中水回用及在高层建筑回用工程实例

刘 笑 刘园园

内蒙古工业大学土木工程学院 呼和浩特 010050

1.引言

水资源是人类生产、生活中必不可少的自然资源。随着社会经济的发展，人类对水的需求越来越大，加之用水的不合理性等，导致了水资源的缺乏和水环境质量的恶化。目前我国水资源危机日益严重，并且已经阻碍了经济社会的发展。因此，为了解决城市缺水问题，我们应该加大节水力度，在治理水污染的同时，合理利用污水资源，充分提高污水回用率，来实现城市水资源的可持续的循环利用。

中水亦可称作“再生水”或“再生利用水”。我们平时的饮用水被称为上水，生活污水或工业、医疗等废水被称作下水，而中水就是介于这两种水质之间，是将城市污废水或者居民生活中产生的杂排水通过某种方法进行处理，使处理后的水达到规定的水质标准，回用于不供人类直接饮用，而是用在洗车、冲厕、浇灌草坪、道路保洁、城市喷泉等地方。因此，中水回用可以大大缓解水资源紧张的问题。

2.厦门市某建筑中水回用一体化技术应用实例

厦门市三面临海，却是个淡水资源极度缺乏的城市，人均占有量仅947立方米，是全国人均占有量的1/3，厦门市主要水源来自九龙江北溪，引水管全长40km，日饮水量约100万立方米[1]，厦门市的发展受到淡水资源的限制，因此，应该充分重视水资源的利用问题。

2.1 工程概况

本文以厦门市某工程为例，该工程为超高层建筑，主要功能为办公、商业、餐饮等，总用地面积25，945m2，总建筑面积210，964m2，其中地下层为车库，1～6层为裙房，主要功能为商业餐饮，6层以上分为E、F两座塔楼，其中E座高119.2m，F座高139.2m。

2.2 中水系统设计

本工程的供水水源为城市自来水。中水供应系统向本建筑全部卫生间供水。以公共卫生间内的手盆水、公共浴室排水、冷却塔排水等作为中水原水，经过处理后的中水回用于公共卫生间内大小便器的冲洗以及车库地面的冲洗补水等地方。本建筑内污废水量约732.6m3/d，按供水量的90%计。其中用于中水原水量约139.7m3/d。因此，实际日排放量为592.9m3/d。冷却塔排水、绿化和浇洒道路等用水不排入污水系统，此部分耗水量为440m3/d。设计的室内污水和废水进行分流排除，公共卫生间的一部分废水作为中水原水循环至中水机房进行回收；对于卫生间的生活污废水，设计为专用的通气管排水系统进行排水；首层以下排水单独排出室外。

中水原水量为139.7m3/d，中水回用系统的平均日用水量为228.8m3/d，两水量相差部分由雨水补给（详见雨水利用），可达到回用系统的1.1倍（年收集水量占回用水量百分数）最高日用水量为343.2m3/d。

中水回用系统用水量明细表详见表1、表2。

2.3 中水回用工艺流程

2.3.1 工艺设计依据

本工程将中水处理站设在地下二层，需要处理的水量：中水原水平均日收集水量139.7m3/d，中水设备日处理时间取12h/d，平均时处理水量为11.6m3/h。因此，设计取设备处理规模为12m3/h。中水水质标准：符合《城市杂用水水质标准》（GB/T 18920-2002），其中浊度、溶解性总固体、BOD5、氨氮按严标准取值。

2.3.2 中水回用工艺流程

建筑中水回用可以处理到两种程度的回用水，一种是处理到可以供人类直接饮用的水，实现水资源的完全循环利用，但是这种工艺投资高且工艺复杂；另一种是处理到不供人类饮用，而是将处理水回用于冲厕、绿地用水、冲洗车库地面用水等地方，后者应用较为普遍。中水处理有多种不同的工艺，处理时应该综合考虑中水原水的水量、水质、以及处理水回用部位等因素。在实际应用中，根据原水水质不同，中水处理流程可以分为很多种[2]。

本工程的中水回用工艺流程见图1。中水原水首先经过格栅和曝气调节池进行预处理，去除污水中的杂质并且均匀水质；然后经过毛发收集器，由一级提升泵到达中水一体化设备，再由二级提升泵依次达到石英砂过滤器、活性炭过滤器、中水蓄水池（与雨水共用），最终向本建筑的全部卫生间供水。此外，设计的中水处理工艺中还应用了鼓风曝气机进行曝气，增加足够的溶解氧，使氧气在液体中被充分搅拌和溶解，达到阻止液体中的悬浮物下沉的效果；滤池反冲洗设备用于拦截水中的杂质，去除水中的颗粒物等杂质，以达到净化水质的效果。

