中水道應(yīng)用——建筑給排水的發(fā)展趨勢(shì)
摘要：介紹了國(guó)內(nèi)外中水處理技術(shù)、 應(yīng)用 方式、水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、費(fèi)用 分析 等，并提出筆者的看法。
關(guān)鍵詞：中水 污水回用
0 概述
在人類即將步入21世紀(jì)的時(shí)候，當(dāng)今世界卻有80個(gè)國(guó)家，約20多億人口面臨淡水資源危機(jī)，其中26個(gè)國(guó)家的3億多人正生活在缺水狀態(tài)中。預(yù)計(jì)到2010年，還將增加8個(gè)國(guó)家，缺水已成為一個(gè)世界性的 問(wèn)題 。節(jié)水是緩解這一問(wèn)題較現(xiàn)實(shí)的辦法，而污水回用是一條有效的節(jié)水途徑。采用建筑中水系統(tǒng)，使污水處理后回用，有著雙重意義既可減少污染，又可增加可利用的水資源，有明顯的 社會(huì) 效益和 經(jīng)濟(jì) 效益。因此在建筑逐步向綠色生態(tài)建筑 發(fā)展 的同時(shí)，建筑中水系統(tǒng)成為建筑給排水的一個(gè)發(fā)展方向。
不少國(guó)家已著手建筑中水道系統(tǒng)的 研究 和實(shí)施，各國(guó)根據(jù)自己區(qū)域特點(diǎn)確定出適合其國(guó)情的中水回用技術(shù)。早在1926年，美國(guó)亞利桑那州的Crand Canyon國(guó)家公園將處理過(guò)的廢水回用于沖廁所、草地噴水、冷卻水和鍋爐給水。1960年科羅拉多州修建了一套中水回用系統(tǒng)提供高爾夫球場(chǎng)、公園、高速公路等的景觀用水。美國(guó)在1975年的中水利用量占總?cè)∷康?8.7%，并以每年4%～5%遞增。1977年，佛羅里達(dá)州建成一套200km長(zhǎng)的中水系統(tǒng)為公園、高爾夫球場(chǎng)、校園、住宅區(qū)草地、冷卻塔提供水源[1]。 目前 哥倫比亞城有1/3經(jīng)生物處理的城市污水回用作為城市雜用水;加利福尼亞州約有200余座中水工程，城市污水回用中水量占污水總量的31%。南非溫得和克市已建成處理能力為450m3/d的污水回用作中水的系統(tǒng)。印度孟買已建成7座處理能力為150m3/d～250m3/d的中水工程，用于補(bǔ)充空調(diào)冷卻用水[2]。英國(guó)需用淡水量以每年2.5%的比例增長(zhǎng)，其給水量的1/3不得不取自含有污水處理后排放河流的河段。前聯(lián)邦德國(guó)70年代時(shí)的地面水污染較為嚴(yán)重，所取河灘滲濾水和人工地下水都是地面水經(jīng)過(guò)不同處理后，再經(jīng)滲濾和回灌地下的。這說(shuō)明英、德兩國(guó)的污水回用是客觀存在的[3]。日本在1989年有844套中水設(shè)施，東京市就有日處理量約為200m3的中水系統(tǒng)建筑物60余座。我國(guó)北京市目前已建成首都機(jī)場(chǎng)、 中國(guó) 國(guó)際貿(mào)易中心、清華浴池等幾十項(xiàng)中水工程，總設(shè)計(jì)能力約3 000m3/d。大連、天津、青島、太原、深圳等城市也先后建成一系列中水工程。《北京市中水設(shè)施建設(shè)管理試行辦法》規(guī)定：新建的面積20 000m2以上的旅館、飯店、公寓等;新建的面積30 000m2以上的機(jī)關(guān)、科研單位、大專院校、大型文化 體育 建筑等;按規(guī)定應(yīng)配套建設(shè)中水設(shè)施的住宅小區(qū)、集中建設(shè)區(qū)等都應(yīng)配套建設(shè)中水設(shè)施，現(xiàn)有建筑屬前兩項(xiàng)的可根據(jù)條件逐步配建中水設(shè)施。
1 中水水源及用途
