郭　建　劉曉波　吉高卿　馬彩鳳

(1.河北建筑工程學院，河北 張家口 075000；2.中國郵政集團公司張家口市分公司，河北 張家口 075000)

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生態(tài)校園中的水循環(huán)利用系統(tǒng)研究
——以北方某大學新校區(qū)為例

郭建1劉曉波1吉高卿1馬彩鳳2

(1.河北建筑工程學院，河北 張家口 075000；2.中國郵政集團公司張家口市分公司，河北 張家口 075000)

生態(tài)校園中的水循環(huán)利用系統(tǒng)主要包括污水循環(huán)利用子系統(tǒng)和雨水循環(huán)利用子系統(tǒng)兩部分.首先，從中水來源、利用途徑等方面大體介紹了生態(tài)校園中的水循環(huán)利用系統(tǒng)總體規(guī)劃；然后，從收集、調(diào)蓄、處理、貯存等方面具體介紹了污水循環(huán)利用子系統(tǒng)和雨水循環(huán)利用子系統(tǒng)，示例說明了生態(tài)校園中的水循環(huán)利用系統(tǒng)設(shè)計時應采用的策略和方法.

生態(tài)校園；污水利用；雨水利用；人工濕地

0　引　言

近年來，我國水資源嚴重短缺的概念已被廣泛認可，各高校和科研院所也都在致力于研究水資源的可循環(huán)利用策略.目前，我國雨、污水的可循環(huán)利用研究還僅僅停留在試驗和試點的階段，并未得到廣泛推廣.我國各級各類學校的數(shù)目十分龐大，占地面積也十分可觀，在校園中開展雨、污水的可循環(huán)利用實踐不僅可以起到教育、教學的作用，更可以實際挖掘雨、污水的可循環(huán)利用價值，為生態(tài)校園建設(shè)提供助力.

該示例大學新校區(qū)地處河北省北部，在校生約1萬人，規(guī)劃總占地面積60萬平方米，其中建筑面積28萬平方米.本文將從該大學新校區(qū)雨、污水的收集方法、處理工藝、利用途徑等方面對生態(tài)校園中的水循環(huán)利用系統(tǒng)進行全面介紹.

1　水循環(huán)利用系統(tǒng)

圖1　生態(tài)校園水循環(huán)利用系統(tǒng)總體規(guī)劃

生態(tài)校園中的水循環(huán)利用系統(tǒng)主要包括污水循環(huán)利用子系統(tǒng)和雨水循環(huán)利用子系統(tǒng)兩部分.在水循環(huán)利用系統(tǒng)的設(shè)計過程中應遵循整體、協(xié)調(diào)、循環(huán)、自生的原則，因此雨、污水的循環(huán)利用必然要服從校園總體用水規(guī)劃，與校園內(nèi)的景觀用水、綠化用水等有機結(jié)合起來，實現(xiàn)雨、污水循環(huán)利用在宏觀方面的整體、協(xié)調(diào)[1].具體利用模式如下圖所示：如上圖所示：在污水循環(huán)利用子系統(tǒng)中，首先利用污水調(diào)蓄池實現(xiàn)對優(yōu)質(zhì)雜排水的收集，然后利用污水處理工藝對廢水中的有機物進行有效去除后得到“污水源中水”.同理，在雨水循環(huán)利用子系統(tǒng)中，也是首先利用雨水調(diào)蓄池實現(xiàn)對屋面雨水和地面雨水的收集，然后利用雨水處理工藝對雨水中的有機物進行有效后去除得到“雨水源中水”.

在具體的中水利用策略方面，優(yōu)先將“雨水源中水”用于景觀水體(噴泉)的補水，若降雨量嚴重不足則考慮將“污水源中水”用于景觀水體的臨時補水.在能充分滿足景觀水體補水需求的情況下，將過量的“雨水源中水”和“污水源中水”統(tǒng)一排入中水池進行貯存，中水池中所貯存的中水一部分可用于宿舍、集體浴室、辦公樓等建筑物的沖廁，另一部分則可用于綠地澆灌、道路噴灑和洗車用水等.考慮到中水池內(nèi)的中水可能會發(fā)生供過于求的現(xiàn)象，因此在中水池的修建過程中人為設(shè)置溢流管接入市政排水管網(wǎng)，以免中水池自溢現(xiàn)象的發(fā)生.

