校园雨水中水联合处理系统可行性分析

□文/刘 平 赵 健 严 娅 张春旺 王鹏程 董文强 安凌霄

□文/李 娜 蔡青竹

引言

雨水收集和中水回用分别是高校节水措施之一，从实践情况来看，这两种方法对于高校节水起到了较好的作用。但是，目前对于高校雨水中水联合互补运行的研究和实践都较少，那雨水中水是否可以联合互补运行，效益如何？针对此疑问，笔者梳理了国内外关于雨水、中水的相关研究，对华北电力大学（保定）二校区（以下简称华电二校）所在城市的水资源情况、华电二校的用水等情况进行了调查，提出了校园雨水中水联合处理系统，并对其技术可行性和经济可行性进行分析，并对雨水中水联合处理系统的建设提出了建议。

一、华电二校所处城市水资源情况

华电二校位于河北省保定市。据统计，保定市多年平均水资源总量为33.1047亿m3，人均水资源占有量313m3/人，不到全国人均水资源占有量的1/4，远远低于国际缺水警戒线，属重度缺水城市。虽然南水北调工程中线一期工程在2010年竣工以后，保定市的水资源供需矛盾得到了一定的缓解，但是，保定市的水资源短缺情况并没有从根本上得到解决。并且，这一矛盾严重影响着保定市人民的日常生活和制约着保定市的经济社会发展。

二、华电二校学生用水现状

（一）用水量大。华电二校校园用水主要是师生的生活用水、绿化用水、基建工程用水、供暖用水等。据调查，2009年华电二校年用水总量为46，3071m3，2010年的年用水总量在2009年的基础上增加了5%，达到486，227m3。相比于处于同一城市的其他高校来讲，这一用水量较大。

（二）用水浪费现象明显。根据笔者调查发现，华电二校区用水浪费现象较为明显，其主要体现在以下方面：

1、学生洗衣洗漱用水量大，浪费严重。部分学生在洗衣时，直接开满水龙头进行冲洗，造成大量用水浪费；学生洗漱时，未使用脸盆接水而直接冲洗，造成浪费。

2、学生淋浴时间长，用水量大。部分学生淋浴时间超过30分钟，淋浴时间长，造成大量水资源的浪费；同时，部分学生在不淋浴时仍打开水龙头，造成水资源的白白浪费。

3、校园灌溉时间长，用水量大。笔者经过多次观察发现，校园绿化带的灌溉时间较长，有时持续一两天，甚至在下雨天依旧进行浇灌，造成水资源的浪费。

三、校园雨水中水联合处理系统可行性分析

面对保定市严峻的水资源短缺形势和华电二校用水量大，浪费严重的现状，笔者对华电二校如何节水进行了研究。结合相关调查，本文提出了一种节水措施，即校园雨水中水联合处理系统。以下是结合华电二校的实际情况，进行的技术和经济可行性分析。

（一）雨水收集系统技术可行性

1、雨水收集量可行性。华电二校校园占地面积681亩，建筑物众多，有大量建筑物适合雨水收集，比如房屋屋顶、地面广场、运动场、道路等。笔者结合校园的建筑实际情况和综合考虑雨水收集成本，选择房屋屋顶、运动场及看台和部分广场为集水面积计算。经过对校园建筑分析，得到校园部分可集水面积如表1。（表1）结合雨水收集量计算公式：

式中：W—可利用雨量（m3）；ψ—流量径流系数；H—年平均降雨量（mm）；hy—初雨抛弃量（mm）；F—汇水面积（m2）。

计算华电二校校园理论可雨水收集量：

表1 华北电力大学（保定）二校区部分可集水面积（单位：m2）

2、雨水收集技术可行性。雨水收集系统在我国的一些地区已经得到了一定的应用，相关技术也正日趋完善。如，北京工业大学和福州七中都建成并投用了雨水收集系统。而华电二校多为坡屋顶建筑，适用虹吸式分散雨水收集，集成式雨水处理系统，该系统技术已经成熟，并有专业公司生产集成式雨水收集系统。因此，校园雨水收集在技术上可行。

（二）雨水中水联合系统技术可行性。华电二校于2008年建成并投用了中水处理系统。该系统设计理论最大中水供应量为1，100m3，每日设计运行供应中水为1，000m3，每年2学期按运行10个月计，年理论上可节省水资源30万m3。中水处理系统已经实现。下面分析华电二校区雨水中水联合处理系统的可行性。

1、水质可行性分析。雨水收集系统处理雨水与中水处理系统提供的中水均需满足《生活杂用水水质标准》，两者分设处理、互补运行，水质上可行。

2、技术可行性分析。雨水收集中水处理系统互补运行水质上能够满足要求，其雨水池、中水池分设运行方式可利用连接管道及阀门、泵等辅助设备相连，可实现互补运行，其流程图如图1所示。（图1）

图1 雨水中水联合处理系统流程

（三）校园雨水中水联合处理系统经济性分析。笔者根据华电二校的中水处理系统建设，模拟了雨水收集系统的投资，其投资为203.34万元。下面分析雨水中水联合处理系统的经济性，如表2。（表2）

表2 雨水中水联合处理系统经济性分析（一）

由于保定市降水量少，雨水中水联合处理系统的静态回收期还是较长，达18.90年。下面笔者选取了降水量较多的浙江省浦江县为标准计算华电二校雨水收集系统在降水量增大时的经济效益。

该地全年降水为1，457.1毫米，全年每月降水量超过10毫米，故每月均可雨水收集，全年可雨水收集降水量为（除去初雨抛弃的20%）：

雨水收集量：

降水量增大后，假设中水处理量不变（即经济性不变），研究雨水中水联合处理系统运行的经济性分析，见表3。（表3）

表3 雨水中水联合处理系统运行的经济性（二）

根据上述分析，降水量增大使雨水收集量增大，雨水收集系统静态回收期变短，雨水中水联合处理系统静态回收期也变短，为11.31年。因此，根据地域特点选择合适雨水中水联合处理系统运行可以使经济效益提高，实现高效经济运行。

四、结语

雨水中水联合处理系统作为一种高效的节水系统在校园推广具有重要意义。首先，校园用水量巨大、水资源浪费严重，该系统可达到很好节水效果；其次，雨水中水联合处理系统从校园开始可以充分发挥校园自身优势和示范带动作用，促进雨水中水利用的推广，培养学生的节水意识和行为。对于雨水中水联合处理系统的建设，笔者提出如下建议：

1、对于年降水量偏少、年降水量不平均的北方地区，雨水中水联合处理系统应以中水处理系统为主，雨水收集系统辅助中水处理系统运行的方式设计。该种方式可实现更好的水资源回收利，减少初期投资，较好地节约水资源，控制运行成本。

2、对于年降水量大、年降水量平均的南方地区，雨水中水联合处理系统可以以雨水收集处理系统为主，中水处理系统为辅的设计方式。该种方式可以降低中水的运行成本，增加年净经济效益，更好地利用可再生水资源，降低静态回收期。

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