建筑给排水的发展趋势-中水道应用

    中水原水水质不同，处理流程也不一样。我国一般采用以下几种中水处理流程［7］：
    流程1(物化处理为主)适用于A、B类原水
    原水→格栅→调节池→混凝处理或气浮→过滤→消毒→中水
    流程2(生化处理为主)适用于A、B类原水
    原水→格栅→调节池→生物处理→沉淀→过滤→消毒→中水
    流程3(二段生化处理)适用于B、C类原水
    原水→格栅→调节池→一段生物处理→沉淀→二段生物处理→沉淀→过滤→消毒→中水
    流程4(物化+生化处理)适用于B、C类原水
    原水→格栅→调节池→混凝处理或气浮→沉淀→生物处理→沉淀→过滤→消毒→中水
    日本、美国、南非等国还采用活性炭吸附、臭氧消毒、反渗透等方法进行中水处理，其中日本在中水处理及应用方面较为突出，一些实例［8～9］见表2。日本中水原水多为生活杂排水，也有试验用水和研究用水。处理流程中多采用了活性炭吸附和混凝沉淀法。我国80年代起建立了一些中水回用试点工程并逐步推广，主要采用物化与生化相结合的方法，其实例［10～11］见表3。

    表 2 日本中水处理利用实例

    表 3 中国中水处理利用实例

    3.1 单独循环方式
    单独循环方式是指在单体建筑物中建立中水处理和回用设施，这种方式不需要在建筑物外建立中水管道，但其处理费用较高。如日本电气大楼、日本电视大楼、北京劲松宾馆等。
    3.2 小区循环方式
    这种方式一般用于大规模的住宅区、较新的开发区等范围较小的地区，区内建筑可共同使用一套中水处理系统和中水道。如日本八王子市多摩新城区、千代田区、大手町地区等。
    3.3 地区循环方式
    利用城市污水处理厂的三级出水、雨水、河水等作为中水水源，供给某个区域的建筑或住宅。如日本新宿副都心地区、幕张新都心地区等。

    4 中水供水方式

    中水的供水方式由建筑物高度、室外中水配水管网的可靠压力、室内管网所需压力等因素决定，一般可分为以下几种。
    4.1 简单的供水方式
    当室外中水配水管网所具有的可靠水压大于室内中水系统所需总水压时，可采用不另设泵和水箱中水供水方式。这种方式具有设备少、维护简单、投资少的优点。其水平干管可布置在首层地下、地沟内或地下室天花板下，也可布置在最高层的天花板下、吊顶内或技术层中。

    4.2 单设屋顶水箱的中水供水方式
    当室外中水配水管网的水压大部分时间可满足室内中水系统所需水压，只是在某一用水高峰时间不能保证室内供水时，可采用单设屋顶水箱的中水供水方式。当室外中水配水管网压力较大时，可供水给楼内用户和水箱；当水压下降时，高层的用户可由水箱供给中水，该方式的水平干管一般为下行敷设。
    4.3 设置水泵和屋顶水箱的供水方式
    当室外管网水压低于室内所需水压时，靠水泵抽水到屋顶水箱(见图1)。

