北方家庭中水再利用系統(tǒng)研究

摘 要：家庭生活污水回用將成為未來(lái)家庭節(jié)水設(shè)備建設(shè)的目標(biāo)，也必將成為一種趨勢(shì)。研究一款處理方式靈話、設(shè)備簡(jiǎn)單，輸配水管線短，安裝運(yùn)行費(fèi)用低的家庭中水的處理設(shè)備可以擴(kuò)展中水使用的范圍，家庭中水的利用是符合我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展還不太完善的初級(jí)階段，這一技術(shù)的廣泛推廣，可以節(jié)約水資源。減少城市排水系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，控制水污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，具有良好的社會(huì)效益、環(huán)境效益和顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：中水；利用；節(jié)水；處理設(shè)備

1 系統(tǒng)概況

1.1 工作原理

1.1.1 中水定義

中水回用水質(zhì)按國(guó)家CJ/T48-99《生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》要求其濁度≤10；色度≤30；PH值≤6.5-9.0；BOD≤10ppm；COD≤50ppm；總大腸菌群≤3個(gè)，如果僅考慮沖洗地面、馬桶，其中水回用水質(zhì)將重新界定，以便為北方地區(qū)家庭中水再利用系統(tǒng)研制提供依據(jù)。

1.1.2 工作原理

本裝置針對(duì)北方地區(qū)家庭用水特點(diǎn)由洗浴水收集裝置、洗衣機(jī)下水收集裝置、洗菜盆下水收集裝置并附加中水、污水兩位轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)組成中水收集系統(tǒng)，將分離后的中水通過(guò)預(yù)埋在建筑中的管道引導(dǎo)到儲(chǔ)水箱內(nèi)（污水直接從原下水管道排出），儲(chǔ)水箱內(nèi)設(shè)手工加壓裝置、溢流裝置和單向閥，該儲(chǔ)水箱具有水位提升、多余水溢流、阻止中水回灌及系統(tǒng)內(nèi)部清洗防止反味等功能，中水完成存儲(chǔ)后同座便連通，當(dāng)座便器需要工作時(shí)沖水閥開(kāi)啟，完成沖洗工作。其工作流程為：中水、污水分離→中水收集→有壓水儲(chǔ)存→沖廁所。工作原理圖詳見(jiàn)圖1。

圖1家庭中水再利用系統(tǒng)示意圖

工作流程圖詳見(jiàn)圖2。

1.2 主要組件

1.2.1 簡(jiǎn)單過(guò)濾

是通過(guò)在進(jìn)水口（地漏）處設(shè)置一層紗濾層過(guò)濾掉較大顆粒的固體雜質(zhì)，以防止大的顆粒雜質(zhì)沉淀到集水箱的底部引起臭味跟堵塞出水口。

1.2.2 兩位轉(zhuǎn)換器

主要用中水和污水分離。見(jiàn)圖3。

1.2.3 中水收集管道

本裝置主要收集普通居民住宅內(nèi)部淋浴廢水等，通過(guò)衛(wèi)生間內(nèi)的地漏利用重力流的方式收集到一特定的集水箱內(nèi)。

1.2.4 儲(chǔ)水箱體積

水箱體積設(shè)計(jì)：本套裝置中占地面積最大的就是水箱（見(jiàn)圖4），按照建筑中水設(shè)計(jì)規(guī)范GB/50336-2003說(shuō)明3.1中建筑物中水水源中給出的住宅沖廁用水量為32～40（L/人·d），每戶家庭按4人計(jì)算，即每戶家庭一天用水量Q=4×33L=132L。

容器的總體積V=1.2×0.6×0.4=0.288m3=288L可滿足全家一天水量要求。

1.2.5 人工加壓

在集水箱內(nèi)設(shè)計(jì)活塞式加壓器及儲(chǔ)能罐，加壓器工作時(shí)將貯水箱內(nèi)收集到的中水輸送至儲(chǔ)能罐內(nèi)，儲(chǔ)能罐內(nèi)空氣被壓縮，形成有壓水，打開(kāi)沖洗閥門(mén)即可進(jìn)行沖洗側(cè)所（見(jiàn)圖5）。

