基于高校優(yōu)質(zhì)雜排水及雨水利用的節(jié)水潛力分析

曹岳

【摘要】高校建筑具有優(yōu)質(zhì)雜排水量大、集中易收集、水質(zhì)污染輕、凈化處理費(fèi)用較低、中水回用途徑廣泛等特點(diǎn)，校園污廢水回用是建設(shè)分布式污廢水處理再生利用設(shè)施的合理選擇，具有重要的節(jié)水效益和經(jīng)濟(jì)效益。本文以某高校優(yōu)質(zhì)雜排水測(cè)算數(shù)據(jù)為例，對(duì)中水系統(tǒng)收集和回用方案及其中水利用潛力進(jìn)行了探討和分析;提出在高校建筑內(nèi)選用先進(jìn)的節(jié)水器具，合理選擇中水利用方式，加大中水沖廁彌補(bǔ)水資源空缺，采取必要的宣傳與教育措施，促進(jìn)師生養(yǎng)成良好的節(jié)水意識(shí);從雨水資源化利用的意義出發(fā)建設(shè)雨水綜合利用的項(xiàng)目，全方位構(gòu)建良好的節(jié)水利用技術(shù)和管理體系，對(duì)高校節(jié)水工程實(shí)施具有一定的參考價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】中水;節(jié)水;高校;優(yōu)質(zhì)雜排水

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.01.006

引言：

我國(guó)非傳統(tǒng)水源利用起步晚，在技術(shù)、管理、政策方面缺乏有效的指導(dǎo)與引導(dǎo)，導(dǎo)致非傳統(tǒng)水源的應(yīng)用發(fā)展緩慢。習(xí)近平總書(shū)記強(qiáng)調(diào)要以“節(jié)水優(yōu)先、空問(wèn)均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”的方針治水，持續(xù)實(shí)施國(guó)家節(jié)水行動(dòng)，加快推進(jìn)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)，持續(xù)實(shí)施國(guó)家節(jié)水行動(dòng)，切實(shí)貫徹落實(shí)《“十四五”節(jié)水型社會(huì)建設(shè)規(guī)劃》是新時(shí)期做好節(jié)水工作的思想指引和根本遵循。

建筑中水回用是污廢水回用方法之一，德國(guó)將“綜合用水值”概念應(yīng)用于評(píng)價(jià)建筑器具節(jié)水、雨污水就地處理與利用。建筑中水是將生活污水從源頭進(jìn)行分離和收集-處理-輸送，中水處理設(shè)施靠近居民區(qū)或用戶(hù)終端，具有環(huán)境友好、系統(tǒng)規(guī)模靈活、再生水無(wú)需長(zhǎng)距離管網(wǎng)輸送則可就地利用等優(yōu)勢(shì)，中水作為水資源循環(huán)利用、緩解水危機(jī)的重要方式推廣其發(fā)展迫在眉睫。高校是用水和污廢水排放大戶(hù)，人均用水量至少200-300L/（人·d），且生活廢水組分單一、污染程度低且回用的途徑較多，有非常大的再生水利用潛力。

1、節(jié)水概念

在水資源節(jié)約過(guò)程中主要有兩個(gè)關(guān)鍵步驟，第一是節(jié)約用水，科學(xué)合理地確定各地的用水定額，在城鎮(zhèn)規(guī)劃、市政設(shè)施建設(shè)、建筑設(shè)備工程設(shè)計(jì)中，做好節(jié)約水資源的頂層規(guī)劃，按照科學(xué)的方式合理取水用水，減少各環(huán)節(jié)不必要的用水量;第二是開(kāi)發(fā)新的水源，加強(qiáng)非常規(guī)水資源配置，實(shí)現(xiàn)污水資源化利用和雨水集蓄利用。

