李云LI Yun

（鄭州市節(jié)約用水中心，鄭州 450004）

1 灰水再利用的必要性與可行性

1.1 灰水再利用的必要性

水是事關(guān)國計(jì)民生的基礎(chǔ)性自然資源和戰(zhàn)略性經(jīng)濟(jì)資源，是生態(tài)環(huán)境的控制性要素，水資源短缺是我國生態(tài)文明建設(shè)和經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。提高用水效率，加強(qiáng)非常規(guī)水利用，是解決水資源短缺的有效途徑?；宜欠浅Ｒ?guī)水的重要組成部分，《全民節(jié)水行動(dòng)計(jì)劃》明確提出“將洗衣、洗浴和生活雜用等污染較輕的灰水收集并經(jīng)適當(dāng)處理后循序用于沖廁”。調(diào)查研究顯示：沖廁用水是生活用水中用水量最多的一類用水，且對水質(zhì)要求較低?；宜倮眉夹g(shù)研究為沖廁用水提供了一條行之有效、簡單易做的節(jié)水新方法。

1.2 灰水再利用的可行性

灰水產(chǎn)生于生活、工作、學(xué)習(xí)等環(huán)境中洗衣、洗浴、洗漱、保潔、清洗等清潔用水活動(dòng)，除清洗下的灰塵、泥沙、毛發(fā)、纖維、細(xì)小污垢和洗滌清洗化學(xué)物品外，細(xì)菌、油污和難以分離處理的其他雜物含量低?；宜?jīng)過濾、沉淀和消毒后，在避免污垢堆積變質(zhì)、二次污染和產(chǎn)生異味情況下，通過集中收集、適當(dāng)處理，就可回用沖廁。生活中灰水產(chǎn)生時(shí)段與沖廁用水基本同步，這就決定了灰水儲存和調(diào)蓄空間不至于太大，為灰水收集處理、儲存、回用提供了有利條件。與其他再生水回用沖廁模式相比，灰水處理工藝相對簡單，避免了收集、處理、回用需大量改造室內(nèi)外管網(wǎng)和建設(shè)處理站所帶來的投資大、運(yùn)行成本高、維護(hù)困難等制約再生水利用的難題。

2 灰水再利用技術(shù)

根據(jù)不同樓宇灰水和沖廁管網(wǎng)結(jié)構(gòu)、用水情況，設(shè)計(jì)了兩種結(jié)構(gòu)模式：集中處理模式和上沖下模式。

2.1 集中處理模式

根據(jù)不同樓宇內(nèi)洗漱間、衛(wèi)生間結(jié)構(gòu)布局不同，采用兩種集中收集、處理、回用結(jié)構(gòu)流程方案。

2.1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及流程示意圖

方案一：

公共洗漱間、衛(wèi)生間灰水收集、處理、回用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)流程示意圖（如圖1所示）。

圖1 屋面集中收集、回用示意圖

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成：一套相鄰的衛(wèi)生間和洗漱間，從一層至頂層組合為一套系統(tǒng)，采用一套全自動(dòng)灰水集中收集、處理、回用沖廁系統(tǒng)。

方案二：

獨(dú)立衛(wèi)生間、洗漱間灰水收集、處理、回用結(jié)構(gòu)流程示意圖（如圖2和圖3所示）。

圖2 灰水收集示意圖

圖3 灰水回用示意圖

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成：將樓體一側(cè)所有獨(dú)立洗漱間、衛(wèi)生間組合為一套系統(tǒng)，采用一套全自動(dòng)灰水集中收集、處理、回用沖廁系統(tǒng)。

系統(tǒng)流程：室內(nèi)洗漱間洗漱、洗衣、洗浴、保潔廢水→經(jīng)水池、地漏篦子的粗過濾→廢水收集管道→室外過濾、沉淀水箱→室外儲存調(diào)劑水箱（室外水箱內(nèi)含全自動(dòng)過濾、自動(dòng)沉淀排污、自動(dòng)噴淋清洗、自動(dòng)補(bǔ)水、水泵自動(dòng)供水）→灰水回用供水管道→紫外線消毒器→屋面調(diào)劑水箱（內(nèi)含自動(dòng)噴淋、自來水應(yīng)急補(bǔ)水）→經(jīng)管道自壓回送至室內(nèi)各層衛(wèi)生間→供手電一體全自動(dòng)節(jié)水閥沖廁用水，實(shí)現(xiàn)了全程自動(dòng)化控制。