1.2.6 裝置附件

主要包括有管件、溢流閥、沖洗閥、止回閥等，其作用如下：

管件：采用PVC塑料管。連接加壓裝置和溢流管的管徑為DN25，連接地漏的進(jìn)水管管徑為DN32，泄空管徑為DN40（見(jiàn)圖6）。

沖洗閥：用于沖洗大便器，采用腳踩式?jīng)_洗閥，方便衛(wèi)生。

溢流閥：用于中水過(guò)多后的溢流。

止回閥：保持管道內(nèi)的壓力，以防止水倒流

泄水閥：排出水箱內(nèi)的沉淀物，清空水箱中的水，同時(shí)對(duì)管道起到?jīng)_刷的作用，可排出集水箱內(nèi)不用的水，防止水箱中水過(guò)久而發(fā)臭（見(jiàn)圖7）。

防水措施：正常的衛(wèi)生間防水措施，即防水砂漿層、瀝青防水層。水箱、管件銜接處嚴(yán)格防漏（見(jiàn)圖8）。

2 家庭中水再利用系統(tǒng)的應(yīng)用前景

2.1 中國(guó)城市用水的基本情況

《中國(guó)可持續(xù)發(fā)展水資源戰(zhàn)略研究綜合報(bào)告》指出，新中國(guó)成立50年來(lái)，伴隨城市化進(jìn)程在不同階段的特征，城市水資源的開(kāi)發(fā)利用由單純開(kāi)源逐步轉(zhuǎn)向重視節(jié)流和治污，先后經(jīng)歷了“開(kāi)源為主，提倡節(jié)水”，“開(kāi)源與節(jié)流并重”和“開(kāi)源、節(jié)流與治污并重”等幾次戰(zhàn)略性調(diào)整。1997年我國(guó)城市化水平30%，城市人口3.7億。預(yù)計(jì)21世紀(jì)中葉以前，我國(guó)城市化水平將可能達(dá)到60%，城市人口將增加到9.6億左右，水資源的供需矛盾將進(jìn)一步加劇，水質(zhì)保護(hù)的難度也將進(jìn)一步加大。為此，建議進(jìn)一步明確節(jié)流和治污的必要性，以“節(jié)流優(yōu)先，治污為本，多渠道開(kāi)源”作為城市水資源可持續(xù)利用的新戰(zhàn)略，以促進(jìn)城市水系統(tǒng)的良性循環(huán)。水資源困乏區(qū)域分部區(qū)域分布見(jiàn)圖9。

圖9 水資源困乏區(qū)域分部區(qū)域分布圖

家庭中水利用是“節(jié)流優(yōu)先，治污為本，多渠道開(kāi)源”具體體現(xiàn)，具有良好的發(fā)展前景。家庭生活污水回用將成為未來(lái)家庭節(jié)水設(shè)備建設(shè)的目標(biāo)，也必將成為一種趨勢(shì)。而對(duì)于發(fā)展中國(guó)家的中國(guó)來(lái)說(shuō)，家庭中水的回用不僅可以緩解城市給水管網(wǎng)的供水壓力、減少污水的排放量，從而減輕污水處理廠處理污水的負(fù)擔(dān)。同時(shí)可有效減少家庭的水費(fèi)開(kāi)支，具有多重現(xiàn)實(shí)作用。這對(duì)與國(guó)家提出的節(jié)能減排政策具有重大的意義，應(yīng)用前景廣闊。

2.2 社會(huì)效益

城市家庭日常生活中的洗滌用水（主要包括洗衣服、洗菜等用水），其排放量占生活污水排放量的75%-80%。而另一方面，大多數(shù)城市在城市綠化、道路路面噴灑用水、汽車(chē)沖洗、廁所沖洗用水、消防用水等方面都是用的自來(lái)水， 僅沖廁一項(xiàng)，我國(guó)每年就消耗大約 100多億立方米自來(lái)水，這相當(dāng)于50座中型城市的年自來(lái)水用量！事實(shí)上，并非所有用水場(chǎng)合都需要優(yōu)質(zhì)水，而只須滿足一定的水質(zhì)要求即可。以生活用水為例，有相當(dāng)一部分不需要與人體直接接觸的生活雜用水并不需要太高的水質(zhì)要求。如果將城市生活污水在原有處理工藝的基礎(chǔ)上，進(jìn)行深度處理，使其符合一定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，然后回用于對(duì)水質(zhì)要求不高、需求量又很大的行業(yè)，如工業(yè)冷、園林綠化、汽車(chē)沖洗、居民生活雜用等，既可以節(jié)省大量的潔凈水，緩解了城市用水的供需矛盾，又可以減少排污，實(shí)現(xiàn)污水資源化，在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境效益方面都具有現(xiàn)實(shí)和長(zhǎng)遠(yuǎn)意義。可見(jiàn)對(duì)缺水城市來(lái)說(shuō)，這種水源是一筆寶貴財(cái)富。這種潛力的開(kāi)發(fā)非常值得。

