科威特几所学校的灰水产生量与特征分析

[科威特] A.D.埃尔苏拉利 等

试验与研究

科威特几所学校的灰水产生量与特征分析

[科威特] A.D.埃尔苏拉利 等

科威特小学、初中和高中的灰水平均产生率及其变化范围反映了学校的教育水平。小学的灰水产生率最高，高中最低。灰水特征研究结果表明，由于过多使用洗手皂，灰水中化学耗氧量(COD)和5 d生化需氧量(BOD5)含量较低，而固体、电导率和钠含量相对较高。总大肠杆菌浓度平均值为196 MPN/mL，未检出粪大肠杆菌。学校灰水被列为淡灰水，相对于住宅区和生活废水，其有机物和营养盐含量很低。由于灰水中微生物对人类健康存在严重威胁，因此灰水必须进行简单处理后方可作为非饮用水再加以利用。学校从卫生间水槽收集灰水比较方便，灰水经处理后可作为喷泉主要水源，并加以循环利用。

水源；灰水；水再利用；学校；科威特

1 概 述

在干旱及半干旱地区淡水需求增加和水资源短缺情况下，迫切需要替代水源和优化水资源利用。世界各地实际经验表明，厕所和厨房产生的未混入其他污染物的灰水可作为高性价比的替代水源。同家庭混合废水相比，灰水主要与其可用性和污染物浓度低有关。

灰水对应于家庭、办公大楼和学校等的浴缸、淋浴房、洗衣机及水槽产生的废水。曾有学者预测，灰水约占小区生活废水量的75%。美国家庭灰水占预测耗水量(114 L/p/d)的50%。这部分废水在没有粪便、尿和厕纸混入的情况下，污染程度不及城市废水。大量的灰水(15～55 L/p/d)能重复利用。灰水再利用可以保护稀缺水资源，还能减少供水成本，减轻废水集中处理系统的负荷。

针对灰水特征的已有研究成果表明，灰水被当作稀释的废水，部分化学成分与未经处理的废水相同。由于未处理灰水的再利用涉及到几个问题。在选定其处理方法和现场再利用前，必须先确定灰水的特征，据此确定处理形式和程度。曾有学者提出，如果灰水用于户外灌溉、户内冲厕或家庭清洁，人们将可能接触到灰水中的微生物，导致疾病传播风险。不同污染物导致土壤和受纳水体遭受污染是另一种风险，这已引起人们对灰水渗透和灌溉等其他问题的关注。

灰水由几种行为产生，因此应重点检查每种行为中的灰水来源、产生量和特征。对居民生活灰水，已开展了很多研究。而针对其他机构和院校灰水的研究则有限，目前仅有少数几份调查成果。本文以科威特7所学校为例，研究了发展中国家学校灰水产生量和特征。

2 材料和方法

2.1 样品收集

根据对科威特的调查和现场考察，选择了7所学校(表1)，分别代表小学、初中和男子高中和女子高中学校(公立制学校男女生分开)。在每所学校卫生间水槽的下水道处安装灰水收集系统。每所学校的灰水排入下水道，在下水道安装有流量计，并收集水样，为期4个月，其中2周放假除外。选择的这几所学校第二学期包括夏季和冬季。学生在校时间按6～8 h计，每天观测灰水流量(周末除外)，每周收集一次混合样。

表1 调查学校基本情况和灰水产生率汇总

2.2 分析方法

对灰水水样进行了物理化学参数和细菌学参数的分析，分析参数包括：pH值、总悬浮物(TSS)、总溶解固体(TDS)、浊度、电导率(EC)、溶解氧(DO)、钠、碱度、硬度、氯化物、化学耗氧量(COD)、5 d生化需氧量(BOD5)、氨氮(NH3-N)、总磷(TP)、总大肠杆菌(TC)和粪大肠杆菌(FC)。所采水样分别装在清洗过加酸的和无菌的玻璃瓶中，并储存在4℃的冷藏箱中，并将水样运送到科威特大学的分析实验室中进行分析。所有分析根据标准方法进行。