2.1.2 技術(shù)原理

在公共宿舍樓內(nèi)每天會產(chǎn)生一定量的洗漱、洗衣、洗浴、保潔灰水，其污染程度相對較低，利用洗漱間和衛(wèi)生間相鄰的建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，和灰水實(shí)時(shí)產(chǎn)生、沖廁實(shí)時(shí)用水的用水規(guī)律，將本樓洗漱間的灰水經(jīng)管網(wǎng)收集和適當(dāng)快速處理、短暫停留、適量儲存調(diào)劑，實(shí)現(xiàn)灰水隨來、隨處理、隨時(shí)回用相鄰衛(wèi)生間沖廁。

2.1.3 技術(shù)特點(diǎn)

從功能和流程上可劃分為：灰水收集、處理、儲存調(diào)節(jié)、供水（含應(yīng)急補(bǔ)水）、回用沖廁、總控六個(gè)環(huán)節(jié)，以下介紹各環(huán)節(jié)的技術(shù)應(yīng)用和功能特點(diǎn)：

2.1.3.1 灰水收集環(huán)節(jié)

針對學(xué)校等公共洗漱間洗漱池和地漏篦子普遍因過濾流量少、易堵塞、難清掃、易丟失導(dǎo)致的毛發(fā)和稍大件雜物堵塞管道和影響過濾器正常運(yùn)行，設(shè)計(jì)了過水量大、易清掃、易改造安裝，具有防拆卸、防丟失結(jié)構(gòu)功能的新型水池、地漏篦子。將體積相對較大的雜物進(jìn)行過濾攔截，由保潔人員清理，實(shí)施灰水中雜物的粗過濾。

2.1.3.2 灰水處理環(huán)節(jié)

包括自動(dòng)過濾、自動(dòng)排污和自動(dòng)清洗、自動(dòng)消毒三部分。

結(jié)構(gòu)組成：由室外收集過濾水箱和儲存水箱及相應(yīng)功能組件組成。

①收集過濾水箱：水箱內(nèi)設(shè)置有全自動(dòng)過濾器、自動(dòng)清洗器、排污泵、水位信號器。

②儲存水箱：水箱內(nèi)設(shè)置有自動(dòng)清洗器、排污泵、回用水供水泵、水位信號器，水箱外設(shè)置有紫外線自動(dòng)消毒器。

各流程的技術(shù)特點(diǎn)：

①自動(dòng)過濾流程及功能：

結(jié)構(gòu)組成：由過濾器腔體、腔體上部設(shè)置的過濾篦子、設(shè)置在腔體下部安裝在水箱外的自動(dòng)排污閥、篦子上部設(shè)置的自動(dòng)旋轉(zhuǎn)清洗器、清洗器對接的供水電磁閥組成。

技術(shù)特點(diǎn)：全自動(dòng)過濾器安裝在過濾水箱內(nèi)，樓內(nèi)所收集的灰水通過管道從過濾器腔體中部進(jìn)入，利用室內(nèi)外水位壓差，灰水從腔體上部過濾篦子孔向上溢出，流入過濾箱體內(nèi)，篦子所攔截的毛發(fā)雜物被截留在腔體內(nèi)，腔體下部的電動(dòng)排污閥定時(shí)打開將雜物通過管道排入附近的窨井，在排污的同時(shí)清洗器電磁閥打開，向清洗器供水，清洗器兩側(cè)噴水管下方傾斜開設(shè)的噴射孔在自來水水壓下產(chǎn)生的反向推動(dòng)力下，噴水管沿過濾篦子表面自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，對篦子孔洞和表面進(jìn)行沖刷清洗，部分通過孔洞的清洗水對腔體內(nèi)進(jìn)行沖洗，實(shí)現(xiàn)灰水中雜物的自動(dòng)過濾，過濾攔截下的雜物自動(dòng)排出，過濾器篦子和內(nèi)腔的自動(dòng)清洗。

②自動(dòng)排污和自清洗流程及功能：

結(jié)構(gòu)組成：由安裝在過濾水箱和儲存水箱底部的排污泵、水箱內(nèi)上部中間設(shè)置的自動(dòng)噴淋清洗器、清洗器對接的供水電磁閥、水位器組成。

