中水回用及在高層建筑回用工程實例

劉 笑 劉園園

內蒙古工業大學土木工程學院 呼和浩特 010050

1.引言

水資源是人類生產、生活中必不可少的自然資源。隨著社會經濟的發展，人類對水的需求越來越大，加之用水的不合理性等，導致了水資源的缺乏和水環境質量的惡化。目前我國水資源危機日益嚴重，并且已經阻礙了經濟社會的發展。因此，為了解決城市缺水問題，我們應該加大節水力度，在治理水污染的同時，合理利用污水資源，充分提高污水回用率，來實現城市水資源的可持續的循環利用。

中水亦可稱作“再生水”或“再生利用水”。我們平時的飲用水被稱為上水，生活污水或工業、醫療等廢水被稱作下水，而中水就是介于這兩種水質之間，是將城市污廢水或者居民生活中產生的雜排水通過某種方法進行處理，使處理后的水達到規定的水質標準，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應用實例

廈門市三面臨海，卻是個淡水資源極度缺乏的城市，人均占有量僅947立方米，是全國人均占有量的1/3，廈門市主要水源來自九龍江北溪，引水管全長40km，日飲水量約100萬立方米[1]，廈門市的發展受到淡水資源的限制，因此，應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、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，1～6層為裙房，主要功能為商業餐飲，6層以上分為E、F兩座塔樓，其中E座高119.2m，F座高139.2m。

2.2 中水系統設計

本工程的供水水源為城市自來水。中水供應系統向本建筑全部衛生間供水。以公共衛生間內的手盆水、公共浴室排水、冷卻塔排水等作為中水原水，經過處理后的中水回用于公共衛生間內大小便器的沖洗以及車庫地面的沖洗補水等地方。本建筑內污廢水量約732.6m3/d，按供水量的90%計。其中用于中水原水量約139.7m3/d。因此，實際日排放量為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，此部分耗水量為440m3/d。設計的室內污水和廢水進行分流排除，公共衛生間的一部分廢水作為中水原水循環至中水機房進行回收；對于衛生間的生活污廢水，設計為專用的通氣管排水系統進行排水；首層以下排水單獨排出室外。

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

中水回用系統用水量明細表詳見表1、表2。

2.3 中水回用工藝流程

2.3.1 工藝設計依據

本工程將中水處理站設在地下二層，需要處理的水量：中水原水平均日收集水量139.7m3/d，中水設備日處理時間取12h/d，平均時處理水量為11.6m3/h。因此，設計取設備處理規模為12m3/h。中水水質標準：符合《城市雜用水水質標準》（GB/T 18920-2002），其中濁度、溶解性總固體、BOD5、氨氮按嚴標準取值。

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，實現水資源的完全循環利用，但是這種工藝投資高且工藝復雜；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、沖洗車庫地面用水等地方，后者應用較為普遍。中水處理有多種不同的工藝，處理時應該綜合考慮中水原水的水量、水質、以及處理水回用部位等因素。在實際應用中，根據原水水質不同，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。中水原水首先經過格柵和曝氣調節池進行預處理，去除污水中的雜質并且均勻水質；然后經過毛發收集器，由一級提升泵到達中水一體化設備，再由二級提升泵依次達到石英砂過濾器、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生間供水。此外，設計的中水處理工藝中還應用了鼓風曝氣機進行曝氣，增加足夠的溶解氧，使氧氣在液體中被充分攪拌和溶解，達到阻止液體中的懸浮物下沉的效果；濾池反沖洗設備用于攔截水中的雜質，去除水中的顆粒物等雜質，以達到凈化水質的效果。

處理后的中水水質應符合《城市污水再生利用城市雜用水標準》GB/T18920或《城市污水再生利用景觀環境用水水質》GB/T18921的規定。[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算表

圖1 中水回用工藝流程圖

2.4 雨水利用系統

2.4.1 建筑屋面雨水排水量

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

其中暴雨強度公式為：

雨水量公式為：Q=ΨqF

室外雨水管道設計重現期P=2年；室外雨水管道設計降雨歷時T=15分鐘；室外綜合徑流系數Ψ=0.65。

由以上公式計算所得雨水量約為597.3L/s。

2.4.2 雨水利用標準及利用方式

（1）雨水利用標準：重現期1年的雨水進行利用，不排入市政管網，超出的雨量排入市政管網。設計年降雨厚度1，255.1mm，平均年降雨次數121.6次。

（2）雨水利用采用回收利用方式。

①收集量和回用量：根據本工程的用地現狀和投資情況，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，處理后的雨水進入中水清水池，用于車庫沖洗和衛生間沖廁，用水量約89.1m3/d。

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

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

④工藝流程：由設于雨水收集池內的潛水泵進入地下二層的雨水處理機房。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，屋面雨水經過棄流池棄流初期雨水后，收集到雨水蓄水池，經砂濾和活性炭過濾器過濾，達到中水水質標準后，進入與中水共用的雨水蓄水池，用于中水系統供水或用于樓內車庫沖洗及衛生間沖廁。雨水處理設備間歇運行，在有雨水時，運行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

施工完成之后對設備進行了調試，設備可以正常運行，并且出水水質可以達到規范要求的水質標準。建筑的中水回用經濟性主要受到當地水價的影響，水價越高，則建筑中水回用系統的經濟效益越高，設備的投資回收期越短。廈門市現行一般商業用水水價為1.8元/噸（不包含污水處理費用），商業用水污水處理費為1.2元/噸，即總的水費價格為3.0元/噸。本工程設計的中水回用系統的全年回用水量為54，180.6噸，則本建筑的中水回用系統全年可以節約用水費用為：

3.結論

該工程的中水回用系統自運行以來，水質相對穩定，符合相關規定，可以達到預期效果。目前在我國中水回用技術的應用不是很廣泛，這主要是受到水價的影響，由于我國水價定位相對較低，導致了中水回用技術推廣受到一定的阻礙，另外，中水回用系統的投資回收年限較長，但是我們不能只著眼于短期效益，更應該注重長遠效益。建筑的中水回用有著非常廣闊的應用前景，它可以降低我們對用水資源的開發和利用，并且可以降低因用水不當或排水不當而造成的水污染和水環境污染的問題，更可以減少治理污染環境的投資。一套設計和運作良好的中水回用系統可以帶來不可估量的效益，因此應該大力鼓勵中水回用。

[1]涂長先,關于廈門的中水回用[J],福建建設科技,2006,2:61-61.

[2]宋磊,建筑中水安全利用研究[D],北京:清華大學,2009.

[3]水利部水利水電規劃設計總院,《中水回用質量標準》[S],重慶市水利局,2004.