浅谈武汉市民用建筑节水技术及管理——以青山区为例

颜 波,卢 帅,江 杏,叶 琦

(武汉科技大学 管理学院,湖北武汉 430081)

一、民用建筑节水的必要性

《老子》有言:“上善若水,水善利万物而不争。”水资源是基础自然资源,同时也是战略性经济资源,是综合国力的有机组成部分,水资源正日益影响全球的经济与发展。推行节约用水政策,加强水资源的管理和利用,是缓解水资源危机,减轻环境污染,促进经济和社会持续发展的重要措施,也是现阶段全球共同关注和各国政府的重点议题之一。水资源极度短缺和严重浪费现象并存是我国现阶段存在的主要问题。节约用水应是防止水资源危机,解决供需矛盾的长期的必要的方针。

民用建筑(Civil Building),指供人们居住和进行公共活动的建筑的总称。民用建筑按使用功能可分为居住建筑和公共建筑两大类。有关数据显示,民用建筑用水量占到总用水量的16%左右,人们要生存,就少不了用水,故而民用建筑节水具有十分重大的意义。

一是经济效益。减少给水系统的运行和维护费用,减少水厂的建设水量,降低建设水厂的投资,减少污水处理厂的建设数量等等。

二是社会效益。减少国家水供应压力,增强干旱的预防能力,降低水资源的消耗,及时调用国家不同区域的用水差异,防止缺水带来的社会不稳定等等。

三是环境和生态效益。维护河流的生态平衡,美化环境,节约用水可以避免地下用水的过度开采,防止地下水的污染等等。

二、武汉市青山区民用建筑节水现状

对于青山区民用建筑节水,就居住建筑而言,主要是在饮用,洗涤,冲厕,洗澡及洗车等方面着手进行的;就公共建筑而言,主要从冲厕和场地清洁等方面入手。

青山区的独立式旧房在节水方面主要依靠居民的传统方法,比如:控制水龙头开关至中小水量并及时关水;使用脸盆洗脸及洗手,收集洗衣,洗菜,洗澡水等冲洗马桶;衣物集中洗涤,洗涤剂放适量,小件衣物手洗;间断放水淋浴等。而新建的小区式的集体住房在节水方面除了上述方面之外还可以靠新型用节水设备,比如节水龙头,可分量调节出水量的大小;节水型马桶,每次用水9L,比传统马桶节约大约4L水等。

青山区公共建筑也有部分是很早以前建立的,这些建筑的厕所采用的是沟槽式的,可采用感应式排水系统节水,而对于新建的公共建筑则多采用的是抽水马桶,可节约用水。至于场地清洁和洗车则采用的是洒水车和机械清洁,这也从某种程度上能节约一定的水量。

三、武汉市民用建筑节水现状

据相关数据显示,2010年全市总用水量大概为31.53亿立方米,其中全工业用水量15.33亿立方米,占总用水的48.6%,居第一位;农业用水量10.19亿立方米,占总用水的32.3%,居第二位;生活用水量6.01亿立方米,占总用水量的19.1%。如果能让民用建筑节水上发挥更大的优势尤其注重对给排水系统的优化改进及部分生活污水的重复循环利用,那么就能在节水节能上迈出重要的一步。

当前武汉市民用建筑节水,主要体现在以下几个方面:

(一)研制推广节水型设备,节水器具普及率达到了8%

1.节水型便器冲洗设备。双冲洗水量控制装置的坐便器,延时自闭冲洗阀式小便斗或自动感应冲洗小便斗均有较好的节水作用。

2.节水型水龙头。如现在大量使用的自闭式龙头、感应式龙头等均可起到节水作用。

3.节水型淋浴设施。公共浴室淋浴采用单管恒温供水,一般可节水10%-15%;若采用踏板阀,做到人离水停,一般可节水15%-20%。

(二)进行管网改造

到2010年,城镇居民生伙用水定额达到168L/天,管网漏失率由2005年的19%降到14%。

(三)公民节水意识

目前民用建筑,一般都设有水表,合理定价,按表收费,让用水者直接承担经济责任,事实证明节水效果明显。对于宾馆、饭店、写字楼、集体宿舍以及其他公共场所内的用水设施加强管理,及时检查维护,严防浪费现象。各种经济和行政管理措施的实行会不断的增强公民节水意识,公民节水意识是在全社会推行节约用水的软环境,公民节水意识的增强可对其他具体节水措施起到事半功倍的作用。

