我国高校中水回用现状调查研究

(华北电力大学可再生能源学院，北京 102206)

随着中国教育的蓬勃发展，高等院校的数量、规模不断增长，在校就读人数也与日俱增。据2017年统计，全国范围内普通高等院校共有2631所，就读学生人数高达3779万人[1]。而且全国大学生人均水耗是全国居民人均水耗的2倍[2]，高校学生人均用水量为100L/(人·d)，消耗清洁水源410万m3/d[3]。由此可见，高校日用水量大，是城市市政管网中供水占比较大的部分。所以在高校开展中水回用工程是促进污水资源化利用，发展生态校园、可持续校园的有力措施。而且由于高校用水结构的独特性，高校中水回用工程具有明显的优势，如高校污水来源稳定，水质较好，处理流程更为简单，实行比较方便，回用率相对较高等。

高校中水回用工程除了产生环境效益，还将产生社会效益、经济效益，具有推广的价值。首先，在环境效益方面，中水回用工程提高了有限淡水资源的使用效益，有利于解决城市水资源短缺、供需不平衡的问题，同时减少了污水排放量和污染物排放总量。其次，在社会效益方面，高校中水回用减轻了城市水环境的污染，分担了污水处理厂和市政给排水系统的工作。同时，高校中水处理站也可以作为大学生教学参观区域，使更多人了解中水回用，有利于其推广。最后，在经济效益方面，回用1m3中水意味着节约了1m3清洁水资源，与此同时减少了近1m3废水的排出，这2m3的上下水维护的费用就是产生的效益[4]。

1 高校用水结构及特点

1.1 高校用水结构构成

用水结构即用水户的用水构成情况，一般用各类用水量占总用水量的百分比来表示。由于校园用水群体的独特性，用水结构也比较特殊。校园用水主要集中在公寓楼、浴室、食堂、教学区、校园内林草绿化以及人工河湖等场所，据统计，高校总用水量的70%～80%是生活用水，其中学生用于盥洗、洗衣、沐浴的水量约占生活用水的50%[5]，所以高校污水大致分为学生及教职工的生活污水和教学区域的实验废水两类。

1.2 高校用排水特点

高校用水的主体是在校学生，其用水是否浪费完全依赖于学生的节水意识。由调查所知，目前高校中浪费水的现象远比城市一般家庭严重[6]。因为家庭用水多意味着上缴的水费多，人们考虑到经济情况，就会节约用水，污水排放量就会相应减少。相反，学校用水均由学校补贴，学生不用上缴水费。在没有经济束缚下，学生用水就会少了些顾虑，再加上少有因水资源短缺出现学校供水不足的情况，所以学生缺乏节水意识，以致水资源浪费现象严重，污水排放量大。

高校排放污水与城镇污水不同，高校人口密集，所处范围集中，故污水排放有以下几个特点：

a.排放集中，量大，利于回收。

b.排放来源固定，水质较好，水中成分比较稳定，污染程度较低，可生化性较好。其中盥洗、沐浴、洗衣所产生的污水，水质较好，处理流程简单，处理效益高、成本低，是主要的优质中水源。

c.高校生活污水排放具有明显的间歇性，排放量大致集中在早上起床和晚上洗漱沐浴的用水高峰时段，其他时段相对减少，在寒暑假放假期间，污水排放也相应减少。

d.实验废水成分复杂，需进行特殊的预处理才能排放。

2 高校中水回用现状

2.1 中水及中水回用系统

“中水”一词来源于日本，因为日本的中水回用系统被称作“中水道”，传到我国污水处理后回用的水被称作“中水”。所谓的中水，是指其水质介于供给的清洁水(即为上水)和排入管道中的污水(即为下水)之间。中水有别于其他水源的特点是其“产量”在一年内相对稳定，因为它的来源不依赖降雨，而是依赖于人们的用水量，故中水可看作能提高供水可靠性的独立水源[7]。中水回用技术是将收集的污水集中处理后，变成在一定范围内可重复利用的非饮用的杂用水，其水质应根据不同的使用方向而达到相符合的水质标准，详见《再生水水质标准》(SL 368—2006)。中水可应用于工业、农业、环境、生活杂用水等方面，以达到节约用水、促进水资源循环利用的目的。

中水回用系统要求在供水管网中拥有两套独立的供水系统，一套供给饮用水，一套供给非饮用的杂用水，实现饮用水和杂用水的分质、分流，满足优质优用、低质低用的要求，以达到缓解城市用水紧缺的目的。中水回用系统由中水处理站和中水管网系统组成。中水处理站的作用是利用一系列处理工艺将收集的污水进行处理，使其水质达到规定标准，变成可再次利用的中水。中水管网系统包括中水原水管网系统和中水供水管网系统[8]。中水原水管网系统位于中水处理站之前，主要作用是收集污水，其布设、管网水力设计与排水系统相同。中水供水管网系统供给中水，应避免与饮用水供水系统产生交叉，其布设、管网水力设计与供水系统相同。

2.2 高校中水回用规模及工艺

建立中水回用工程的高校主要分布在我国北方缺水地区，南方比较少[9]，中水回用工程的情况根据不同学校而有所差异。本文调研了北京、陕西、山东、辽宁、山西、江苏和福建等城市高校中水回用规模及工艺，具体信息见表1。

表1 全国部分高校中水回用工程的工艺及规模情况

由表1可知，目前高校中水的原水多以洗浴、冲厕的下水为主，处理工艺以膜技术为主，兼有生物接触氧化法等，使用规模相差较大，多者可达7500m3/d，少的仅有100m3/d。