1.1污水循環(huán)利用系統(tǒng)

根據(jù)校園污水利用總體規(guī)劃，結(jié)合不同類型污水的具體水質(zhì)，擬將宿舍、辦公樓等建筑物內(nèi)的沖廁廢水和食堂內(nèi)的含油廢水直接排入市政管網(wǎng)匯入污水處理廠后進行集中處理；另將宿舍、集體浴室、辦公樓等建筑物內(nèi)的盥洗廢水、淋浴廢水和洗衣廢水統(tǒng)一排入污水調(diào)蓄池，利用后續(xù)處理工藝實現(xiàn)對廢水中有機物的去除，使其滿足再生水回用標準.具體污水處理工藝如下圖所示：

圖2　污水處理工藝

在上述污水處理工藝中：首先，利用格柵對污水中的大型漂浮物和懸浮物進行去除，后將污水收集至污水調(diào)蓄池并在污水調(diào)蓄池中鼓入空氣防止污水的厭氧酸化和毛發(fā)的沉淀聚集；然后，利用毛發(fā)聚集器實現(xiàn)對淋浴廢水和盥洗廢水中毛發(fā)的收集去除，防止毛發(fā)卷入葉輪，影響水泵使用壽命；接著，將經(jīng)過初級處理后的污水通過水泵送入生物接觸氧化池，利用微生物的轉(zhuǎn)化、吸收作用達到降低污水中有機物含量的目的；最后，在生物接觸氧化池的出水中加入混凝劑并使其通過石英砂沉淀過濾器，進一步降低污水中的細小顆粒物含量，實現(xiàn)達標出水.

在利用生物接觸氧化法降低污水中有機物濃度時，是將球形懸浮填料投加到生物接觸氧化池內(nèi)為微生物的生長提供著床，同時運用SBR運行方式最終實現(xiàn)對污水的序批式處理.這種污水處理工藝是通過調(diào)節(jié)污水調(diào)蓄池的水位進而實現(xiàn)對該系統(tǒng)間歇運行的控制，具有耐沖擊負荷高、脫氮除磷效果好等優(yōu)點.

石英砂沉淀過濾器主要通過對污水中細小顆粒物的物理攔截作用來實現(xiàn)凈化水質(zhì)的目的，在實際運行過程中應定期進行反沖洗，防止因濾料間空隙阻塞降低污水過濾效率.因此，考慮將中水池中的中水作為石英砂沉淀過濾器的反沖洗水源，修建中水池到石英砂沉淀過濾器的反沖洗進水管道和石英砂沉淀過濾器到格柵前的反沖洗出水管道.

該大學新校區(qū)的污水處理構(gòu)筑物均為地下式，有效避免了常規(guī)地上式污水處理系統(tǒng)所帶來的一系列環(huán)境問題，本系統(tǒng)運行過程中產(chǎn)生的臭氣由UPVC通風管和雨水立管排入大氣.污水調(diào)蓄池和生物接觸氧化池內(nèi)所采用的曝氣設(shè)備均為潛水曝氣機，泵房內(nèi)所采用的提升設(shè)備也均為潛水提升泵，充分利用水體對聲音的阻隔作用避免了噪音污染.

1.2雨水循環(huán)利用系統(tǒng)

校園內(nèi)的雨水按照其匯流來源可分為屋面雨水、地面雨水、綠地徑流等.相比而言，屋面雨水和路面雨水的收集更為容易，而綠地徑流的收集則較為困難，因此選定將屋面雨水和地面雨水作為校園內(nèi)雨水循環(huán)利用系統(tǒng)的雨水來源.通常情況下，降雨初期的雨水在降落過程中會吸收空氣中的污染物，降至地表后在匯流過程中也會受到地表污染物的影響，雨水中的COD含量可以達到1000 mg/L以上.然而，在雨水形成徑流5 min后的COD、SS含量可維持在50-300 mg/L左右，因此校園內(nèi)雨水循環(huán)利用系統(tǒng)并不采用初期雨水作為水源，而是將初期雨水之后的雨水進行再生回用.經(jīng)適當?shù)挠晁幚砉に囂幚砗蟮玫降摹坝晁粗兴眱?yōu)先用于景觀水體(噴泉)的補水，過量的“雨水源中水”則排入中水池與污水循環(huán)利用系統(tǒng)互聯(lián)，用于建筑物沖廁、綠地澆灌、道路噴灑、洗車用水、建筑施工雜用水等.具體雨水處理工藝如下圖所示：