四、武汉市民用建筑节水存在的问题

(一)“隐形”水量浪费

超压出流就是指给水配件前的压力过高,使得其流量大于额定流量的现象。如按照《建筑给水排水设计规范《GB50015—2003》的规定,一个洗涤盆水龙头在管径15mm时,额定流量为0.15～0.2L/s;若在上述相同条件下,因水压过高导致其出流量大于0.2L/s时,即为超压出流。此时的出流量与0.2L/s的差值为超压出流量,这部分流量未产生正常的使用效益,是浪费的水量。由于这种水量浪费不易被人们察觉和认识,因此可称之为隐形水量。这种“隐形”水量流失并不亚于“显形”的漏水量。武汉市建筑给水系统中超压出流现象是普遍存在而且是十分严重的,由此造成的水的浪费问题是不可低估的。

(二)热水供应浪费

随着人民生活水平的提高和建筑功能的完善,建筑热水供应已逐渐成为建筑供水不可缺少的组成部分。据统计,在住宅和宾馆饭店的用水量中,淋浴用水量已分别占到30%和75%左右。就节水效果而言,支管循环方式最优,立管循环方式次之,无循环方式浪费水量最大,干管循环方式次之。由于目前武汉许多建筑系统采用干管循环和无循环方式,因而造成大量的水被浪费。

(三)器具用水浪费

由于公民节水意识淡薄,追求节水用具上价格的便宜,很多住户用普通水龙头代替洗衣机专用水龙头,这样做存在两个问题:一是按普通水龙头标准生产的产品,上密封要求较低,如管网压力大时,就会由上密封漏水;二是普通水龙头出水口没有做特别要求,不太适合与洗衣机的接口连接,常有因家中无人,接口崩开而发生严重跑水的事故。

五、“3R”水循环经济下节水技术实践

“循环经济”一词源自美国经济学家波尔丁,是他在20世纪60年代提出生态经济时谈到的。“循环经济”理论侧重于整个社会物质的循环利用,强调的是循环和生态效率,资源被多次重复利用,并注重生产,流通,消费全过程的资源节约。

资源是地球赖以生存的基础,而水资源是地球上唯一不可替代的资源,尤其是在当今社会水资源严重匮乏的情况下,将“循环经济”理论应用于水资源的节约上就显得尤为重要。从宏观层面上讲,水循环经济就是,在水资源的利用上由传统高开采,低利用,高排放的“资源——产品——污染排放”模式向新型低开采,高利用,低排放“资源——产品——再生资源”反馈式流程发展;而从微观层面来说,水循环经济就是要从单独一个点或者小区域上实现水资源闭合循环利用。

将水循环经济理论应用于民用建筑节水上,实现供水,用水和排水等环节的健康循环。

输入端减量原则(Reduce):要求在供水环节,减少进入生产和消费流程的水资源量,即用较少水资源投入满足既定的生产或消费需求,在经济活动的源头就做到节约水资源或减少污染。要求人们使用节水器具或采用节水实践来减少对水资源的过度需求,从而达到减少废水排放的目的。

过程控制再利用原则(Reuse):为了提高水资源的利用效率,要求从上一工序或过程排出的水可以直接被下一工序或者过程利用,水资源在生产消费过程中尽量多次重复利用,鼓励人们采取措施将生活水重复使用后用于冲厕,灌溉等用途。

输出端的再循环原则(Recycle):要求将生产和消费过程中的污水可以变成可利用的资源而不是无用的废水。废水资源化通常有两种方式:一是水资源循环利用后形成与原来相同的产品;二是水循环利用后与原来形成不同的产品,废水资源化后形成的不同产品可用于不同的途径。再循环原则要求失去功能的废水恢复功能,从而可再利用,以使整个水循环实现闭合。

下面用图来表示这整个循环过程:

“3R”水循环经济图

结合武汉市民用建筑节水现状及其中存在的问题,应用“3R”水循环经济理论对节水节能作出更进一步的分析。

(一)输入端减量(Reduce)

1.节水型水嘴、淋浴器:在保证使用功能的前提下,控制流量,达到节水目的,要求压力0.01MPa,流量小于0.15L/s。主要运用于住宅和公共建筑的冷、热水供水管路末端。

2.节水型便器系统:平均用水量标准要求小便器平均用水量不超过3L,坐便器平均用水量不超过6L,蹲便器平均用水量不超过8L。主要适用于住宅和公共建筑的便器系统。

3.延时水嘴:每次用水量在2～4L,可有效节水。主要适用于机关、厂矿、医院、学校、商场或其它公共场所。

4.脚踏式水嘴、淋浴器:脚踏出水,离开后停水,可有效节水。但由于使用者必须一直踩踏才能使用,会有些不便。主要适用于机关、厂矿、医院、学校、商场或其它公共场所。

5.感应式水嘴、淋浴器:采用红外线反射原理,人体或人手在感应距离内出水,人离开后停水,避免了传统开关人走水长流的水资源浪费。主要适用于机关、厂矿、医院、学校、商场或其它公共场所。