中水水源可取自生活污水和冷卻水，一般可按下列順序取舍：冷卻水→沐浴排水→盥洗排水→洗衣排水→廚房排水→廁所排水。 醫(yī)院 污水不宜用作中水水源。中水水源可分為3類[4]：A 不含廚、廁排水，以冷卻水、雨水、洗浴水為主的優(yōu)質(zhì)雜排水;B 含廚房排水的雜排水;C 雜排水+廁所排水。
全世界人均用水量約為100L/d。加拿大埃德蒙頓市1994年人均用水量為434L/d，漏水率為4.8%;新加坡1994年人均用水量為135L/d，比1993年增加6.5%，漏水率為8%;1981年日本東京都人均用水量為250L/d，千葉縣人均用水量為205L/d;廣州市1997年為350L/d[5～6]。根據(jù)不同的處理程度、出水指標(biāo)和各用途的用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，中水可作不同的用途，見(jiàn)表1。中水的最大用途是沖洗廁所，占使用量的90%以上。以東京都為例，沖廁用水為90.6%，冷卻用水為3.0%，消防用水為2.4%，洗車用水為1.2%，清掃用水為1.2%，綠化用水為0.7%，其它0.9%。
表 1 各種用途用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)
| 用 途 | 沖洗廁所 | 空調(diào)冷卻 | 洗車、消防 | 灑 水 |
北京中水 水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) |
||||
| 國(guó) 家 | 美國(guó) | 日本 | 美國(guó) | 日本 | 美國(guó) | 日本 | 美國(guó) | 日本 | |
| 濁度/NTU | 20 | ＜5～30 | 10 | ＜10 | 10 | ＜5～15 | 20 | ＜5～25 | — |
| pH | — | 5.8～9.0 | — | 5.8～9.0 | — | 5.8～9.0 | — | 5.8～9.0 | 6.5～9.0 |
| CODCr/mg/L | — | ＜20～60 | — | ＜20～60 | — | ＜20～60 | — | ＜20～60 | 50 |
| 余氯/mg/L | — | — | — | — | — | ＞0.2 | — | ＞0.2 | 管網(wǎng)末端＞0.2 |
| 硬度/(以CaCO3計(jì))mg/L | — | ＜300～500 | 300 | ＜300 | — | ＜200～500 | — | ＜300～500 | — |
| 懸浮物/mg/L | 10 | ||||||||
| 蒸發(fā)殘?jiān)?mg/L | — | ＜500～1 000 | 800 | ＜300 | 500 | ＜500 | — | ＜1 000 | — |
| 氨氮/mg/L | — | ＜20 | — | ＜20 | — | ＜10 | — | ＜10 | — |
| ABS/mg/L | ＜1 | ＜2 | ＜1 | ＜1 | ＜1 | ＜1 | ＜1 | ＜1～2 | ＜2 |
| 大腸桿菌/個(gè)/L | — | 0～1 | — | — | — | 0～1 | — | 0～1 | ＜3 |
| 細(xì)菌總數(shù)/個(gè)/mL | — | ＜100 | — | — | — | — | — | — | ＜100 |
| BOD5/mg/L | — | ＜10～20 | — | ＜10 | — | ＜10 | 8 | ＜10 | ＜10 |
| 色度/度 | 40 | ＜10～50 | 30 | 無(wú)不快感 | 30 | ＜20～30 | 30 | ＜20～50 | ＜40 |
|
注：嗅除北京中水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為無(wú)不快感外，其他各種用途用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)皆為無(wú)異臭味。2 處理工藝流程與水質(zhì)