技術(shù)特點(diǎn)：

1）自動(dòng)排污：為了有利于排污，水箱底部設(shè)計(jì)成60度錐底，排污泵安裝在錐底部中間，沉落在錐底板面上的污垢在排污泵工作時(shí)，會隨抽取的水流沿錐度底板面迅速下滑到底部，由排污泵排走，有效地提高了排污效果，減少了排污水量的浪費(fèi)。

2）自動(dòng)清洗：收集的灰水中含有一定量的易粘接在水箱四壁上的污垢，也需及時(shí)清洗，否則也會造成新進(jìn)灰水的二次污染和異味加重。為了清除粘接污垢，在水箱內(nèi)上部中間安裝噴水清洗器，對水箱四壁進(jìn)行定時(shí)噴水沖刷，清洗器噴管兩端傾斜向后開設(shè)垂直噴水口，清洗時(shí)，打開供水電磁閥向清洗噴管供水，在自來水水壓產(chǎn)生的反向推動(dòng)力下，清洗噴水口沿水箱四壁自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，對水箱四壁表面粘接的污垢進(jìn)行噴水沖刷，沖刷下的污垢沉淀到水箱底部，由排污泵排入窨井。

上述自動(dòng)排污和清洗實(shí)施每天二至三次短時(shí)同步排污和清洗，三天一次徹底排空和水箱內(nèi)壁全面清洗，根據(jù)實(shí)際情況可以任意設(shè)定工作次數(shù)和時(shí)間。

③自動(dòng)消毒流程及功能。

結(jié)構(gòu)組成：采用紫外線自動(dòng)消毒器實(shí)施對所收集回用灰水進(jìn)行消毒殺菌，針對不同灰水收集、處理、回用結(jié)構(gòu)模式，采用不同安裝方案。

技術(shù)特點(diǎn)：針對公共環(huán)境灰水水質(zhì)污染程度較低和灰水收集水量、回用水量忽多忽少不穩(wěn)定和隨時(shí)收集、隨時(shí)處理、隨時(shí)回用的特點(diǎn)，采用消毒殺菌速度快、無異味的自動(dòng)清洗紫外線消毒器，對所收集回用的灰水進(jìn)行消毒、殺菌。

消毒器安裝方案：結(jié)合樓層高度、安裝環(huán)境條件和紫外線消毒器安裝要求，實(shí)施兩種安裝方案：一種將消毒器安裝在水泵出水管上；另一種將紫外線消毒器安裝在屋面或室內(nèi)調(diào)劑水箱底部回用沖廁主管道上。

2.1.3.3 回用環(huán)節(jié)

①結(jié)構(gòu)組成：

由室外儲存調(diào)劑水箱內(nèi)回用水供水泵、水位器、自來水補(bǔ)水電磁閥、補(bǔ)水噴淋器、樓內(nèi)頂層或屋面調(diào)劑水箱及箱內(nèi)水位器、自來水補(bǔ)水電磁閥、噴淋清洗器和通往每層衛(wèi)生間灰水沖廁供水管道組成。

②技術(shù)特點(diǎn)：

總控器通過水位器，實(shí)時(shí)檢測調(diào)劑水箱和儲存水箱各自實(shí)時(shí)儲水量，當(dāng)調(diào)劑水箱需要供水，儲存水箱滿足供水條件時(shí)，總控器指令啟動(dòng)供水泵，通過供水管道向調(diào)劑水箱供水。調(diào)劑水箱達(dá)到設(shè)定高水位或儲存水箱水量不足時(shí)，水泵停止工作。

在調(diào)劑水箱需要供水而儲存水箱水位又不滿足供水水位時(shí)，則開啟電磁閥通過清洗器噴水進(jìn)行滿足暫時(shí)用水量的補(bǔ)充，通過水位檢測器檢測水位達(dá)到設(shè)定補(bǔ)水水位后，停止補(bǔ)水，實(shí)時(shí)等待灰水的補(bǔ)充，在保證沖廁用水的前提下，盡量減少自來水的補(bǔ)充量。調(diào)劑水箱底部與通往各層衛(wèi)生間沖廁管道對接，以自流、自壓狀態(tài)向沖廁器具供水。該灰水回用系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)水量監(jiān)測實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)供水、補(bǔ)水，既能滿足沖廁實(shí)時(shí)用水，又能實(shí)現(xiàn)最大程度的減少自來水補(bǔ)水量。

