中水应用
建筑给排水的发展趋势-中水道应用
简介：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。
关键字：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2 6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9 0%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
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］：
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
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
3中水的回用方式
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
1Metcalf,Eddy.Wastewater Engineering. Third https://www.wendangku.net/doc/31105682.html,A: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
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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