6.IC卡节水控制器:通过射频卡和智能水控终端对用水进行控制和管理,采用预付费方式,用水按时间或按流量计费,能有效对终端用水进行控制。主要适用于机关、学校、厂矿、公共浴池等。

7.智能触摸式数显温控器:水嘴、淋浴器等设备在使用时出水的温度即时显示在显示屏幕上,使用者能提前知道水温是否适合自己,并有记忆上次的功能。减少了使用者在使用时用手试水温导致的浪费,并且消除了被烫伤的危险。主要适用在家庭和各种有冷、热水供水系统的未端的水嘴、淋浴器上。

8.压力流冲击式坐便器:利用供水管网压力,增加压力推动,提高了冲水的瞬时流速,且与新型坐便器相结合,在保证排污能力的同时,设计了漩涡冲洗与喷射冲洗,提高了冲洗效果,每次冲洗用水量不大于4L,大大减少了用水量,并设有过压装置以确保使用安全。设计新颖,排污能力强,节水效果显著。主要适用于住宅和公共建筑的坐便器系统,也可用于老式坐便器的改造,供水压力不低于0.06MPa。

9.喷射式冲洗节水坐便器:采用特制的便器,利用自来水管网的压力,采用喷射技术,有效完成便器冲洗,可防止污物在排水管道内产生淤积,大、小便分(4L、2.5L)两档,一次冲水后的稀释率＞500。可手动、自动(电磁闸)控制。内设有水量调节系统,可做到最大限度的节约用水。主要适用于住宅和公共建筑的坐便器系统,供水压力0.1MPa～0.3MPa。

10.免水冲立式小便器:内壁涂层采用憎水、杀菌材料,起到洁净和杀菌功能。小便斗的下部内置充有轻质阻集液的阻集器,并设有隔离筒,起到水封作用,阻止异味的散发。达到免水冲的目的,节省水资源。主要适用于公共建筑的男用卫生间的小便系统。

(二)过程控制再利用(Reuse)

1.建立中水系统

中水回用系统是指民用建筑物或居住小区内使用后的各种排水如生活排水、冷却水及雨水等经过适当处理后回用于建筑物或居住小区内,作为杂用水的供水系统。杂用水主要用来冲洗便器、冲洗汽车、绿化和洗洒道路。

据有关研究资料显示,在城市建筑小区采用中水系统后,居住区用水量将节省30%—40%,同时排放量减少35%—50%,对于商住小区设置中水系统可节水70%,科研事业单位可节水40%左右,对一般居民住宅,可节水30%左右。这对社会和环境效益的深远影响是无法估量的。

以色列是在中水回用方面最具特色的国家。占全国污水处理总量46%的出水直接回用于灌溉,其余33.3%和约20%分别回灌于地下或排入河道,其中水回用程度之高堪称世界第一。他们采取的中水回用处理过程为:城市污水的收集→传输到处理中心→处理→季节性储存→输到用户→使用及安全处置。在回用方式上,包括小型社区的就地回用,中等规模城镇和大城市的区域级回用。

我国中水主要还是用于居民冲厕、灌溉、景观用水、洗车,正在开发在工业和农业中的使用。北京、天津、青岛等缺水严重地区走在中水市场的最前面,这些城市都把中水回用列入城市大的总体规划之中。

但对于武汉市来说,《武汉市建设项目配套建设节水设施管理规定》第十条:建筑面积在3万平方米以上,且日用水量300立方米以上的宾馆,饭店,以及建筑面积在10万平方米以上的校园等建设项目,应按照国家,省有关技术规范的要求,配套建设中水设施。鼓励建筑面积10万平方米以上的居住区及其他民用建筑配套建设中水设施。具体办法由市水行政主管部门拟定,报市人民政府批准后实施。这就为民用建筑设立中水系统有了政策上的支持,也正是大力发展中水系统作用的巨大潜力所在。

2.加快开发利用家庭微型中水系统

北京立德雅科技发展有限公司研制的家用自动节水装置应用技术,由安装有清污识别器、免维护过滤器和提升泵的支架、洗涤器具的分流器以及带杀菌功能的储水箱组成。以家庭为单位的节水系统,不存在户与户之间的交叉。支架放在洗衣机底下,不占用家庭地面。可有效地将洗衣机的二、三次排水,纯水机废水和其它分流的废水(厨房、卫浴)回收再利用,可100%代替便器冲洗用水,可节约生活用水50%,节水效果显著。可用于住宅卫生间、厨房等废水回用等。假设在武汉,每家每户都能装上这样的微型中水系统,可想而知,节约的水量将是很可观的。

家庭微型中水系统给民用建筑节水提供了一个更方便快捷的渠道。

(三)输出端再循环(Recycle)