2.1.3.4 應(yīng)急補(bǔ)水環(huán)節(jié)

①結(jié)構(gòu)組成：

由通往頂層調(diào)劑水箱的自來水管和手動(dòng)控制閥門、水箱內(nèi)浮球閥組成。

②技術(shù)特點(diǎn)：

當(dāng)總控或供水系統(tǒng)出現(xiàn)供水故障，在不能及時(shí)修復(fù)或停電時(shí)，手動(dòng)打開應(yīng)急自來水閥門通過水箱內(nèi)浮球閥，向調(diào)劑水箱補(bǔ)充自來水，以應(yīng)急沖廁。另外學(xué)生放假后，可關(guān)閉系統(tǒng)，打開應(yīng)急補(bǔ)水，以便值班人員或少量留宿學(xué)生沖廁用水。

2.1.3.5 沖廁環(huán)節(jié)

針對不同便池結(jié)構(gòu)，安裝相應(yīng)的全自動(dòng)手自一體節(jié)水系列沖廁閥門，該系列沖廁閥，可自動(dòng)檢測、調(diào)控大小水流沖廁實(shí)施器具節(jié)水，有效地提高灰水利用率。

2.1.3.6 總控系統(tǒng)環(huán)節(jié)

①結(jié)構(gòu)組成：總控箱箱體、箱體內(nèi)安裝總控器箱體、多組自來水電磁閥及相應(yīng)管路、供電線路、信號線路、遠(yuǎn)程平臺通信組成。

②技術(shù)特點(diǎn)：灰水收集處理回用全過程所涉及的電控組件、信號，均接入總控箱，由總控器統(tǒng)一管控?？偪仄飨潴w門面板上安裝所有自動(dòng)控制運(yùn)行組件一對一現(xiàn)場故障檢測手動(dòng)按鈕和總控板上各電控運(yùn)行狀態(tài)LED指示燈，以方便現(xiàn)場快速準(zhǔn)確檢測運(yùn)行狀態(tài)、故障點(diǎn)位。

2.1.4 應(yīng)用范圍

該集中處理模式適用于灰水相對較多的所有公共機(jī)構(gòu)宿舍樓宇灰水回用沖廁的節(jié)水項(xiàng)目實(shí)施。

2.2 上沖下模式

根據(jù)不同樓宇內(nèi)可收集灰水水量不同，采用兩種上沖下結(jié)構(gòu)流程方案。

2.2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及流程示意圖（見圖4和圖5）

方案一：（圖4）

圖4 收集上幾層灰水，回用底層沖廁結(jié)構(gòu)流程圖

方案二：（圖5）

圖5 收集上層灰水、回用下層沖廁結(jié)構(gòu)流程圖

系統(tǒng)流程：上幾層或上一層洗漱間洗漱、洗衣、洗浴、保潔廢水→經(jīng)水池、地漏篦子的粗過濾→廢水收集管道→下層過濾器→儲存水箱（水箱內(nèi)含自動(dòng)噴淋清洗、自來水自動(dòng)補(bǔ)水、手動(dòng)應(yīng)急補(bǔ)水）→灰水沖廁供水管道→紫外線消毒器→供手電一體全自動(dòng)節(jié)水閥沖廁用水，實(shí)現(xiàn)了全程自動(dòng)化控制。

上幾層或上一層灰水經(jīng)水池、地漏篦子、收水管道引入下幾層或一層自動(dòng)過濾器、紫外線消毒器、儲存水箱。儲存水箱底部紫外線消毒器對接，另一端與沖廁器具進(jìn)水管道對接。儲水箱內(nèi)的浮球閥與自來水管道對接，清洗器電磁閥與自來水管道對接。

2.2.2 技術(shù)原理

在公共教學(xué)、辦公等樓宇每天都會產(chǎn)生一定量的洗漱、保潔灰水。并且污染程度和雜物含量遠(yuǎn)低于宿舍樓灰水，經(jīng)適當(dāng)?shù)淖詣?dòng)過濾和水箱清洗及消毒即可回用沖廁，但因其每層洗漱間灰水產(chǎn)生量相對較少，為實(shí)施灰水回用節(jié)水和減少投資，采用收集上幾層或上一層灰水，用于下層沖廁，其它樓層采用沖廁器具節(jié)水，即收集上層灰水、用于下層沖廁。

