中水道應用——建筑給排水的發展趨勢
摘要：介紹了國內外中水處理技術、 應用 方式、水質標準、費用 分析 等，并提出筆者的看法。
關鍵詞：中水 污水回用
0 概述
在人類即將步入21世紀的時候，當今世界卻有80個國家，約20多億人口面臨淡水資源危機，其中26個國家的3億多人正生活在缺水狀態中。預計到2010年，還將增加8個國家，缺水已成為一個世界性的 問題 。節水是緩解這一問題較現實的辦法，而污水回用是一條有效的節水途徑。采用建筑中水系統，使污水處理后回用，有著雙重意義既可減少污染，又可增加可利用的水資源，有明顯的 社會 效益和 經濟 效益。因此在建筑逐步向綠色生態建筑 發展 的同時，建筑中水系統成為建筑給排水的一個發展方向。
不少國家已著手建筑中水道系統的 研究 和實施，各國根據自己區域特點確定出適合其國情的中水回用技術。早在1926年，美國亞利桑那州的Crand Canyon國家公園將處理過的廢水回用于沖廁所、草地噴水、冷卻水和鍋爐給水。1960年科羅拉多州修建了一套中水回用系統提供高爾夫球場、公園、高速公路等的景觀用水。美國在1975年的中水利用量占總取水量的38.7%，并以每年4%～5%遞增。1977年，佛羅里達州建成一套200km長的中水系統為公園、高爾夫球場、校園、住宅區草地、冷卻塔提供水源[1]。 目前 哥倫比亞城有1/3經生物處理的城市污水回用作為城市雜用水;加利福尼亞州約有200余座中水工程，城市污水回用中水量占污水總量的31%。南非溫得和克市已建成處理能力為450m3/d的污水回用作中水的系統。印度孟買已建成7座處理能力為150m3/d～250m3/d的中水工程，用于補充空調冷卻用水[2]。英國需用淡水量以每年2.5%的比例增長，其給水量的1/3不得不取自含有污水處理后排放河流的河段。前聯邦德國70年代時的地面水污染較為嚴重，所取河灘滲濾水和人工地下水都是地面水經過不同處理后，再經滲濾和回灌地下的。這說明英、德兩國的污水回用是客觀存在的[3]。日本在1989年有844套中水設施，東京市就有日處理量約為200m3的中水系統建筑物60余座。我國北京市目前已建成首都機場、 中國 國際貿易中心、清華浴池等幾十項中水工程，總設計能力約3 000m3/d。大連、天津、青島、太原、深圳等城市也先后建成一系列中水工程。《北京市中水設施建設管理試行辦法》規定：新建的面積20 000m2以上的旅館、飯店、公寓等;新建的面積30 000m2以上的機關、科研單位、大專院校、大型文化 體育 建筑等;按規定應配套建設中水設施的住宅小區、集中建設區等都應配套建設中水設施，現有建筑屬前兩項的可根據條件逐步配建中水設施。
1 中水水源及用途
中水水源可取自生活污水和冷卻水，一般可按下列順序取舍：冷卻水→沐浴排水→盥洗排水→洗衣排水→廚房排水→廁所排水。 醫院 污水不宜用作中水水源。中水水源可分為3類[4]：A 不含廚、廁排水，以冷卻水、雨水、洗浴水為主的優質雜排水;B 含廚房排水的雜排水;C 雜排水+廁所排水。
全世界人均用水量約為100L/d。加拿大埃德蒙頓市1994年人均用水量為434L/d，漏水率為4.8%;新加坡1994年人均用水量為135L/d，比1993年增加6.5%，漏水率為8%;1981年日本東京都人均用水量為250L/d，千葉縣人均用水量為205L/d;廣州市1997年為350L/d[5～6]。根據不同的處理程度、出水指標和各用途的用水水質標準，中水可作不同的用途，見表1。中水的最大用途是沖洗廁所，占使用量的90%以上。以東京都為例，沖廁用水為90.6%，冷卻用水為3.0%，消防用水為2.4%，洗車用水為1.2%，清掃用水為1.2%，綠化用水為0.7%，其它0.9%。
表 1 各種用途用水水質標準
| 用 途 | 沖洗廁所 | 空調冷卻 | 洗車、消防 | 灑 水 |
北京中水 水質標準 |
||||
| 國 家 | 美國 | 日本 | 美國 | 日本 | 美國 | 日本 | 美國 | 日本 | |
| 濁度/NTU | 20 | ＜5～30 | 10 | ＜10 | 10 | ＜5～15 | 20 | ＜5～25 | — |
