高校中水回用系统规划设计探讨

书书书高校中水回用系统规划设计探讨金世玉，　辛洪云，　蔡可心，　徐　斌（山东大学威海校区基建处，山东威海２６４２０９）　　摘　要：　总结了国内高校中水回用系统的建设经验，探讨了高校中水水源、中水系统的规划设计及中水处理工艺，结合实例给出了适合于高校中水处理工艺的设计方案，并分析了高校生态校园中水回用系统的经济效益。　　关键词：　校园污水；　中水回用；　校园节水；　生物接触氧化；　膜生物反应器中图分类号：Ｘ７０３　　文献标识码：Ｂ　　文章编号：１０００－４６０２（２００９）２０－００２２－０３ＤｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｎＰｌａｎｎｉｎｇａｎｄＤｅｓｉｇｎｏｆＲｅｃｌａｉｍｅｄＷａｔｅｒＲｅｕｓｅＳｙｓｔｅｍｉｎＣｏｌｌｅｇｅｓａｎｄＵｎｉｖｅｒｓｉｔｉｅｓＪＩＮＳｈｉｙｕ，　ＸＩＮＨｏｎｇｙｕｎ，　ＣＡＩＫｅｘｉｎ，　ＸＵＢｉｎ（ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＭａｎａｇｅｍｅｎｔＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ，ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙａｔＷｅｉｈａｉ，Ｗｅｉｈａｉ２６４２０９，Ｃｈｉｎａ）　　Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｉｎｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｒｅｃｌａｉｍｅｄｗａｔｅｒｒｅｕｓｅｓｙｓｔｅｍｉｎｄｏｍｅｓｔｉｃｃｏｌｌｅｇｅｓａｎｄｕｎｉｖｅｒｓｉｔｉｅｓｉｓｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｔｈｅｓｏｕｒｃｅｏｆｒｅｃｌａｉｍｅｄｗａｔｅｒ，ｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｐｌａｎｎｉｎｇｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｎｄｔｈｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｅｓｏｆｒｅｃｌａｉｍｅｄｗａｔｅｒａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｓｃｈｅｍｅｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｅｓｏｆｒｅｃｌａｉｍｅｄｗａｔｅｒｉｎｃｏｌｌｅｇｅｓａｎｄｕｎｉｖｅｒｓｉｔｉｅｓｉｓｇｉｖｅｎｗｉｔｈａｎｅｘａｍｐｌｅａｎｄｔｈｅｅｃｏｎｏｍｉｃｂｅｎｅｆｉｔｏｆｒｅｃｌａｉｍｅｄｗａｔｅｒｒｅｕｓｅｓｙｓｔｅｍｉｎｄｏｍｅｓｔｉｃｃｏｌｌｅｇｅｓａｎｄｕｎｉｖｅｒｓｉｔｉｅｓｉｓａｎａｌｙｚｅｄ．　　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：　ｃａｍｐｕｓｗａｓｔｅｗａｔｅｒ；　ｒｅｃｌａｉｍｅｄｗａｔｅｒｒｅｕｓｅ；　ｃａｍｐｕｓｗａｔｅｒｓａｖｉｎｇ；　ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｔａｃｔｏｘｉｄａｔｉｏｎ；　ｍｅｍｂｒａｎｅｂｉｏｒｅａｃｔｏｒ　　高校规模的扩大使其成为所在城市的用水大户，同时也是排污大户，因此具有很大的节水潜力和作为中水原水的潜力。目前全国各高校中水回用工程主要位于北方缺水地区，在南方地区的应用则较少。中水原水多以优质杂排水为主，如洗浴排水和盥洗排水，一般都取自学生宿舍的排水和浴室排水［１～３］。由于原水水质可生化性较好，处理工艺一般以生物处理为主，再辅以沉淀、过滤等工艺，工艺流程一般较简单，但工艺组合也因各种因素的影响而呈现多样化，因此各工艺占地面积、能耗、运行成本等大小不一。１　校园中水系统的规划校园中水系统包括自来水供水系统、污水处理系统和中水回用系统，是一个分质供水、分质排水的体制。目前高校典型的中水系统见图１，其中虚线表示可选。!#$%&’()#$%&’*#+%&’,-./0-1234567289:;=?