膜生物反应器(MBR)为20世纪90年代国际上新兴的水处理技术,主要应用于城市污水的净化。MBR主要有以下特点:处理效率高,出水水质好,设备紧凑,占地面积小,易实现自动控制,运行管理简单。目前MBR已应用于美国、德国、法国、埃及等十多个国家,规模从6m3/d至13000m3/d不等。我国对MBR的研究主要仍以对生活污水的处理为主。据有关数据显示,应用MBR技术后,主要污染物的去除率可达:COD=93%,SS=100%,出水悬浮物和浊度接近于零,处理后的水质良好且稳定,可以直接回用,能够实现污水资源化。

在资源短缺的今天,污水处理回用是开发利用水源的有效措施,将膜生物反应器应用于民用建筑生活污水的处理上,经过处理的水用于绿化,冲厕,冲洗,补充观赏水体等非饮用目的,而将清洁水只留用于饮用等高水质要求的用途,这样不仅节约了水资源,也减少了环境污染。

现在已经生产的A2-MBR系列智能一体化膜生物反应器是将膜分离技术与生物处理技术,智能化控制技术有机结合起来的一体化成套水处理设备。克服了传统水处理工艺的流程冗长,占地面积大,操作管理发杂等缺点,具有结构紧凑,外观美丽,占地面积小,运行费用低,稳定可靠,自动化程度高,维护操作方便等优点,特别是出水水质好,优于中水水质标准,特别适用于中小型规模的污废水处理和回用。还有A3-MBR系列膜生物反应器组器,也是生活污水处理及回用工程的首选。

膜生物反应器技术以及其优质的出水水质被认为具有较好经济,社会和环境效益的节水技术而备受关注,而高水质要求正好符合民用建筑生活用水要求,这就为民用建筑节水提供了切实可行的途径。

六、民用建筑节水管理对策

(一)制定利于节水用水的优惠政策,鼓励倡导市民节约用水。公民自身素质的提高、自身节水意识的提高、以及法律意识的加强是公民节约用水的另一保障,所以应该加强节约用水的宣传力度,增强公民的节水意识以及法律意识。比如:城市主要交通要道制作节水公益广告、利用媒体宣传、举办节水有奖征文活动、刊报节水广告等等。

(二)法律是约束人类活动最好的行为准则,所以应该把节水节能纳入相关的法律政策,节水节能的制度,搞好节水节能法律法规的相关宣传工作。健全节水法规体系,加强法制管理,推进全社会节水,逐步建立起政府调控、市场引导、公众参与的节水型社会管理体系。

1.实行计划用水制度。水行政主管部门和相关部门应该根据水资源统一规划用水供求计划,编制好用水计划,经批准才可下达执行。

2.实施用水统计工作制度。相关部门应该做好各行业的用水统计工作。

3.取水、用水均要安装计量设施。计量设施必须符合国家标准,各用水单位应该加强用水的管理,健全用水统计资料,如实按期上报相关部门。

4.实行节水技术改造投资项目发布制度。推动用水器具生产企业及现有高耗水行业的节水技术改造。

5.实行节水产品标识制度,强化用水节水设施和节水器具、设备生产质量的监督。

6.制定统一的再生水管理办法,由水行政部门统一管理再生水系统的设计、建设、运行。加强再生水管理队伍的能力建设。实行对用水单位的水量平衡试制度,促进合理用水。

7.实施节约用水补助金制度,用于支持节约用水技术改造、管理及补助对节水工作作出重大贡献的用户,激励大家积极节约用水。

8.引导和规范建立各类用水组织。

9.建立发达的信息互通制度,包括信息采集、管理和发布系统,及时向全社会发布用水信息、水权和水市场信息。

(三)节水设备的推广和研发是公民节水意识提高同时的有效辅助设备,因此应该大力研制推广节水型设备:比如节水型便器冲洗设备、节水型水龙头和淋浴设施等等。

(四)剩余水压对节水设备会产生极大作用,水压太大容易损坏节水设施产生滴漏,故此应该减小剩余水压,在容易安装且不受安装位置限制的前提下,研制新式减压节流装配,只有这样才有利于减小水压的推广应用。

(五)开发新技术,研制新设备,减低中水系统处理成本,实现废水、污水的重复利用。

(六)制造研发节水设施的材料的质量直接影响节水设施的质量,所以应该提高管材、附件和施工质量,防止水源的滴漏现象。

(七)重新对供水管网的改造、巩固、维护,降低管网的滴漏。加强城市应急输配水管网的建设。

节约用水势在必行,民用建筑节水措施不一而足。实践证明,只要采取一项措施或多项措施兼用,其节水效果都将是显著的。“坚持开发与节约并举,把节约放在首位”,不仅能取得显著的经济效益,而且能在一定程度上缓解城市用水供需矛盾,解决高峰期缺水问题,还能减少污水排放量,保护环境,取得较好的社会效益和环境效益。

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