| pH | — | 5.8～9.0 | — | 5.8～9.0 | — | 5.8～9.0 | — | 5.8～9.0 | 6.5～9.0 |
| CODCr/mg/L | — | ＜20～60 | — | ＜20～60 | — | ＜20～60 | — | ＜20～60 | 50 |
| 余氯/mg/L | — | — | — | — | — | ＞0.2 | — | ＞0.2 | 管網末端＞0.2 |
| 硬度/(以CaCO3計)mg/L | — | ＜300～500 | 300 | ＜300 | — | ＜200～500 | — | ＜300～500 | — |
| 懸浮物/mg/L | 10 | ||||||||
| 蒸發殘渣/mg/L | — | ＜500～1 000 | 800 | ＜300 | 500 | ＜500 | — | ＜1 000 | — |
| 氨氮/mg/L | — | ＜20 | — | ＜20 | — | ＜10 | — | ＜10 | — |
| ABS/mg/L | ＜1 | ＜2 | ＜1 | ＜1 | ＜1 | ＜1 | ＜1 | ＜1～2 | ＜2 |
| 大腸桿菌/個/L | — | 0～1 | — | — | — | 0～1 | — | 0～1 | ＜3 |
| 細菌總數/個/mL | — | ＜100 | — | — | — | — | — | — | ＜100 |
| BOD5/mg/L | — | ＜10～20 | — | ＜10 | — | ＜10 | 8 | ＜10 | ＜10 |
| 色度/度 | 40 | ＜10～50 | 30 | 無不快感 | 30 | ＜20～30 | 30 | ＜20～50 | ＜40 |
|
注：嗅除北京中水水質標準為無不快感外，其他各種用途用水水質標準皆為無異臭味。2 處理工藝流程與水質
中水原水水質不同，處理流程也不一樣。我國一般采用以下幾種中水處理流程［7］： 表 2 日本中水處理利用實例 |
| 單位名稱 | 中水用途 | 原水水質 | 處理量/m3/d | 處理流程 | 出水水質 |
| 東京 工業 大學長津田地區 |
研究用水 沖廁用水 |
生活雜排水pH 7.7，SS 250，BOD 200，COD 150，硬度614，氨氮19 | 1 200 | 原水→活性污泥→生化脫氮→混凝沉淀→砂濾→活性炭吸附 | |
| 栗田工業會社大樓 | 沖廁用水 |
冷卻水pH 7.7～8.1 BOD 33～84 電導率390～840 |
100 | 原水→快濾→消毒 |
pH 5.8～8.0 BOD 20～60 電導率 ＜823 |
| A制造會社總部大樓 | 沖廁用水 | 生活雜排水BOD 200，COD 150，SS 250 | 140 | 原水→油水分離→旋轉圓盤→快濾→活性炭吸附 | BOD 5，COD 5，SS 1 |
| 日本住宅公寓芝山住宅區 |
沖廁用水 垃圾箱 沖洗用水 |
生活雜排水 | 最大161 | 原水→活性污泥→混凝沉淀→砂濾→臭氧處理→活性炭吸附 | pH 5.8～8.6，BOD 10，COD 20，SS 5 |
| 神戶制鋼所機械研究所化學部門研究樓 |
試驗用水 冷卻水 |
研究樓排水 | 140 |
試驗用水→中和→混凝沉淀→反滲透→活性炭吸附→再利用 冷卻水→砂濾→再利用 |
pH 6.7，電導率 65，COD ＜0.5，TDS 49，Ca 6.8，Mg 1.8，Cl- 15.9 |
| 橫兵國立大學 |
沖廁用水 冷卻水 |
試驗排水BOD 20，COD 20，SS 20 | 500 | 原水→過濾→調節pH→混凝沉淀→2次過濾→活性炭吸附→臭氧殺菌 |
BOD ＜5 COD ＜5 SS ＜5 |
| 大阪市公園局 | 二級出水 | 城市環境用水 | 10 000 | 二級出水→快濾→去除ABS→消毒 | |
| 東京都中央市場 |
芝浦處理廠 二級出水 |
清掃 水池 洗車 冷卻水 |
150 | 二級出水→過濾 |
|
注：表2、表3中SS、COD、BOD、TDS、Cl-、各種金屬含量、硬度、氨氮含量的單位是mg/L；電導率的單位是μS/cm；大腸桿菌的單位是個/L。
表 3 中國中水處理利用實例 |
