水價(jià)的影響，由于我國(guó)水價(jià)定位相對(duì)較低，導(dǎo)致了中水回用技術(shù)推廣受到一定的阻礙，另外，中水回用系統(tǒng)的投資回收年限較長(zhǎng)，但是我們不能只著眼于短期效益，更應(yīng)該注重長(zhǎng)遠(yuǎn)效益。建筑的中水回用有著非常廣闊的應(yīng)用前景，它可以降低我們對(duì)用水資源的開發(fā)和利用，并且可以降低因用水不當(dāng)或排水不當(dāng)而造成的水污染和水環(huán)境污染的問題，更可以減少治理污染環(huán)境的投資。一套設(shè)計(jì)和運(yùn)作良好的中水回用系統(tǒng)可以帶來不可估量的效益，因此應(yīng)該大力鼓勵(lì)中水回用。

[1]涂長(zhǎng)先,關(guān)于廈門的中水回用[J],福建建設(shè)科技,2006,2:61-61.

[2]宋磊,建筑中水安全利用研究[D],北京:清華大學(xué),2009.

[3]水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院,《中水回用質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[S],重慶市水利局,2004.