城市公共機構系統節水技術研究

徐富民

（西安匯豐節水管理工程有限公司，西安 710061）

當前，我國水資源形勢依然十分嚴峻，用水效率仍然不高，存在的主要問題為：一是節水制度建設有待完善；二是節水內生動力不足；三是節水技術標準水平有待提升。強制性的節水產品技術標準體系還不完善，節水產品和設施質量良莠不齊，節水社會服務體系尚未形成。全民節水理念意識還不強。為了全面建設節水型社會，人們必須從制度、行動、機制三個方面全面推進城市節水型單位建設。

城市節水型單位建設的重點是公共機構，高校是重點，西安市人數最多的公共機構為高校。據統計，西安市各類高校數量在全國僅次于北京，在全國排第二位，包括民營院校，西安高校有近70所，在校學生120多萬人。高校是城市人口最密集的公共機構，也是城市最大的用水大戶。據初步統計，西安市公共機構日用水量占全市用水量的30%左右，是城市的用水大戶，初步估算，西安市公共機構的用水總量接近居民的用水總量。據西安市自來水公司2015年的統計數據，西安市的日均用水總量平均在110萬m3，而某知名高校人數3萬多人，人數大約是西安市總人口的0.4%，日用水量卻在3萬m3，占西安市總用數量的2.7%。高校是城市用水不折不扣的大戶，由于高校無法精確計量收費，人均耗水量是居民人均用水量的3～5倍[1-2]。

西安市區耗水工業企業不多，城市節水的核心和重點是城市工公共機構節水。推行階梯水價對于城市居民節約用水很有效果，但是對于城市公共機構無法落實經濟責任，所以制定一套系統的城市公共機構節水方案，并在城市公共機構里進行應用示范是實現城市公共機構節水的關鍵。

1 城市公共機構綜合節水技術方案

城市公共機構包括學校、醫院、國家機關和事業單位等，具有人員密集、綠化面積大、建筑面積大、用水集中的特點。基于管網漏損控制、回收利用雨水和中水，當前有必要研究一套適合城市公共機構的系統節水方案，采用綜合節水技術，在不改變日常用水習慣的前提下實施節水。在《全民節水行動計劃》《節水型社會建設“十三五”規劃》的實施關鍵階段，城市公共機構的節水是節水型城市建設的重要部分。然而，針對城市節水用水大戶機關、高校等公共機構的節水技術仍然停留在以普及節水器具為主的“省水”階段。結合國內外城市節水技術狀況，筆者認為，人們可以從以下四個方面著手綜合解決城市公共機構系統節水問題。

一是解決地下管網漏損問題，供水系統優化管理，將供水系統漏損控制在3%以內，降低供水管網的漏失率，預計可以節水10%以上。二是綜合回收公共機構辦公的灰水，做好盥洗水回用，可用于沖廁、綠化澆灌，預計可節水10%左右。三是綜合回收雨水，用于綠化節水噴淋智慧澆灌系統、道路噴灑用水、洗車用水等，預計可節水12%。四是建立一套控制管網漏損和灰水、雨水、污水分質供水的智慧節水管理平臺來實施監控、管理，確保綜合節水效果穩定保持在30%以上。

1.1 降低公共機構地下供水管網漏損率

我國城市地下管網的綜合漏損率在20%左右，城市公共機構占地面積大，地下管網分布距離長，產生漏損的概率高。據統計，城市公共機構地下管網的漏損率在15%左右。通常，在用水戶發現水質渾濁、地面冒水或地面塌陷時，人們通過探測才能發現漏損點。這時，漏損已經出現很久，大量供水浪費，而且水質產生二次污染。因此，有必要采用基于物聯網技術主動型供水管網漏水監測報警系統。該系統通過安裝在供水管網上的探漏儀采集管道振動數據，并將之傳輸到數據分析平臺，平臺將收集到的數據進行智能分析，發現異常自動報警，同時通過終端設備進行可視化呈現，可以有效控制地下管網的漏損，降低漏損率。供水管網漏損檢測報警系統示意圖如圖1所示。