中水原水水質(zhì)不同，處理流程也不一樣。我國(guó)一般采用以下幾種中水處理流程［7］： 表 2 日本中水處理利用實(shí)例 |
| 單位名稱 | 中水用途 | 原水水質(zhì) | 處理量/m3/d | 處理流程 | 出水水質(zhì) |
| 東京 工業(yè) 大學(xué)長(zhǎng)津田地區(qū) |
研究用水 沖廁用水 |
生活雜排水pH 7.7，SS 250，BOD 200，COD 150，硬度614，氨氮19 | 1 200 | 原水→活性污泥→生化脫氮→混凝沉淀→砂濾→活性炭吸附 | |
| 栗田工業(yè)會(huì)社大樓 | 沖廁用水 |
冷卻水pH 7.7～8.1 BOD 33～84 電導(dǎo)率390～840 |
100 | 原水→快濾→消毒 |
pH 5.8～8.0 BOD 20～60 電導(dǎo)率 ＜823 |
| A制造會(huì)社總部大樓 | 沖廁用水 | 生活雜排水BOD 200，COD 150，SS 250 | 140 | 原水→油水分離→旋轉(zhuǎn)圓盤→快濾→活性炭吸附 | BOD 5，COD 5，SS 1 |
| 日本住宅公寓芝山住宅區(qū) |
沖廁用水 垃圾箱 沖洗用水 |
生活雜排水 | 最大161 | 原水→活性污泥→混凝沉淀→砂濾→臭氧處理→活性炭吸附 | pH 5.8～8.6，BOD 10，COD 20，SS 5 |
| 神戶制鋼所機(jī)械研究所化學(xué)部門研究樓 |
試驗(yàn)用水 冷卻水 |
研究樓排水 | 140 |
試驗(yàn)用水→中和→混凝沉淀→反滲透→活性炭吸附→再利用 冷卻水→砂濾→再利用 |
pH 6.7，電導(dǎo)率 65，COD ＜0.5，TDS 49，Ca 6.8，Mg 1.8，Cl- 15.9 |
| 橫兵國(guó)立大學(xué) |
沖廁用水 冷卻水 |
試驗(yàn)排水BOD 20，COD 20，SS 20 | 500 | 原水→過(guò)濾→調(diào)節(jié)pH→混凝沉淀→2次過(guò)濾→活性炭吸附→臭氧殺菌 |
BOD ＜5 COD ＜5 SS ＜5 |
| 大阪市公園局 | 二級(jí)出水 | 城市環(huán)境用水 | 10 000 | 二級(jí)出水→快濾→去除ABS→消毒 | |
| 東京都中央市場(chǎng) |
芝浦處理廠 二級(jí)出水 |
清掃 水池 洗車 冷卻水 |
150 | 二級(jí)出水→過(guò)濾 |
|
注：表2、表3中SS、COD、BOD、TDS、Cl-、各種金屬含量、硬度、氨氮含量的單位是mg/L；電導(dǎo)率的單位是μS/cm；大腸桿菌的單位是個(gè)/L。
表 3 中國(guó)中水處理利用實(shí)例 |
| 單位名稱 | 中水用途 | 原水水質(zhì) | 處理量/m3/d | 處理流程 | 出水水質(zhì) |
| 北京結(jié)核病醫(yī)院 | 沖廁所、綠化、洗車、景觀、施工用水 | 二級(jí)處理出水COD 40～50，BOD 10～20，SS 30～40，氨氮 4～10，余氯 6～8，大腸桿菌＜500 | 200 | 二級(jí)出水→調(diào)節(jié)池→管道反應(yīng)器→平流沉淀池→過(guò)濾→消毒 | COD 12～28，BOD 1.6～16，余氯 0.8～2，大腸桿菌＜5 |
| 首都機(jī)場(chǎng) | 沖廁所、綠化 | 二級(jí)處理出水COD 24.1，BOD 9.7，SS 18.7 | 960 | 二級(jí)出水→調(diào)節(jié)池→管道反應(yīng)器(消毒)→平流沉淀池→過(guò)濾→消毒 | COD 12，BOD 1.1，SS 4.5 |
| 北京市勁松賓館 | 沖廁所、綠化、景觀、噴泉 | 浴室賓館淋浴水COD 33～103，BOD 50～80，ABS 1～2.7，大腸菌2 500，油脂 20.5～33.5，SS 200～318 | 120 | 原水→曝氣調(diào)節(jié)池→一級(jí)接觸氧化→二級(jí)接觸氧化→纖維球過(guò)濾 | 余氯 0.5～1，COD 1～20，BOD 0.75～10，ABS 0.08～1，大腸桿菌＜3，油脂 0.3～1，SS＜5 |