節(jié)水概念包括節(jié)約用水、節(jié)制用水兩個(gè)層面。節(jié)約用水是指的是合理運(yùn)用當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、行政、法律、工程等方式構(gòu)建更為高效的用水方式，提升用水效率，改善當(dāng)前用水結(jié)構(gòu)中的不合理組成，優(yōu)化用水結(jié)構(gòu)。更好地培養(yǎng)全民節(jié)水意識(shí)，不斷改良用水工藝技術(shù)，采取計(jì)劃用水方式，減少用水中的浪費(fèi)現(xiàn)象，基于當(dāng)前先進(jìn)工藝技術(shù)的運(yùn)用更好地構(gòu)建科學(xué)的用水管理體系，推動(dòng)用水方式由粗放低效向節(jié)約集約轉(zhuǎn)變，使水資源建設(shè)更好地滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的需要。節(jié)制用水是指水資源開(kāi)發(fā)利用的過(guò)程中，應(yīng)強(qiáng)化全面系統(tǒng)的節(jié)水管理控制方式的構(gòu)建，從宏觀層面對(duì)社會(huì)水循環(huán)量進(jìn)行總體管理與規(guī)劃控制，改變傳統(tǒng)以需求定供應(yīng)量的供水方式，建立以水定城、以水定人、以水定產(chǎn)的節(jié)水原則，落實(shí)水資源消耗總量和強(qiáng)度雙控。

2、高校主要建筑生活用水項(xiàng)目

節(jié)水載體建設(shè)是實(shí)施節(jié)水精細(xì)化管理的具體體現(xiàn)，也是開(kāi)展綠色生活創(chuàng)建活動(dòng)的重要依托。高校生活用水主要來(lái)自教學(xué)樓、辦公樓、實(shí)驗(yàn)樓、學(xué)生宿舍、公共浴室、食堂餐廳等建筑內(nèi)部的飲用、洗滌、洗衣、洗澡、沖廁等，其分項(xiàng)給水百分率見(jiàn)表1。主要建筑及綠化、道路澆灑的用水定額見(jiàn)表2。

3、基于優(yōu)質(zhì)雜排水原水的中水系統(tǒng)方案

沐浴和盥洗潔具、洗衣機(jī)的排水屬于優(yōu)質(zhì)雜排水，占高校生活用水量的60%-70%，其污染物濃度低，無(wú)病原微生物和色度，宜優(yōu)先選作中水原水;便溺器具的排水含各類(lèi)病原生物和色度，有機(jī)碳和氮磷等含量占70%以上;廚房餐飲廢水含有有機(jī)碳、油類(lèi)和表面活性劑，約占生活用水量的20%。綠色建筑中水原水一般為優(yōu)質(zhì)雜排水或生活污水，中水原水應(yīng)結(jié)合水量均衡、技術(shù)經(jīng)濟(jì)、安全可靠性、 居民接受度等來(lái)選取。系統(tǒng)方案應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)、水量、中水用途、建筑內(nèi)部給排水管道設(shè)置情況，經(jīng)水量平衡和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析合理確定。以?xún)?yōu)質(zhì)雜排水用于原水是中水系統(tǒng)的最優(yōu)方案，通常采用物化處理為主的工藝流程，其投資省、運(yùn)行費(fèi)用低。

基于優(yōu)質(zhì)雜排水為原水的中水系統(tǒng)，多采用以下三種方案：圖1為建筑內(nèi)部采用雙管給水排水的中水系統(tǒng)，中水原水取自各建筑物的沐浴、盥洗、洗衣排水，經(jīng)中水站凈化處理達(dá)到用水水質(zhì)要求后，中水輸送到各建筑物沖廁、戶(hù)外綠化和道路澆灑及其他雜用;圖2為單、雙管給水排水的中水系統(tǒng)，中水原水取自宿舍、公共浴室的沐浴、盥洗、洗衣排水，中水僅供給教學(xué)樓、宿舍沖廁用水大戶(hù)和室外澆灑和雜用;圖3為單管供水、部分建筑雙管排水的中水系統(tǒng)，中水原水來(lái)自宿舍、公共浴室的沐浴、盥洗、洗衣排水，中水僅供給室外澆灑和雜用。