2.2.3 結(jié)構(gòu)組成

上沖下廢水收集、處理回用方案由水池篦子、地漏篦子、收集水橫管、主立管、自動(dòng)過濾器、紫外線消毒器、儲水箱、水位器、電磁閥、浮球閥、清洗器、電控箱組成。

2.2.4 技術(shù)特點(diǎn)

上沖下廢水收集、處理回用方案中所采用的水池篦子、地漏篦子、收集水橫管、主立管、自動(dòng)過濾器、紫外線消毒器、儲水箱、水位器、電磁閥、浮球閥、清洗器、電控箱與集中收集、處理、回用方案中各部器件技術(shù)特點(diǎn)和功能相同。

2.2.5 應(yīng)用范圍

該上沖下模式適用于灰水水量較少的所有公共機(jī)構(gòu)辦公、教學(xué)樓宇的沖廁節(jié)水改造。也可以適用于無法安裝集中處理模式的宿舍樓，實(shí)施灰水回用沖廁節(jié)水。

2.3 解決的問題

該灰水收集、處理、回用系統(tǒng)，在“適當(dāng)處理”上解決了以下三個(gè)方面的處理問題：

①通過采用粗、細(xì)兩級自動(dòng)過濾，有效的解決了灰水中毛發(fā)和雜物堵塞回用水水泵、供水管道、沖廁閥門、單蹲便池出水口和小便池噴水口的問題；

②通過采用對沉淀在水箱底部污垢的自動(dòng)排出、對水箱四壁粘結(jié)污垢的自動(dòng)清洗，有效地避免灰水被二次污染和異味的加重；

③通過采用自動(dòng)消毒，保證用水安全。

3 灰水再利用效益分析

在城鎮(zhèn)生活中，灰水主要產(chǎn)自居住、工作、學(xué)習(xí)的用水場所，場所不同，產(chǎn)生的灰水水量和水質(zhì)也有差別。參照DB41/T385-2014《工業(yè)與城鎮(zhèn)生活用水額定》，人均生活用水定額在每人每天100-150升，大專院校住宿學(xué)生每人每天定額115升。在公共集體宿舍，洗衣、洗浴、洗漱、保潔用水量占總用水量的35%左右，人均月用水量普遍在1-1.5噸；沖廁用水量占總用水量的65%左右，人均月沖廁用水量普遍在2.2-3噸。在辦公、教學(xué)、集體活動(dòng)場所等公共樓宇中，洗漱、保潔用水量占總用水量的15%以下，沖廁用水量占總用水量的85%以上。

目前在公共生活區(qū)域，沖廁大部分采用延時(shí)沖廁閥，灰水全部收集能夠滿足50%左右的原沖廁用水量，不足部分還需自來水補(bǔ)充。如同步采用節(jié)水效果顯著的新型節(jié)水器具，提高灰水利用率，實(shí)施灰水回用和沖廁節(jié)水器相結(jié)合，可達(dá)到?jīng)_廁基本不用自來水的節(jié)水效果。在家庭，因可收集灰水量高于公共場所，所以基本能夠滿足沖廁用水量。因水質(zhì)污染較輕，只需簡單處理，因地制宜隨收隨用，運(yùn)行維成本很低。整套系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行壽命在30年左右，而投資回收周期一般在2-5年。

目前我國大、中院校（不含高中，職教）在校居住學(xué)生人數(shù)約1億人以上，按每生每月可收集1.2噸灰水回用于沖廁，全年按在校十個(gè)月計(jì)算，每年可直接節(jié)約12億噸沖廁用水，同時(shí)減少相同污水排放量，如同步采用灰水和節(jié)水沖廁器具實(shí)施共同節(jié)水、提高灰水利用率，按每生人均月可節(jié)約沖廁用水2.5噸計(jì)算，全年可節(jié)水25億噸同時(shí)減少污水排放25億噸。實(shí)踐已證明，在公共宿舍樓可實(shí)現(xiàn)沖廁不用自來水的顯著節(jié)水效果。在灰水較少的辦公、教學(xué)等公共樓宇，可實(shí)現(xiàn)節(jié)約原沖廁用水60%左右的節(jié)水量。