@ABCDEFGHIJ*#KLM图１　校园中水系统结构Ｆｉｇ．１　Ｆｒａｍｅｏｆｒｅｃｌａｉｍｅｄｗａｔｅｒｓｙｓｔｅｍｉｎｃａｍｐｕｓ根据具体情况高校中水系统可采用如下３套方案［４］。①　分散系统方案（方案一）·２２·第２５卷　第２０期２００９年１０月　　　　　　　　　　　　中国给水排水ＣＨＩＮＡＷＡＴＥＲ＆ＷＡＳＴＥＷＡＴＥＲ　　　　　　　　　　　　　Ｖｏｌ．２５Ｎｏ．２０Ｏｃｔ．２００９采用小型成套处理设备，以几栋建筑物为一组，每个处理单元处理水量约为１００ｍ３／ｄ。处理后的中水一部分直接回用到附近建筑物作冲厕用水，其余部分可以就近利用，如浇洒绿地、道路，洗车和注入湖泊、明渠作为景观用水。该方案安排布置比较灵活，对未来规划的适应能力强。但对水量、水质的变化适应能力差，不利于对中水水资源的统筹利用，处理点分散不易管理及维修、管理费用大。②　小集中系统方案（方案二）以功能分区为基础，依据各分区的水量、水质特点，全校范围内设置若干个中水站，处理能力为１０００～２０００ｍ３／ｄ。在收集中水方面各处理站分别具有各自的中水收集管网，处理工艺根据水质而定。在中水供给方面，各个中水站采用一套环状供水管网，以提高供水可靠性。该方案对水质、水量的变化适应能力强，占地面积小，易于布置和管理维修，并能形成规模效益。但管网建设费用和基建费用大，一次性投资高。③　统一收集处理、回用系统方案（方案三）校内只建设一座中水站，统一收集、统一供给，建设一套完整的中水收集、供水管网系统。该方案对水质、水量的变化适应能力强，管理维修方便，可形成良好的规模效益。相对于前两种方案，该方案由于要建设一套中水收集管网，管网埋深较大，一次性投资高；集中处理水量大，占地面积大，中水站位置难找，对于宝贵的校园用地，易造成资源浪费。通过以上对三种方案优缺点的分析不难看出，方案一适合人口规模较大的高校，方案二、三适合人口规模稍小的高校。据此，各高校可根据其实际规模选用合适的中水再生回用系统。２　中水水源盥洗水、洗浴水、游泳池的排水量较大，水质好且相对稳定，作为中水水源时采用的处理工艺较为简单，可大大降低污水处理站的运行费用。高校各学生宿舍楼的盥洗用水均可回收用作中水水源，其总量占全部中水水源量的６０％～７０％，且其水源回收点相对集中，便于收集［５］。浴室用水也属于优质杂排水，是较优的中水水源，其收集量也较大，可作为中水水源。厕所及食堂排水的水质较差，且难以处理，因此暂不考虑回收用作中水水源。教学区各教学楼用水量较少，地点比较分散，可不作为中水水源。实验室排水水质较复杂，处理成本高，因此也暂不考虑。处理后的中水主要用于学生宿舍楼、各办公楼、教学楼、实验楼、招待所及各驻校单位的冲厕用水，及校园内浇洒绿地、树木、道路、操场、换热站补水及景观用水等。３　案例分析山东大学威海校区占地约１０７ｈｍ２，建筑面积为４０×１０４ｍ２，现有全日制学生１．４２万人，教职员工为１２００人，污水排放量达１５００ｍ３／ｄ。校区绿化面积共２２×１０４ｍ２，人工湖面积为３×１０４ｍ２。其中校园西南部文惠园学生公寓建筑面积为７×１０４ｍ２，共安排学生住宿７０００余人，该区域实施中水回用工程。３１　中水水源及水量计算文惠园有大学生公寓１２座，卫生间内有淋浴设施，以便学生夏季冲凉。学校东侧还有公共浴室１座，内设２００个淋浴喷头，供全校师生使用，每天开放１０ｈ。该中水工程主要收集上述建筑物的洗浴污水和盥洗污水，要求处理出水达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》标准后回用于学生公寓冲洗厕所，若有剩余则考虑用作绿化用水。根据实测数据，学生浴池的洗浴污水排放量为１００ｍ３／ｄ，学生用水量为１５０Ｌ／（人·ｄ），其中冲厕用水量占总水量的３０％。经计算７００００ｍ２学生公寓的冲厕用水量为３１５ｍ３／ｄ，绿化用水量为３５ｍ３／ｄ，合计为３５０ｍ３／ｄ。据此，确定中水站的设计处理能力为３５０ｍ３／ｄ。经计算，除浴池外，还需收集２７８００ｍ２学生公寓（住宿２８００人）的盥洗用水，以保证中水站的水源。也就是说，使用２７８００ｍ２的学生公寓加上一个浴池的杂排水，可以供给７×１０４ｍ２学生公寓的冲厕用水和一部分绿化用水量。３２　中水处理工艺考虑到污水水质、水量和中水回用水质要求以及工艺设施的造价、占地面积等因素，经方案比选［６］，确定中水处理工艺选择以ＭＢＲ为核心的处理方案，工艺流程见图２。!#$%&’()*+,-./%01234567.89:8图２　中水工艺流程Ｆｉｇ．