处理后的中水水质应符合《城市污水再生利用城市杂用水标准》GB/T18920或《城市污水再生利用景观环境用水水质》GB/T18921的规定。[3]

表1 中水原水平均日回收量表

表2 平均日和全年回用水量计算表

图1 中水回用工艺流程图

2.4 雨水利用系统

2.4.1 建筑屋面雨水排水量

雨水量按厦门市暴雨强度公式计算,屋面雨水设计重现期为10年，降雨历时5分钟。溢流口和排水管系总排水能力按50年重现期设计。屋面总汇水面积11，000m2，雨水排水量约为600L/S。

其中暴雨强度公式为：

雨水量公式为：Q=ΨqF

室外雨水管道设计重现期P=2年；室外雨水管道设计降雨历时T=15分钟；室外综合径流系数Ψ=0.65。

由以上公式计算所得雨水量约为597.3L/s。

2.4.2 雨水利用标准及利用方式

（1）雨水利用标准：重现期1年的雨水进行利用，不排入市政管网，超出的雨量排入市政管网。设计年降雨厚度1，255.1mm，平均年降雨次数121.6次。

（2）雨水利用采用回收利用方式。

①收集量和回用量：根据本工程的用地现状和投资情况，收集降落在屋面及硬化路面（汇水面积约25，900平方米）的雨水，处理后的雨水进入中水清水池，用于车库冲洗和卫生间冲厕，用水量约89.1m3/d。

②年收集雨水量（红线内）=10×0.8×1255.1×0.7×2.59=18，204m3

③雨水收集池：根据用水量、1年重现期降雨量（49.1mm）的收集量和用地现状综合确定为400m3，初期4mm的降雨不进入雨水蓄水池，经弃流池排出。雨水蓄水池和弃流池位于室外。超过雨水蓄水池设计能力的降雨通过溢流管排至市政雨水管道。

④工艺流程：由设于雨水收集池内的潜水泵进入地下二层的雨水处理机房。雨水利用的工艺流程图见图2。

图2 雨水收集工艺流程图

由图2可知，屋面雨水经过弃流池弃流初期雨水后，收集到雨水蓄水池，经砂滤和活性炭过滤器过滤，达到中水水质标准后，进入与中水共用的雨水蓄水池，用于中水系统供水或用于楼内车库冲洗及卫生间冲厕。雨水处理设备间歇运行，在有雨水时，运行12h，处理能力为7m3/h，处理后的清水全部存在清水池中，清水池容积100m3，与中水共用。

2.5 效益分析

施工完成之后对设备进行了调试，设备可以正常运行，并且出水水质可以达到规范要求的水质标准。建筑的中水回用经济性主要受到当地水价的影响，水价越高，则建筑中水回用系统的经济效益越高，设备的投资回收期越短。厦门市现行一般商业用水水价为1.8元/吨（不包含污水处理费用），商业用水污水处理费为1.2元/吨，即总的水费价格为3.0元/吨。本工程设计的中水回用系统的全年回用水量为54，180.6吨，则本建筑的中水回用系统全年可以节约用水费用为：

3.结论

该工程的中水回用系统自运行以来，水质相对稳定，符合相关规定，可以达到预期效果。目前在我国中水回用技术的应用不是很广泛，这主要是受到水价的影响，由于我国水价定位相对较低，导致了中水回用技术推广受到一定的阻碍，另外，中水回用系统的投资回收年限较长，但是我们不能只着眼于短期效益，更应该注重长远效益。建筑的中水回用有着非常广阔的应用前景，它可以降低我们对用水资源的开发和利用，并且可以降低因用水不当或排水不当而造成的水污染和水环境污染的问题，更可以减少治理污染环境的投资。一套设计和运作良好的中水回用系统可以带来不可估量的效益，因此应该大力鼓励中水回用。

[1]涂长先,关于厦门的中水回用[J],福建建设科技,2006,2:61-61.

[2]宋磊,建筑中水安全利用研究[D],北京:清华大学,2009.

[3]水利部水利水电规划设计总院,《中水回用质量标准》[S],重庆市水利局,2004.