北京市：北京师范大学中水处理站于2003年成为北京高校的中水示范基地，建成后一直满负荷运行，其处理流程为物化预处理→生物处理→过滤→消毒(两级生物接触氧化法)，中水产量为600m3/d，最大小时处理量为40m3[10]。北京理工大学(中关村校区)中水处理站处理规模为450m3/d，日来水量包括300～350m3公共浴室废水和100～150m3宿舍回流洗浴用水[11]，该中水站因靠近学生宿舍，故对废气和噪声做了防护处理。北方工业大学现有2个中水处理站，全天候工作的中水站只有1个，位于校园东侧，目前，该中水站全年运行，产出的中水用于校园南部区域[12]。华北电力大学(北京校区)为缓解用水压力，建立了东、西两座中水处理站，其中西区中水站建于2008年，设计处理规模500m3/d，运行后实际处理规模约200m3/d；东区中水站于2010年建成，设计处理规模1500m3/d，实际处理规模约800m3/d，且24小时运行。

陕西省：西安翻译学院中水处理流程为消毒接触池→管道混合器→旋流澄清池→重力无阀滤池→中水水箱→泵提升使用[13]，处理流程简单，部分中水还会经过三级深度处理。西安思源学院中水回用率可达100%[9]，中水采用分质回用，经A2O技术处理的一般中水用于道路冲洗和校园绿化，经MBR技术处理的优质中水用于冲厕和人工水体的补充。

山东省：山东师范大学中水处理采用生物接触氧化+二氧化氯消毒工艺[15]，运行成本低，处理效果好。山东建筑大学(新校区)中水处理采用了以生物接触氧化法为主的工艺(具体为厌氧酸化+接触氧化+深度处理)[16]，处理效果好，运行稳定。

辽宁省：大连东软学生公寓(可容纳2800人)中水处理站设计中水处理规模80m3/d[18]，原水来源于混合污水(包括学生盥洗、洗衣、沐浴的废水，冲厕污水，粪池污水)。

福建省：福建农林大学采用“分区前置污水处理法”，即将校园分区进行污水处理。除去损耗，每年可利用中水量超过50000m3[21]。

3 城市中水回用与高校中水回用的比较

3.1 原水来源和出水用途的比较

高校中水回用的原水主要来源于校园内公共浴室的洗浴废水和居住区的盥洗废水，属于优质杂排水。而高校出水回用比较单一，主要用于冲厕、道路喷洒、校园绿化、补充校园人工水体等。

城市中水回用范围广，涉及行业众多，出水可应用于工业、农业、城市生活及其他方面。在工业方面，到2017年工业用水量占全国用水量的21.1%[22]，其中用于冷却循环的水量占工业用水的60.0%～80.0%，由于中水水质满足冷却循环水的要求，所以中水可大量用于工业。中水用于工业时应着重考虑病原体的存在、分配系统中的沉积和堵塞、与饮用水供应可能交叉的危险等问题[23]。在农业方面，中水用于农业灌溉有以下几方面的优势：

a.既保证了农作物在各个生长阶段的需水量，又节约了清洁水资源。

b.中水中的营养物质可以作为土壤改良剂，减少合成肥料的使用。

c.由于泥沙的过滤作用，中水灌溉后经过渗透，对地下水含水层进行了优质水的补给[24]。但中水灌溉也存在以下风险：人类病原体感染、土壤盐渍化、各种再生水污染物对地下水水质的降解等[25]。由此可看出，中水可替代清洁水灌溉，但是在灌溉之前需要对此进行风险管理。

在城市生活方面，可用于高耗水但对水质要求不高的方面，如城市绿化、消防、景观用水、道路喷洒、洗车等。在其他方面可用于回灌地下水，以补充地下含水层的水量，避免因过度开发地下水而造成的各种环境地质问题[26]。考虑到经济和社会效益，中水在达到相应的水质标准后，优先考虑运用到城市景观、环境和工业冷却等方面[27]。例如：北京高碑店污水处理厂的中水主要用于河流湖泊的补给(如通惠河)、道路喷洒、城市绿化、热电厂冷却循环。位于青岛市海泊河的污水处理厂的中水主要用于市政绿化、生活杂用和工业冷却[28]，极大地改善了周边的水环境。

3.2 中水回用方式的比较

目前我国中水回用主要有集中回用和分散回用两种方式，不同之处表现在污水收集范围、中水处理的集中性、中水供应范围3个方面。集中回用是建立污水收集范围为整个城区的污水处理厂，对污水进行大规模集中处理，达到再生利用的标准。在一些远离城区污水处理厂的地方，考虑到布设管道、长距离输水之后中水品质下降、能耗损失等问题，将偏远地区污水集中到城区处理厂进行回用的方案明显不具备可行性。因此在这种情况下，采用分散回用的方式，建立独立的小型污水处理厂，进行小范围的中水回用[29]。高校中水回用大都属于分散回用，原水来源于校区，中水又回用于校区，区域较小，便于学校自行管理。相较于集中回用，分散回用具有节约布设管道费用，降低远距离输水的能耗损失等优势，但增加了污水收集和污水处理设施的费用。城市中水回用要根据城市的用水分布、地形、经济等情况，选择比较适宜的方式。集中回用方式比较适合具备污水处理能力的小城镇和对用水、污水回用有宏观规划的新建城市。管辖范围较大，中水不便于统一收集和处理的城市可以采用集中回用和分散回用相结合的方式。

4 结 语

总体来说，高校中水回用工程应考虑各高校的具体情况，选择相适宜的处理工艺和处理设备，既要满足水质、水量要求，又要经济合理，才能真正达到污水回用的目的。中水回用技术虽已在国内部分高校得到应用，但高校的污水管网系统远不如城市的污水管网系统发达，所以城市对水资源进行整体规划时，应将高校中水回用工程纳入考虑范围，使其与城市污水处理系统共同发挥作用，促进城市对水资源的统一管理，实现城市水资源可持续高效利用的目标。