3 结果与讨论

3.1 灰水产生率

调查学校水槽的灰水主要来源于使用肥皂的洗手水。表1说明了灰水产生率，其变化范围为2.9～16.0 L/p/d，平均值为7.3 L/p/d。以上范围类似于2007年NEERI研究的印度学校(12～18 L/p/d)，但印度学校是全膳宿学校，学生住在学校宿舍。因此，该研究调查结果虽然相对较低，但分析认为是合理的，因为学生每天平均待在学校的时间为6～8 h。该结果也在针对乌干达和约旦家庭开展的研究结果的范围内，乌干达坎帕拉城市边缘居民区为14～16 L/p/d，约旦农村地区家庭为14 L/p/d。值得一提的是，当前研究的灰水仅代表洗手间洗手水槽的污水，水槽使用的水龙头手动打开，最大流量为2 L/min。同样，研究结果还反映出被调查学校的教育水平(如学生年龄)。小学生值最高(16 L/p/d)，高中生值最低(2.9 L/p/d)。相对于低年龄的小学生，高中生更懂得节约用水。小学生(6～9岁)比高中生(14～16岁)去洗手间更频繁。其他可能影响灰水产生率的因子，如学校规模(在校生数量)等，差异并不明显。

用水户的灰水产生率变化范围大。曾有学者指出，居民家庭的厨房和浴室各水龙头平均用水量为60 L/p/d，占美国加利福尼亚州家庭总用水量(400 L/p/d)的15%。有研究指出，各国家庭用水量不同，这取决于地理位置、供水基础设施、生活标准、习惯和活动方式等，灰水产生率变化大。有研究表明，非洲和中东灰水产生率范围为14～161 L/p/d，约旦、马里和南非等缺水国家的灰水产生率处于较低水平，为14～59 L/p/d，而阿曼由于可从海水淡化处理厂获得充足的水源，灰水产生率则处于较高的水平。分析得出，居民生活的灰水产生率远远高出学校。

灰水量大小取决于灰水来源，如洗手盆、浴室、淋浴和洗衣等，也会随耗水量大小而变化。研究发现，从“耗水量和灰水产生量”来看，总耗水量(Qc)变化范围为40～381 L/p/d，而灰水量(Qg)变化范围为35～117 L/p/d，Qg/Qc的变化范围为0.31～0.87(均值和标准偏差为0.60±0.17)。高收入国家的比值小于低收入国家，尽管其耗水量高于低收入国家。该研究结果显示，Qg/Qc比值平均值为0.15，而科威特属于高收入国家，约80%的用水量用于园林绿化。

3.2 灰水特征

灰水特征变化很大，可分为低污染负荷(淡灰水)或高污染负荷(深灰水)。深灰水主要污染物浓度较高，包括厨房和洗衣灰水，而淡灰水浓度较低，包括浴室和洗手盆产生的灰水。曾有学者指出，灰水特征还受到用水户生活方式、社会和文化行为、可利用水量和耗水量的影响。在对灰水进行回收利用前，必须掌握灰水的物理参数、化学成分和微生物特性。尽管对全球居民生活灰水特征开展过研究，但缺乏对学校灰水特征的研究。

3.3 灰水利用潜力

学校灰水特征研究表明，灰水经过简单处理，调整几个水质指标后，可满足非饮用水的用水需求，如冲厕、地板清洁和绿化等。

从学校收集灰水为水的再利用创造了良机，学校从水槽收集灰水比较方便，收集的灰水可作为户外喷泉和冲厕的主要水源。每次冲厕用水量约6 L，研究显示灰水产生率平均为7.6 L/p/d，这意味着每个学生可用灰水冲厕1～2次，可满足学校冲厕的总需水量。灰水冲厕可以节约家庭总用水量的35%。此外，灰水至少可满足每所学校2块绿色景观区的绿化用水需求，从而可节约当前使用的公共饮用水。有学者指出，为了使学校灰水在美观上和卫生上达到可接受的程度，灰水在得到简单处理和存储到足够量之后，学校可将其作为校内绿化用水或冲厕。为了防止灰水管网系统的堵塞，需要简单处理过滤池，消毒是为了卫生再利用，但需要开展进一步的研究，以确定且性价比最高的方案。

4 结 论

经研究调查，学校灰水产生率变化范围为2.9～16 L/p/d，平均值为7.3 L/p/d，反应了学校教育水平(如学生年龄)。研究还发现，小学灰水产生率最高，高中最低，高中学生用水更节约。不同于居民区，学校灰水特征值位于淡灰水水质范围内。由于过多使用洗手皂，灰水中固体、电导率和钠含量相对较高，而BOD5和COD浓度较低。灰水适合作为非饮用水加以再利用，但在校内利用前，需要经过简单处理。学校灰水为水的再利用提供了良机，且学校从水槽收集灰水比较方便，经处理后的灰水可作为喷泉的主要水源或用于冲厕。

邱训平 译

(编辑：朱晓红)

1006-0081(2017)03-0038-02

2016-12-30

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