2.公共浴室按淋浴用水;宿舍按公用盥洗衛(wèi)生間取值。

4、校園內(nèi)部中水利用潛力測(cè)算

高校師生數(shù)量大，用水途徑廣泛而集中，具有較大的中水利用潛能。中水工程回收處理污水宜避開(kāi)污染較嚴(yán)重的食堂廢水、實(shí)驗(yàn)室廢水、糞便污水等，優(yōu)先采用宿舍區(qū)洗滌、盥洗廢水、淋浴廢水等優(yōu)質(zhì)雜排水作為首選的原水。例如某高校學(xué)生3萬(wàn)人，教職員工2000人，校園主要的用水建筑有教學(xué)樓、辦公樓、圖書(shū)館、學(xué)生宿舍、公共浴室、食堂等。按表1、表2括號(hào)中數(shù)值計(jì)算所得平均日用水量及分項(xiàng)用水量見(jiàn)表3。這幾類(lèi)建筑的平均日用水量至少5357.5（m/d），年用水量至少195.6萬(wàn)m。收集盥洗、沐浴、洗衣排水優(yōu)質(zhì)雜排水，排水量折減85%，即（662.5+1697.4+472.5）*0.85=2832.4（m/d），則，中水產(chǎn)水量約為2832.4*0.9=2167（m/d），若考慮水凈化處理過(guò)程中10%的自耗水量，則每年僅優(yōu)質(zhì)雜排水可產(chǎn)生中水量至少80萬(wàn)m。由此可知，以?xún)?yōu)質(zhì)雜排水為原水的中水量，在滿(mǎn)足以上建筑內(nèi)部沖廁用水外仍余775（m/d），按澆灑道路或綠化用水定額1.0L測(cè)算，可用于澆灑面積1163畝。此外，食堂是高校建筑排水量最大的建筑，其排水水質(zhì)屬于雜排水，僅食堂排水可產(chǎn)生中水930（m/d）。

例如某高校在校舍建設(shè)的同時(shí)建立了日處理量200m的中水處理站，將中水水源的重點(diǎn)集中在浴室優(yōu)質(zhì)雜排水的選用，通過(guò)物理化學(xué)簡(jiǎn)單的水質(zhì)處理工藝，凈化之后的中水用于2.5萬(wàn)m學(xué)生公寓的沖廁、加油站洗車(chē)、草坪灌溉等再生水回用體系。在中水工程實(shí)施之前，學(xué)校的實(shí)際年用水量為74萬(wàn)m，平均每日支出水費(fèi)1萬(wàn)元，年總計(jì)水費(fèi)支出356萬(wàn)元，水費(fèi)占學(xué)校整體經(jīng)費(fèi)的比例較高。中水處理站穩(wěn)定運(yùn)行后，平均每天節(jié)省水費(fèi)4217元，年總計(jì)節(jié)水31萬(wàn)m且節(jié)約開(kāi)支163萬(wàn)元，中水回用的經(jīng)濟(jì)效益、節(jié)水效益均顯而易見(jiàn)。

再例如某高校學(xué)生規(guī)模 14000人，每天用水量至少為 4200 m，采用宿舍區(qū)洗滌及盥洗廢水、淋浴廢水、游泳池排水等優(yōu)質(zhì)雜排水作為中水原水，將這部分水收集處理后，中水水質(zhì)要求達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》（GB/T18920-2002）中城市雜用水要求，用作宿舍沖廁和綠化灌溉，每日中水代替市政自來(lái)水的水量為 1400 m，按照當(dāng)?shù)刈詠?lái)水費(fèi)4.9元/m計(jì)，每年節(jié)約資金約167萬(wàn)元，不僅能夠大量減少學(xué)校開(kāi)支，也節(jié)約了寶貴的水資源。

