中水道应用——建筑给排水的发展趋势
摘要：介绍了国内外中水处理技术、 应用 方式、水质标准、费用 分析 等，并提出笔者的看法。
关键词：中水 污水回用
0 概述
在人类即将步入21世纪的时候，当今世界却有80个国家，约20多亿人口面临淡水资源危机，其中26个国家的3亿多人正生活在缺水状态中。预计到2010年，还将增加8个国家，缺水已成为一个世界性的 问题 。节水是缓解这一问题较现实的办法，而污水回用是一条有效的节水途径。采用建筑中水系统，使污水处理后回用，有着双重意义既可减少污染，又可增加可利用的水资源，有明显的 社会 效益和 经济 效益。因此在建筑逐步向绿色生态建筑 发展 的同时，建筑中水系统成为建筑给排水的一个发展方向。
不少国家已着手建筑中水道系统的 研究 和实施，各国根据自己区域特点确定出适合其国情的中水回用技术。早在1926年，美国亚利桑那州的Crand Canyon国家公园将处理过的废水回用于冲厕所、草地喷水、冷却水和锅炉给水。1960年科罗拉多州修建了一套中水回用系统提供高尔夫球场、公园、高速公路等的景观用水。美国在1975年的中水利用量占总取水量的38.7%，并以每年4%～5%递增。1977年，佛罗里达州建成一套200km长的中水系统为公园、高尔夫球场、校园、住宅区草地、冷却塔提供水源[1]。 目前 哥伦比亚城有1/3经生物处理的城市污水回用作为城市杂用水;加利福尼亚州约有200余座中水工程，城市污水回用中水量占污水总量的31%。南非温得和克市已建成处理能力为450m3/d的污水回用作中水的系统。印度孟买已建成7座处理能力为150m3/d～250m3/d的中水工程，用于补充空调冷却用水[2]。英国需用淡水量以每年2.5%的比例增长，其给水量的1/3不得不取自含有污水处理后排放河流的河段。前联邦德国70年代时的地面水污染较为严重，所取河滩渗滤水和人工地下水都是地面水经过不同处理后，再经渗滤和回灌地下的。这说明英、德两国的污水回用是客观存在的[3]。日本在1989年有844套中水设施，东京市就有日处理量约为200m3的中水系统建筑物60余座。我国北京市目前已建成首都机场、 中国 国际贸易中心、清华浴池等几十项中水工程，总设计能力约3 000m3/d。大连、天津、青岛、太原、深圳等城市也先后建成一系列中水工程。《北京市中水设施建设管理试行办法》规定：新建的面积20 000m2以上的旅馆、饭店、公寓等;新建的面积30 000m2以上的机关、科研单位、大专院校、大型文化 体育 建筑等;按规定应配套建设中水设施的住宅小区、集中建设区等都应配套建设中水设施，现有建筑属前两项的可根据条件逐步配建中水设施。
1 中水水源及用途
中水水源可取自生活污水和冷却水，一般可按下列顺序取舍：冷却水→沐浴排水→盥洗排水→洗衣排水→厨房排水→厕所排水。 医院 污水不宜用作中水水源。中水水源可分为3类[4]：A 不含厨、厕排水，以冷却水、雨水、洗浴水为主的优质杂排水;B 含厨房排水的杂排水;C 杂排水+厕所排水。
全世界人均用水量约为100L/d。加拿大埃德蒙顿市1994年人均用水量为434L/d，漏水率为4.8%;新加坡1994年人均用水量为135L/d，比1993年增加6.5%，漏水率为8%;1981年日本东京都人均用水量为250L/d，千叶县人均用水量为205L/d;广州市1997年为350L/d[5～6]。根据不同的处理程度、出水指标和各用途的用水水质标准，中水可作不同的用途，见表1。中水的最大用途是冲洗厕所，占使用量的90%以上。以东京都为例，冲厕用水为90.6%，冷却用水为3.0%，消防用水为2.4%，洗车用水为1.2%，清扫用水为1.2%，绿化用水为0.7%，其它0.9%。
表 1 各种用途用水水质标准
| 用 途 | 冲洗厕所 | 空调冷却 | 洗车、消防 | 洒 水 |
北京中水 水质标准 |
||||
| 国 家 | 美国 | 日本 | 美国 | 日本 | 美国 | 日本 | 美国 | 日本 | |
| 浊度/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 | 管网末端＞0.2 |
| 硬度/(以CaCO3计)mg/L | — | ＜300～500 | 300 | ＜300 | — | ＜200～500 | — | ＜300～500 | — |
| 悬浮物/mg/L | 10 | ||||||||
| 蒸发残渣/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 |
| 大肠杆菌/个/L | — | 0～1 | — | — | — | 0～1 | — | 0～1 | ＜3 |
| 细菌总数/个/mL | — | ＜100 | — | — | — | — | — | — | ＜100 |
| BOD5/mg/L | — | ＜10～20 | — | ＜10 | — | ＜10 | 8 | ＜10 | ＜10 |
| 色度/度 | 40 | ＜10～50 | 30 | 无不快感 | 30 | ＜20～30 | 30 | ＜20～50 | ＜40 |
|
注：嗅除北京中水水质标准为无不快感外，其他各种用途用水水质标准皆为无异臭味。2 处理工艺流程与水质
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］： 表 2 日本中水处理利用实例 |