| 北京市萬(wàn)泉公寓 | 沖廁所、綠化、洗車 | 洗浴水COD 150，BOD 80，SS 60 | 120 | 原水→調(diào)節(jié)池→接觸氧化→沉淀→過(guò)濾→消毒 | COD＜50，BOD＜10，SS＜10 |
| 北京市亞洲大酒店 | 沖廁所、綠化、洗車、景觀 | 洗浴水COD 150，BOD 80，SS 60 | 120 | 原水→格柵→調(diào)節(jié)池→混凝過(guò)濾→生物活性炭→消毒 | 出水達(dá)北京市規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn) |
| 國(guó)際服務(wù)中心 | 沖廁所、綠化、洗車 | SS 100～150，BOD 100～150 | 1 500 | 原水→調(diào)節(jié)池→曝氣池→混凝沉淀→砂濾→活性炭吸附→消毒 | SS＜5，BOD＜5，余氯＜1 |
|
3 中水的回用方式
3.1 單獨(dú)循環(huán)方式 |
4 中水供水方式
中水的供水方式由建筑物高度、室外中水配水管網(wǎng)的可靠壓力、室內(nèi)管網(wǎng)所需壓力等因素決定，一般可分為以下幾種。
4.1 簡(jiǎn)單的供水方式
當(dāng)室外中水配水管網(wǎng)所具有的可靠水壓大于室內(nèi)中水系統(tǒng)所需總水壓時(shí)，可采用不另設(shè)泵和水箱中水供水方式。這種方式具有設(shè)備少、維護(hù)簡(jiǎn)單、投資少的優(yōu)點(diǎn)。其水平干管可布置在首層地下、地溝內(nèi)或地下室天花板下，也可布置在最高層的天花板下、吊頂內(nèi)或技術(shù)層中。
4.2 單設(shè)屋頂水箱的中水供水方式
當(dāng)室外中水配水管網(wǎng)的水壓大部分時(shí)間可滿足室內(nèi)中水系統(tǒng)所需水壓，只是在某一用水高峰時(shí)間不能保證室內(nèi)供水時(shí)，可采用單設(shè)屋頂水箱的中水供水方式。當(dāng)室外中水配水管網(wǎng)壓力較大時(shí)，可供水給樓內(nèi)用戶和水箱;當(dāng)水壓下降時(shí)，高層的用戶可由水箱供給中水，該方式的水平干管一般為下行敷設(shè)。
4.3 設(shè)置水泵和屋頂水箱的供水方式
當(dāng)室外管網(wǎng)水壓低于室內(nèi)所需水壓時(shí)，靠水泵抽水到屋頂水箱(見(jiàn)圖1)。
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圖1 設(shè)水泵和水箱供水方式
4.4 分區(qū)供水方式 |
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圖2 分區(qū)供水方式 5 經(jīng)濟(jì) 性 分析
污水處理作為中水原水，無(wú)疑增加了處理設(shè)施建設(shè)費(fèi)、運(yùn)行費(fèi)和管道鋪設(shè)費(fèi)。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，中水回用在經(jīng)濟(jì)方面具有以下的優(yōu)越性： 6 結(jié)語(yǔ)
(1)中水道技術(shù)是污水資源化綜合利用技術(shù)。在我國(guó)由于多方面原因，尚未得到普遍推廣 應(yīng)用 ，應(yīng)從立法、政策、宣傳等方面加以解決。 參考 文獻(xiàn)
1 Metcalf,Eddy.Wastewater Engineering. Third Edition.USA:McGRAW-HILL International Editions,1991. 1137～1139 |
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