２　Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｒｅｃｌａｉｍｅｄｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓ·３２·ｗｗｗ．ｗａｔｅｒｇａｓｈｅａｔ．ｃｏｍ金世玉，等：高校中水回用系统规划设计探讨第２５卷　第２０期３３　经济效益分析本项目的经济效益分析按资金的静态价值计算，具体情况见表１。表１　中水回用工程总投资Ｔａｂ．１　Ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔｏｆｒｅｃｌａｉｍｅｄｗａｔｅｒｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ项　目工程量单价总价／万元用水区给水管网７００００ｍ２５元／ｍ２３５．０中水室外排水管网２７８００ｍ２５元／ｍ２１３．９处理设备１套１２５．０万元１２５．０加压设备１套３．０万元３．０调节池１００ｍ３１０００元／ｍ３１０．０中水池８０ｍ３１０００元／ｍ３８．０设备用房８０ｍ２１０００元／ｍ２８．０　　此规划一次性总投资为２０２．９万元，折旧年限取１５年，则折旧费为１３．５万元／ａ。水泵的动力费为２．１万元／ａ，处理费约１１万元／ａ，人工费用为１．５万元／ａ。故中水站运行费为２８．１万元／ａ。该工程实施后可节省自来水量约１０．５×１０４ｍ３／ａ，若按威海市的现行水价为３．１５元／ｍ３计算，则可节省自来水费约３３．１万元／ａ，实际收益为５万元／ａ；如果考虑到未来水价的走势，按５元／ｍ３的水价计，则收益为２４．４万元／ａ。可见此规划项目经济效益相当显著。４　结语校园中水回用工程是节水节能、生态校园建设的重要手段，因此，校园中水的设计工作也非常重要。在规划设计时，首先要做好中水的水量平衡计算，中水的水源优先考虑优质杂排水，如学生浴池的排水；中水的使用应以水量大且稳定的学生公寓冲厕为主。由于学生公寓的冲厕用水所占比例仅为总用水量的１／３左右，因此对于学生公寓而言，只需要收集部分建筑的杂排水就可以满足全部建筑的冲厕需要。此外，设计规模不能过大，以致中水过量而降低其经济效益。参考文献：［１］　邓特刚，刘洪波，张宏伟，等．中水回用工程在生态校园中的应用研究［Ｊ］．环境科学与管理，２００７，３２（１２）：８２－８５．［２］　张明，李伟英，方火明，等．高校建设中水回用系统的可行性研究［Ｊ］．净水技术，２００９，２８（２）：５７－５９．［３］　褚俊英，陈吉宁，王志华，等．中水回用的经济与中水利用潜力分析［Ｊ］．中国给水排水，２００２，１８（５）：１８３－１８６．［４］　赵新华，李长洪，肖迪．高校校园中水回用的研究与规划［Ｊ］．城市环境与城市生态，２００３，１６（３）：６３－６６．［５］　万玉山，冯俊生，王利平，等．校园中水系统研究［Ｊ］．环境科学与管理，２００６，３１（４）：７４－７７．［６］　赵建伟，丁蕴铮，苏丽敏，等．膜生物反应器及膜污染的研究进展［Ｊ］．中国给水排水，２００３，１９（５）：３１－３４．电话：[phone]Ｅ－ｍａｉｌ：[e-mail]收稿日期：櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵２００９－０６－１７·工程信息·福州市马尾区长安污水处理厂及厂外管网工程　　工程建设规模：新建厂区规模为２．５×１０４ｍ３／ｄ（远期规模为５．０×１０４ｍ３／ｄ），厂外配套管网长度为３９．９７ｋｍ，设置污水提升泵站３座；采用工艺：ＣＡＳＳ工艺。投资总额：１．１亿元；建设单位：福州马尾经济开发区市政管理处；设计单位：福州市规划设计研究院；项目进度：施工阶段；项目建设时间：预计２０１０年年底建设完成。天津北塘污水处理厂（一期）工程　　该工程位于天津塘沽区，一期工程规模为１５×１０４ｍ３／ｄ，远期为３０×１０４ｍ３／ｄ，包括７．５×１０４ｍ３／ｄ污水处理厂（出水达到一级Ａ标准，采用Ａ／Ａ／Ｏ＋深床过滤工艺）、７．５×１０４ｍ３／ｄ再生水厂（超滤＋反渗透）＋主干管。该项目的业主单位为天津滨海环保产业发展有限公司，设计单位：中国市政工程华北设计研究总院，总投资为６．８亿元，资金来源为自筹＋贷款，该项目目前处于可研阶段。（本刊编辑部）·４２·第２５卷　第２０期　　　　　　　　　　　　　　中国给水排水　　　　　　　　　　　　ｗｗｗ．ｗａｔｅｒｇａｓｈｅａｔ．ｃｏｍ