圖1 供水管網漏損檢測報警系統

1.2 灰水回收綜合利用

學校、機關、事業單位等集中式衛生間可以進行灰水（輕度污染的洗手水）回收改造，對于辦公樓、集體宿舍、教學樓場所之衛生間和洗漱間，人們可以將洗漱灰水收集后用于沖刷便池，同時努力實現節水的全程自動化控制。灰水回收流程如圖2所示。

圖2 灰水回收流程

灰水回收流程由灰水收集、過濾、儲存、沉淀、排污等組成，作為再生水，其可以替代自來水用于沖廁。該灰水利用系統是小型中水利用系統，可在單棟樓內獨立安裝使用，凡產生洗漱污水的公共盥洗間和衛生間都適合安裝，不受規模、環境條件限制，可實現全程自動化控制，節水率高。與現有中水利用系統相比，該中水利用系統具有以下不同之處。

1.2.1 實現全程自動化控制，中水利用率高

在灰水轉化為中水過程中，該系統實現了全程自動化控制，提高了污水收集率和中水利用率。中水利用采用系統配套開發的自動化沖廁控制器和自動閥門，克服了目前常用沖廁設備工作不穩定和人為操作因素所導致的沖廁用水浪費難題，通過自動控制和沖廁沖水量的調整，僅此閥門即可節水50%左右，有效降低了沖廁用水量，提高了中水利用率。

1.2.2 實施方便，水質安全

針對不同結構的公共盥洗間、衛生間用水特點所設計的單樓小型中水利用系統，與建污水廠、站和改造室外管網相比較，具有投資少，回收快、后期運行成本低等優勢（經測算，該產品每噸中水利用成本在0.1元左右，現有中水利用每噸成本在1元左右）。中水水源優質，使用安全。根據國家中水水源分類標準，本中水系統所使用的洗漱污水屬優質污水水源，其實現了洗漱污水隨即產生，隨即過濾、沉淀、排污轉化為中水，隨即用于沖廁，即產即用，水質不會進一步發生變化，在使用過程中又不與人體發生任何接觸，對人體和環境不會產生任何危害。

1.2.3 安裝簡單，維修簡便，安全可靠，選材考究，長久耐用

灰水小循環綜合利用項目安裝不破壞原有結構和布局，安裝簡單。在所有控制器外殼上設有電源、信號、電機等電器工作狀態指示燈，一般維修人員經簡單培訓都能迅速查找故障點并準確進行故障排除。整個產品采取了安全用電措施，運行安全可靠。

根據公共機構的特點、樓房結構布局和衛生間的便池形式，筆者總結了兩種灰水收集方案和三種綜合利用方案。

一是灰水分層回收方案：上層集水，下層用水；底層集水，頂層用水；適用于學生宿舍、教學樓多層集中水房，灰水分層回收示意圖如圖3所示。二是灰水集中回收方案：集中收集，逐層用水；適于高層分散用水。灰水集中回收示意圖如圖4所示。

1.3 雨水回收綜合利用

學校、機關等公共機構的綠化面積都比較大，綠化澆灌用水量占總用水量的5%～8%。格柵雨水收集系統是成熟的雨水回收方案，將雨水根據需求進行收集和處理，使其達到使用標準。目前，多數由棄流過濾系統、蓄水系統、凈化系統組成。雨水收集系統根據雨水源不同，可粗略分為兩類。一是屋頂雨水。屋頂雨水相對干凈，雜質、泥沙及其他污染物少，可通過棄流和簡單過濾后，直接排入蓄水系統，進行處理后使用。二是地面雨水。地面的雨水雜質多，污染源復雜。在棄流和粗略過濾后，還必須進行沉淀才能排入蓄水系統。