5、構(gòu)建校園良好的節(jié)水理念和管理體系

目前某些高校仍存在諸多水資源浪費(fèi)和節(jié)水管理疏漏的弊端，比如，辦公樓、實(shí)驗(yàn)樓、宿舍、食堂的衛(wèi)生器具非節(jié)水型潔具，未建設(shè)中水和雨水非常規(guī)水源利用工程，實(shí)驗(yàn)室器材清洗時(shí)水龍頭長(zhǎng)流水，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的冷凝器皿未進(jìn)行循環(huán)再利用，草坪綠地和道路澆灑采用高壓大流量噴頭或是高灌溉強(qiáng)度漫灌作業(yè)方式，宿舍和公共浴室內(nèi)學(xué)生用水無(wú)節(jié)制等等，依然存在著不同程度的水資源浪費(fèi)現(xiàn)象。

在校園新建、改建、擴(kuò)建規(guī)劃階段要有前瞻性，在項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)階段應(yīng)貫徹節(jié)能節(jié)水的方向引導(dǎo)。在設(shè)計(jì)后期注重創(chuàng)新性與可行性，因地制宜地把中水回用系統(tǒng)運(yùn)用到校園的給排水工程中，建立雨水收集、凈化處理、回用系統(tǒng)，站，安裝草坪噴灌系統(tǒng)和智能節(jié)水系統(tǒng)，在盥洗間水龍頭上或各樓層安裝更為先進(jìn)的計(jì)量?jī)x器等，從基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)抓起，嚴(yán)格執(zhí)行我國(guó)關(guān)于節(jié)水的相關(guān)規(guī)定和倡導(dǎo)，落實(shí)構(gòu)建節(jié)約型社會(huì)的號(hào)召，按照當(dāng)?shù)卣墓?jié)水管理指導(dǎo)，做好校園節(jié)水、綠色建筑的頂層設(shè)計(jì)。

結(jié)合世界水日、中國(guó)水周、全國(guó)城市節(jié)約用水宣傳周等主題宣傳，開(kāi)展必要的校園節(jié)水教育工作，普及節(jié)水知識(shí)，倡導(dǎo)綠色消費(fèi)。精心策劃組織開(kāi)展節(jié)水進(jìn)校園等志愿服務(wù)活動(dòng)，舉辦的節(jié)水主題詩(shī)歌征集、知識(shí)大賽、節(jié)水云講堂、公益講座等吸引師生公眾積極參與，凝聚起高校節(jié)水、惜水、愛(ài)水的良好氛圍，引導(dǎo)高校師生增強(qiáng)節(jié)約保護(hù)水資源的思想認(rèn)識(shí)和行動(dòng)自覺(jué)。

學(xué)校管理層應(yīng)加強(qiáng)對(duì)節(jié)水管理的力度，將節(jié)水工作要求體現(xiàn)和貫徹到學(xué)校的規(guī)章管理制度之中，建立學(xué)校節(jié)水管理?xiàng)l例，促進(jìn)師生與相關(guān)工作人員在作業(yè)過(guò)程中養(yǎng)成良好的節(jié)水意識(shí)，在日常生活、工作與學(xué)習(xí)過(guò)程中養(yǎng)成良好的節(jié)水習(xí)慣，對(duì)發(fā)現(xiàn)的浪費(fèi)水資源現(xiàn)象予以警告與處罰。加強(qiáng)節(jié)約用水的綠色校園管理，以此達(dá)到良好的全面節(jié)水管理效果。

6、雨水利用的節(jié)水效益

雨水綜合利用也是可節(jié)水的重要途徑之一。雨水收集回用系統(tǒng)宜用于年均降雨量大于400mm的地區(qū)，其任務(wù)是收集雨水、對(duì)所儲(chǔ)存的雨水進(jìn)行水質(zhì)凈化處理，達(dá)到相應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)后可用于景觀用水、綠化用水、循環(huán)冷卻系統(tǒng)補(bǔ)水、汽車(chē)沖洗用水、路面、地面沖洗用水、沖廁用水、消防用水等。雨水收集回用系統(tǒng)由雨水收集、儲(chǔ)存、水質(zhì)處理設(shè)施及回用水管網(wǎng)等組成。國(guó)外大規(guī)模系統(tǒng)化的城市雨水收集利用始于20世紀(jì)80年代美國(guó)馬里蘭州進(jìn)行的低影響開(kāi)發(fā)（LID）建設(shè)，住建部為推進(jìn)城市水資源利用和城鎮(zhèn)節(jié)水頒布了《建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范》（GB50400-2006），類(lèi)似高校校園這種區(qū)域性規(guī)模的雨水收集利用系統(tǒng)在環(huán)境改善、節(jié)水效益和經(jīng)濟(jì)收益等方面均有優(yōu)勢(shì)。雨水作為一種污染不嚴(yán)重、再利用成本低、開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單的水資源，高校雨水利用系統(tǒng)可從屋面、路面及綠地等處按照水的流動(dòng)方向設(shè)置相應(yīng)的收集裝置，并集中進(jìn)行貯存、處理，經(jīng)沉淀過(guò)濾等操作后按照校園用水需求加以利用，可以顯著提升綠色校園的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益和環(huán)保綜合效益。