圖3　雨水處理工藝

在上述雨水處理工藝中：首先，利用雨水調(diào)蓄池和雨水管道之間閥門的延時開啟實現(xiàn)對初期雨水的排除；然后，利用篩濾工藝實現(xiàn)對雨水中大型漂浮物和懸浮物的去除；接著，利用多級沉淀工藝實現(xiàn)對雨水中小型砂礫、顆粒的去除；再往后，利用過濾工藝進一步去除雨水中的細微雜質(zhì)，提高出水透明度；最后，將雨水引入生態(tài)凈化系統(tǒng)，利用植物根系和水下微生物對有機物的轉(zhuǎn)化、吸收作用實現(xiàn)對雨水中有機物的去除.

生態(tài)凈化系統(tǒng)主要由礫石層、細沙層、土壤層和景觀植物等部分組成.首先利用前三層的物理凈化作用過濾去除雨水中的懸浮顆粒；然后利用景觀植物根系和水下微生物對有機物的轉(zhuǎn)化、吸收作用進一步降解雨水中的有機物，最終實現(xiàn)達標出水.

該大學新校區(qū)所采用的雨水生態(tài)凈化系統(tǒng)實際也可以稱為人工濕地，在進行人工濕地的設(shè)計過程中應注重同校園內(nèi)景觀河流、綠地花叢、道路廣場等規(guī)劃進行完美結(jié)合，同時解決水處理工藝系統(tǒng)的占地問題和景觀問題.在進行人工濕地內(nèi)景觀植物的選擇時應慎重對待，我國北方地區(qū)冬季氣溫很低，可能會影響到景觀植物的成活，因此應充分考慮景觀植物在冬季的保溫問題，以免影響人工濕地第二年的正常運行.

2　結(jié)　論

(1)生態(tài)校園中的水循環(huán)利用系統(tǒng)主要包括污水循環(huán)利用子系統(tǒng)和雨水循環(huán)利用子系統(tǒng)兩部分，雨、污水循環(huán)利用子系統(tǒng)既是相對獨立的，又是整體協(xié)調(diào)的.

(2)根據(jù)盥洗廢水、淋浴廢水和洗衣廢水的具體水質(zhì)，選用膜法SBR系統(tǒng)對廢水中的有機物進行去除.經(jīng)處理后得到的“污水源中水”優(yōu)先用于建筑物沖廁、綠地澆灌、道路噴灑、洗車用水等，在降雨量嚴重不足時可用于景觀水體(噴泉)的臨時補水.

(3)結(jié)合生態(tài)凈化系統(tǒng)對非初期雨水進行收集處理，處理后得到的“雨水源中水”優(yōu)先用于景觀水體(噴泉)的補水，過量的中水則排入中水池與污水循環(huán)利用系統(tǒng)互聯(lián)，用于建筑物沖廁、綠地澆灌、道路噴灑、洗車用水等.

[1]金世玉，辛洪云，蔡可心，等.高校中水回用系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計探討[J].中國給水排水，2009，25(20)：22～24

[2]童建平，王洪艷，任擁政.生物接觸氧化/人工濕地工藝處理校園生活污水[J].中國給水排水，2008，24(24)：52～54

Study on Water Recycling System of Ecological Campus——Taking the New Campus of a University in North China as An Example

GUO Jian1，LIU Xiao-bo1，JI Gao-qing1，MA Cai-feng2

(1.Hebei University of Architecture，Zhangjiakou China，075000；2.Zhangjiakou Branch,China Post Group Co.,Ltd.Zhangjiakou China，075000)

Water recycling system of ecological campus mainly includes two parts,i.e.the waste water recycling system and the rainwater recycling system.At first,the overall planning of the water recycling system on ecological campus from the perspective of sewage source and utilization way is generally introduced.Then,the waste water recycling system and the rainwater recycling system are introduced in detail from the aspects of collection,regulation,treatment, storage.Examples of strategies and methods are used in design water recycling system of ecological campus.

ecological campus；sewage utilization；rainwater utilization；constructed wetland

2015-11-23

郭建(1989-)，男，助教，從事給排水工程研究.

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