通過模塊式蓄水箱收集到的雨水資源用來沖洗廁所、澆灑路面、澆灌草坪、水景補水，甚至用于循環冷卻水和消防水。城市公共機構回收利用雨水，可以減少5%～8%的自來水用量。

圖3 灰水分層回收示意圖

圖4 灰水集中回收示意圖

1.4 智慧節水管理平臺保障節水率持續穩定

集成供水系統漏損報警、灰水回收利用、雨水利用的公共機構分質供水的遠程信息監控節水管理平臺，實施漏損報警、分質供水系統自動化管理，達到長期實時監控各級用水單元用水量、水壓控制的目的，并隨時監控供水工況運行狀況，及時對供水系統的非正常狀態進行處理，確保長期有效的節水效果。智慧節水管理平臺系統網絡模型如圖5所示。

城市公共機構節水需要綜合運用多種工程技術，其中，供水管網漏損的控制、雨水和中水回收綜合利用的核心是自動控制技術，而供水管理平臺可以保證節水效果。人們需要制定城市公共機構水平衡測試標準來評估項目節水空間，確保節水效果和節水效益。地下供水管網是一個復雜的給水系統，給水系統的使用與管理是一門專門的學科。供水管網的運行、管理、監測、分析、探測和勘測等需要專業化運作，要達到長期節水的目的，人們不僅需要進行長期投資，而且必須對供水管網做到長期系統管理。

圖5 智慧節水管理平臺系統網絡模型

2 采用合同節水管理模式實施城市公共機構綜合節水

城市公共機構做好供水管網漏損的控制、雨水和中水回收綜合利用，綜合節水率在35%以上，節水效果明顯。但是，從節水改造立項到實施，周期長，資金難以保障。一種新型市場化節水服務機制應運而生——合同節水管理模式，節水服務企業與用水戶簽訂合同，為用水戶募集資本，集成先進技術，提供節水改造和管理等服務，以分享節水效益方式收回投資、獲取收益[3]。推行合同節水管理，有利于降低用水戶節水改造風險，提高節水積極性；有利于促進節水服務產業發展，培育新的經濟增長點；有利于節水減污，提高用水效率，推動公共機構創建節水型單位。與節水技改相比，合同節水管理模式具有顯著優勢，如表1所示。

表1 節水技改模式和合同節水管理模式對比

《關于推行合同節水管理促進節水服務產業發展的意見》要求到2020年，合同節水管理成為公共機構、企業等用水戶實施節水改造的重要方式之一。通過上述比較，合同節水管理模式相對于技術改造有以下優勢。

（1）項目方零投資、零風險；合同期內有關節水項目的設備、工程、人力全部由節水技術服務公司100%投資，項目方無風險；可以有效保障節水效果；節水技術服務公司的收益從節水效果中獲取，節水無效果，節水技術服務公司無法回收投資，節水技術服務公司評估節水空間，確保節水效果。

（2）項目方可以獲得節水管理技術，合同期內節水技術服務公司把節水系統的全套管理技術移交給項目方，為項目方提供節水經驗；合同節水管理模式的效率高，節水技術服務公司投資投入資金、技術、設備和技改工程，避免甲方籌措資金周期等影響進度，項目效率高，速度快。雙方共同分享節約的效益。

3 結語

基于漏損控制、灰水綜合利用、雨水回收、智慧節水平臺管理的集成綜合節水技術是城市公共機構綜合節水的有效手段，合同節水管理模式是創造性的市場機制節水模式，基于節水成果的分享與共贏，具有強大的生命力[4]。對于公共機構來說，推行合同節水管理，有利于推廣漏損控制、灰水綜合利用、雨水回收、智慧節水平臺管理的集成節水技術，提高用水效率，降低污水排放量，改善生態環境；有利于最大限度地吸引社會資本積極投入節水事業，促進節水服務產業發展；有利于提升用水保障能力，降低用水治污成本，建立長效運行管理機制。合同節水管理模式節水之路在公共機構節水領域將越走越寬！