7、節(jié)水器具與智能型節(jié)水管理系統(tǒng)

計(jì)量器具和節(jié)水器具的安裝和使用可起到良好的節(jié)水效果，節(jié)水馬桶、節(jié)水龍頭、節(jié)水型水箱、洗衣機(jī)、淋浴設(shè)備等節(jié)水器具得以開(kāi)發(fā)。美國(guó)一項(xiàng)研究表明：通過(guò)計(jì)量和安裝節(jié)水裝置，家庭用水量可降低11%。以色列、日本等國(guó)通過(guò)引進(jìn)節(jié)水型器具可實(shí)現(xiàn)家庭用水量減少20%～30%，其中日本節(jié)水龍頭可節(jié)水1/2、真空式抽水便池可節(jié)水1/3、節(jié)水型洗衣機(jī)每次可節(jié)水1/4。校園建筑普遍推廣采用低用水量的衛(wèi)生潔具、大小便器甚至真空便器、無(wú)水氣沖便器以及基于負(fù)壓的新型節(jié)水衛(wèi)生器具等，可實(shí)現(xiàn)大幅降節(jié)水目的，對(duì)于構(gòu)建節(jié)水型校園具有明顯的現(xiàn)實(shí)意義。

智能卡水控系統(tǒng)對(duì)師生節(jié)約用水用電、規(guī)范節(jié)水規(guī)范管理價(jià)格起到了良好的控制效果，智能計(jì)價(jià)管理方式對(duì)高校降低水電費(fèi)支出有很好的促進(jìn)作用。

結(jié)語(yǔ)：

水資源循環(huán)利用、緩解水危機(jī)的推廣其發(fā)展迫在眉睫，《“十四五”節(jié)水型社會(huì)建設(shè)規(guī)劃》指出，鼓勵(lì)建設(shè)分布式污水處理再生利用設(shè)施，完善節(jié)水技術(shù)推廣機(jī)制。要求在高校內(nèi)開(kāi)展必要的宣傳教育工作，培養(yǎng)廣大師生的節(jié)水意識(shí)與節(jié)水觀念，以此達(dá)到良好的節(jié)水運(yùn)用效果。針對(duì)高校用水大戶(hù)，其優(yōu)質(zhì)雜排水和雜排水集中易于收集、因水質(zhì)污染較輕其凈化處理費(fèi)用較低、中水回用途徑廣泛，推進(jìn)中水工程在高校普及具有重要的節(jié)水效益和經(jīng)濟(jì)效益，因此建立基于優(yōu)質(zhì)雜排水原水的中水系統(tǒng)方案，發(fā)揮校園內(nèi)部中水利用潛力，建立雨水利用工程項(xiàng)目，達(dá)到良好的節(jié)水效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]王建中.綠色建筑中水處理與回用技術(shù)研究[J].上海建設(shè)科技，2013，2：27-30.

[2]尹文超，趙昕，劉鵬，等.德國(guó)可持續(xù)建筑認(rèn)證體系對(duì)水系統(tǒng)的要求分析[J].給水排水，2015，51（10）：80-85.

[3]朱天琳，王廣智，倪稞，李欣，趙文莉.基于蒙特卡羅模擬的建筑中水回用效益模型應(yīng)用研究[J].西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2019，51（06）：909-916.