| 單位名稱 | 中水用途 | 原水水質 | 處理量/m3/d | 處理流程 | 出水水質 |
| 北京結核病醫院 | 沖廁所、綠化、洗車、景觀、施工用水 | 二級處理出水COD 40～50，BOD 10～20，SS 30～40，氨氮 4～10，余氯 6～8，大腸桿菌＜500 | 200 | 二級出水→調節池→管道反應器→平流沉淀池→過濾→消毒 | COD 12～28，BOD 1.6～16，余氯 0.8～2，大腸桿菌＜5 |
| 首都機場 | 沖廁所、綠化 | 二級處理出水COD 24.1，BOD 9.7，SS 18.7 | 960 | 二級出水→調節池→管道反應器(消毒)→平流沉淀池→過濾→消毒 | COD 12，BOD 1.1，SS 4.5 |
| 北京市勁松賓館 | 沖廁所、綠化、景觀、噴泉 | 浴室賓館淋浴水COD 33～103，BOD 50～80，ABS 1～2.7，大腸菌2 500，油脂 20.5～33.5，SS 200～318 | 120 | 原水→曝氣調節池→一級接觸氧化→二級接觸氧化→纖維球過濾 | 余氯 0.5～1，COD 1～20，BOD 0.75～10，ABS 0.08～1，大腸桿菌＜3，油脂 0.3～1，SS＜5 |
| 北京市萬泉公寓 | 沖廁所、綠化、洗車 | 洗浴水COD 150，BOD 80，SS 60 | 120 | 原水→調節池→接觸氧化→沉淀→過濾→消毒 | COD＜50，BOD＜10，SS＜10 |
| 北京市亞洲大酒店 | 沖廁所、綠化、洗車、景觀 | 洗浴水COD 150，BOD 80，SS 60 | 120 | 原水→格柵→調節池→混凝過濾→生物活性炭→消毒 | 出水達北京市規定的標準 |
| 國際服務中心 | 沖廁所、綠化、洗車 | SS 100～150，BOD 100～150 | 1 500 | 原水→調節池→曝氣池→混凝沉淀→砂濾→活性炭吸附→消毒 | SS＜5，BOD＜5，余氯＜1 |
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3 中水的回用方式
3.1 單獨循環方式 |
4 中水供水方式
中水的供水方式由建筑物高度、室外中水配水管網的可靠壓力、室內管網所需壓力等因素決定，一般可分為以下幾種。
4.1 簡單的供水方式
當室外中水配水管網所具有的可靠水壓大于室內中水系統所需總水壓時，可采用不另設泵和水箱中水供水方式。這種方式具有設備少、維護簡單、投資少的優點。其水平干管可布置在首層地下、地溝內或地下室天花板下，也可布置在最高層的天花板下、吊頂內或技術層中。
4.2 單設屋頂水箱的中水供水方式
當室外中水配水管網的水壓大部分時間可滿足室內中水系統所需水壓，只是在某一用水高峰時間不能保證室內供水時，可采用單設屋頂水箱的中水供水方式。當室外中水配水管網壓力較大時，可供水給樓內用戶和水箱;當水壓下降時，高層的用戶可由水箱供給中水，該方式的水平干管一般為下行敷設。
4.3 設置水泵和屋頂水箱的供水方式
當室外管網水壓低于室內所需水壓時，靠水泵抽水到屋頂水箱(見圖1)。
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圖1 設水泵和水箱供水方式
4.4 分區供水方式 |
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圖2 分區供水方式 5 經濟 性 分析
污水處理作為中水原水，無疑增加了處理設施建設費、運行費和管道鋪設費。但從長遠來看，中水回用在經濟方面具有以下的優越性： 6 結語
(1)中水道技術是污水資源化綜合利用技術。在我國由于多方面原因，尚未得到普遍推廣 應用 ，應從立法、政策、宣傳等方面加以解決。 參考 文獻
1 Metcalf,Eddy.Wastewater Engineering. Third Edition.USA:McGRAW-HILL International Editions,1991. 1137～1139 |
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