| 单位名称 | 中水用途 | 原水水质 | 处理量/m3/d | 处理流程 | 出水水质 |
| 东京 工业 大学长津田地区 |
研究用水 冲厕用水 |
生活杂排水pH 7.7，SS 250，BOD 200，COD 150，硬度614，氨氮19 | 1 200 | 原水→活性污泥→生化脱氮→混凝沉淀→砂滤→活性炭吸附 | |
| 栗田工业会社大楼 | 冲厕用水 |
冷却水pH 7.7～8.1 BOD 33～84 电导率390～840 |
100 | 原水→快滤→消毒 |
pH 5.8～8.0 BOD 20～60 电导率 ＜823 |
| A制造会社总部大楼 | 冲厕用水 | 生活杂排水BOD 200，COD 150，SS 250 | 140 | 原水→油水分离→旋转圆盘→快滤→活性炭吸附 | BOD 5，COD 5，SS 1 |
| 日本住宅公寓芝山住宅区 |
冲厕用水 垃圾箱 冲洗用水 |
生活杂排水 | 最大161 | 原水→活性污泥→混凝沉淀→砂滤→臭氧处理→活性炭吸附 | pH 5.8～8.6，BOD 10，COD 20，SS 5 |
| 神户制钢所机械研究所化学部门研究楼 |
试验用水 冷却水 |
研究楼排水 | 140 |
试验用水→中和→混凝沉淀→反渗透→活性炭吸附→再利用 冷却水→砂滤→再利用 |
pH 6.7，电导率 65，COD ＜0.5，TDS 49，Ca 6.8，Mg 1.8，Cl- 15.9 |
| 横兵国立大学 |
冲厕用水 冷却水 |
试验排水BOD 20，COD 20，SS 20 | 500 | 原水→过滤→调节pH→混凝沉淀→2次过滤→活性炭吸附→臭氧杀菌 |
BOD ＜5 COD ＜5 SS ＜5 |
| 大阪市公园局 | 二级出水 | 城市环境用水 | 10 000 | 二级出水→快滤→去除ABS→消毒 | |
| 东京都中央市场 |
芝浦处理厂 二级出水 |
清扫 水池 洗车 冷却水 |
150 | 二级出水→过滤 |
|
注：表2、表3中SS、COD、BOD、TDS、Cl-、各种金属含量、硬度、氨氮含量的单位是mg/L；电导率的单位是μS/cm；大肠杆菌的单位是个/L。
表 3 中国中水处理利用实例 |
| 单位名称 | 中水用途 | 原水水质 | 处理量/m3/d | 处理流程 | 出水水质 |
| 北京结核病医院 | 冲厕所、绿化、洗车、景观、施工用水 | 二级处理出水COD 40～50，BOD 10～20，SS 30～40，氨氮 4～10，余氯 6～8，大肠杆菌＜500 | 200 | 二级出水→调节池→管道反应器→平流沉淀池→过滤→消毒 | COD 12～28，BOD 1.6～16，余氯 0.8～2，大肠杆菌＜5 |
| 首都机场 | 冲厕所、绿化 | 二级处理出水COD 24.1，BOD 9.7，SS 18.7 | 960 | 二级出水→调节池→管道反应器(消毒)→平流沉淀池→过滤→消毒 | COD 12，BOD 1.1，SS 4.5 |
| 北京市劲松宾馆 | 冲厕所、绿化、景观、喷泉 | 浴室宾馆淋浴水COD 33～103，BOD 50～80，ABS 1～2.7，大肠菌2 500，油脂 20.5～33.5，SS 200～318 | 120 | 原水→曝气调节池→一级接触氧化→二级接触氧化→纤维球过滤 | 余氯 0.5～1，COD 1～20，BOD 0.75～10，ABS 0.08～1，大肠杆菌＜3，油脂 0.3～1，SS＜5 |
| 北京市万泉公寓 | 冲厕所、绿化、洗车 | 洗浴水COD 150，BOD 80，SS 60 | 120 | 原水→调节池→接触氧化→沉淀→过滤→消毒 | COD＜50，BOD＜10，SS＜10 |
| 北京市亚洲大酒店 | 冲厕所、绿化、洗车、景观 | 洗浴水COD 150，BOD 80，SS 60 | 120 | 原水→格栅→调节池→混凝过滤→生物活性炭→消毒 | 出水达北京市规定的标准 |
| 国际服务中心 | 冲厕所、绿化、洗车 | SS 100～150，BOD 100～150 | 1 500 | 原水→调节池→曝气池→混凝沉淀→砂滤→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 单独循环方式 |
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)。
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图1 设水泵和水箱供水方式
4.4 分区供水方式 |
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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： 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。 参考 文献
1 Metcalf,Eddy.Wastewater Engineering. Third Edition.USA:McGRAW-HILL International Editions,1991. 1137～1139 |
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