    图1 设水泵和水箱供水方式

    4.4 分区供水方式
    对于多层和高层建筑，为缓减管中配水压力过高，可将建筑竖向分区供水。低区由室外配水管网直接供水，高区通过水泵和水箱供水(见图2)。

    图2 分区供水方式

    5 经济性分析

    污水处理作为中水原水，无疑增加了处理设施建设费、运行费和管道铺设费。但从长远来看，中水回用在经济方面具有以下的优越性：
    (1)中水就近回用，缩短了运输距离，而且由于减少了城市供水和排水量，从而减轻了城市给水排水管网的负荷，对总投资而言是经济的。
    (2)以污水再生作为水源，经济上低于开发其它水源。为了取得水源，一些城市不惜远距离调水，取水费高达0.10元/m3(上海市)。由于水源的污染，一些水厂不得不花费重金将取水口上移。北京从怀柔水库引水修建的供水规模为100万m3的水源九厂，工程投资为7亿元，张坊水库总投资为7.2亿元。每天处理1m3污水的投资大约为1 200元～1 500元，处理相当于1m3自来水的污水投资约为960元～1 350元(按80%～90%计)，那么城市每日供应1m3自来水，不包括供水管网和排水管网，其总投资约为2 160元～2 850元，而中水处理工程造价约为同等规模上、下水工程造价的35%～60%。
    (3)中水道的维护管理费低于上下水维护管理费，而随着上下水价格的提高，中水的成本逐步接近上、下水费。使用1m3的中水就相当于少用1m3的上水，同时少排放接近1m3的污水，这就相当于2m3的上下水的价格和维护费用，故利用中水是合算的。
    (4)可节约用水，有利于可持续性发展。中水回用可节省水资源，减少水资源污染，具有良好的社会效益、环境效益和经济效益。一般而言，商住小区设置中水系统可节水70%，研究单位可节水40%，民用住宅区可节水30%，日本某些建筑物节水率达76%。深圳市规定建筑面积大于2万m2的商住区，4万m2以上的办公建筑，日排水量250m3以上须设置中水设施。1992年符合此规定的有200项，可节水3.2万m3/d。

    6 结语

    (1)中水道技术是污水资源化综合利用技术。在我国由于多方面原因，尚未得到普遍推广应用，应从立法、政策、宣传等方面加以解决。
    (2)中水设施可设置在建筑的地下，以减少占地面积。中水系统设计和施工时应防止中水污染上水。中水管道与上、下水管道平行埋设时，水平净距应大于0.5m；交叉埋设时，中水管道应位于上、下水管道的中间。为了防止中水处理系统故障，应设以上水作为中水水源的切换装置。
    (3)不断改善中水的处理工艺，尽量降低中水系统的造价和运行成本。在保证中水水质的同时，提高上水的水质，并拉开上水和中水的价格，以推动中水道技术的应用。还要注意解决中水对设备、管道的腐蚀和结垢问题。
    (4)中水回用作为开源节流的有效途径，将成为城市建筑给排水的发展趋势。首先在单个建筑中应用单独循环方式；并在一些新建小区中应用小区循环方式。走一条从小循环到大循环，从新建区向旧城区，从缺水地区到其它地区，从经济富裕地区向贫困地区的路子，最终建立完善的城市中水系统。
    (5)大力加强节水宣传和中水道知识的普及，改变人们认为中水很脏、都用自来水也多花不了多少钱的观念，提高用户对中水回用的承受能力。

    参考文献

    1 Metcalf,Eddy.Wastewater Engineering. Third Edition.USA:McGRAW-HILL International Editions,1991. 1137～1139
    2 汪广丰. 中水道技术的应用. 西南给排水，1994，(2)：21～23
    3 高明远. 建筑中水工程. 北京：中国建筑工业出版社，1992. 2～258
    4 范懋功. 日本中水处理技术. 西南给排水，1995，(3)：27～29
    5 水处理技术录特别委员. カテダのエドモントン市の水道事情にっいワ. 水处理技术，1998，(4)：41～49
    6 水处理技术海外文献抄录委员，シンガポ一ルの水道事情にっいワ，水处理技术，1997，(8)：49～52
    7 建筑中水设计规范CECS30：91. 北京：中国工程建设标准化协会，1992. 7～11
    8 宇田川，等. 杂用水道の现状. 水道协会杂，1995，(6)：2～21
    9 浦野平，等. 排水再利用の现状と课题. 用水と废水，1992，(2). 11～25
    10 国家环境保护局. 中水道技术. 北京：中国环境科学出版社，1992. 18～145
    11 纪任旺. 中水道技术及其推广. 西南给排水，1995，(4)：10～14