本裝置一經(jīng)廣泛推廣使用，將可以有效節(jié)約寶貴的自來(lái)水資源，緩和城市水的供需矛盾，減少城市污水排放，降低城市給、排水系統(tǒng)以及污水處理廠運(yùn)行的負(fù)擔(dān)。同時(shí)有利于培養(yǎng)國(guó)民的節(jié)約意識(shí)和環(huán)保意識(shí)，改變水消費(fèi)模式，對(duì)建設(shè)節(jié)約型社會(huì)和保護(hù)生態(tài)環(huán)境將產(chǎn)生積極的作用。

2.3 經(jīng)濟(jì)效益

以天津大學(xué)《北方某城市居民生活用水現(xiàn)狀的調(diào)研分析》中調(diào)查結(jié)果為依據(jù)

表 1 20世紀(jì)80年代居住區(qū)人均居住生活用水統(tǒng)計(jì)

表 2 20世紀(jì)90年代居住區(qū)人均居住生活用水統(tǒng)計(jì)

三口之家，每人每天沖廁用水合計(jì)在78L，每戶每天沖廁用水在234L.本家庭中水回用裝置集水箱可有效收集水量大約117L，假設(shè)每天收集到的中水全部用完，一個(gè)月30天可收集到大約3510L水，一年365天42705L水。如果按照北方市目前生活用水水價(jià)2.60元/立方米來(lái)計(jì)算，即每戶每年可省下用于沖洗大便器的水費(fèi)111.03元。如果按照本裝置使用年限為20年計(jì)算，可省下2220.66元。以50萬(wàn)人口的城市中80%的家庭使用中水為例計(jì)算，每天可節(jié)省用于沖洗廁所的自來(lái)水約58500立方米，每個(gè)月即1755000立方米，這對(duì)于城市自來(lái)水廠是一個(gè)不小的數(shù)字，對(duì)于水資源緊缺的地區(qū)具有重大意義。可同時(shí)減少城市對(duì)市政給水和排水管網(wǎng)建設(shè)的投資。

3 結(jié)束語(yǔ)

中水回用是任重而道遠(yuǎn)的環(huán)保事業(yè)，由于一些人對(duì)中水回用事業(yè)缺乏學(xué)習(xí)與認(rèn)知，總認(rèn)為中水回用就是污水處理，他們自然會(huì)將污水處理的全部費(fèi)用強(qiáng)加到中水回用項(xiàng)目上，尤其是在目前水資源價(jià)格與價(jià)值嚴(yán)重背離的福利型供水模式下；從而在被一些人捧為逃避中水回用之借口的同時(shí)，也挫傷了一部分人主動(dòng)使用中水的熱情與信心。其實(shí)中水回用與污水處理是二個(gè)相對(duì)獨(dú)立的過(guò)程。中水回用是以達(dá)標(biāo)排放水作為水源，以再利用為目的；而并不需要將全部污水一次處理到中水回用標(biāo)準(zhǔn)，其處理的水量決定其回用的水量；目前，國(guó)內(nèi)一般回用水量達(dá)到總排污水量的30%-50%左右，國(guó)外先進(jìn)國(guó)家已經(jīng)達(dá)到80%以上；中水回用不僅能提高水資源的利用效率、節(jié)約寶貴的清潔水資源。家庭中水的處理方式靈話、設(shè)備簡(jiǎn)單，輸配水管線短，安裝運(yùn)行費(fèi)用低，還可以增加深度處理直接用于家庭的沐浴以及洗滌等除直接飲用以外的家庭用水，擴(kuò)展了使用的范圍、家庭中水的利用是符合我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展還不太完善的初級(jí)階段，這一技術(shù)的廣泛推廣，可以節(jié)約水資源，減少城市排水系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，控制水污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，具有良好的社會(huì)效益、環(huán)境效益和顯著的經(jīng)濟(jì)效益，家庭中水回用實(shí)現(xiàn)了水資的多次重復(fù)利用，極大地節(jié)約了水資源，從而增強(qiáng)水資源對(duì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)的保障作用，為經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)的持續(xù)發(fā)展拓展空間，中水回用也實(shí)現(xiàn)污水資源化，是日前解決節(jié)水治污兩大問(wèn)題的最有效的途徑，在水資嚴(yán)重短缺的當(dāng)今社會(huì)具有重要意義。

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