基于高校优质杂排水及雨水利用的节水潜力分析

文／曹岳 深圳市利源水务设计咨询有限公司 广东深圳 518000

引言：

我国非传统水源利用起步晚，在技术、管理、政策方面缺乏有效的指导与引导，导致非传统水源的应用发展缓慢。习近平总书记强调要以“节水优先、空问均衡、系统治理、两手发力”的方针治水，持续实施国家节水行动，加快推进节水型社会建设，持续实施国家节水行动，切实贯彻落实《“十四五”节水型社会建设规划》是新时期做好节水工作的思想指引和根本遵循。

建筑中水回用是污废水回用方法之一【1】，德国将“综合用水值”概念应用于评价建筑器具节水、雨污水就地处理与利用【2】。建筑中水是将生活污水从源头进行分离和收集-处理-输送，中水处理设施靠近居民区或用户终端，具有环境友好、系统规模灵活、再生水无需长距离管网输送则可就地利用等优势,中水作为水资源循环利用、缓解水危机的重要方式推广其发展迫在眉睫【3】。高校是用水和污废水排放大户，人均用水量至少200-300L/(人·d)，且生活废水组分单一、污染程度低且回用的途径较多，有非常大的再生水利用潜力【4】。

1、节水概念

在水资源节约过程中主要有两个关键步骤，第一是节约用水，科学合理地确定各地的用水定额，在城镇规划、市政设施建设、建筑设备工程设计中，做好节约水资源的顶层规划，按照科学的方式合理取水用水，减少各环节不必要的用水量；第二是开发新的水源，加强非常规水资源配置，实现污水资源化利用和雨水集蓄利用。

节水概念包括节约用水、节制用水两个层面。节约用水是指的是合理运用当前的经济、技术、行政、法律、工程等方式构建更为高效的用水方式，提升用水效率，改善当前用水结构中的不合理组成，优化用水结构。更好地培养全民节水意识，不断改良用水工艺技术，采取计划用水方式，减少用水中的浪费现象，基于当前先进工艺技术的运用更好地构建科学的用水管理体系，推动用水方式由粗放低效向节约集约转变，使水资源建设更好地满足经济可持续发展的需要。节制用水是指水资源开发利用的过程中，应强化全面系统的节水管理控制方式的构建，从宏观层面对社会水循环量进行总体管理与规划控制，改变传统以需求定供应量的供水方式，建立以水定城、以水定人、以水定产的节水原则，落实水资源消耗总量和强度双控。

2、高校主要建筑生活用水项目

节水载体建设是实施节水精细化管理的具体体现，也是开展绿色生活创建活动的重要依托。高校生活用水主要来自教学楼、办公楼、实验楼、学生宿舍、公共浴室、食堂餐厅等建筑内部的饮用、洗涤、洗衣、洗澡、冲厕等，其分项给水百分率见表1。主要建筑及绿化、道路浇洒的用水定额见表2。

表1 主要建筑物分项给水百分率（单位：%）

表2 主要用水建筑和绿化、道路浇洒用水定额

3、基于优质杂排水原水的中水系统方案

沐浴和盥洗洁具、洗衣机的排水属于优质杂排水，占高校生活用水量的60%-70%【4】，其污染物浓度低，无病原微生物和色度，宜优先选作中水原水；便溺器具的排水含各类病原生物和色度，有机碳和氮磷等含量占70%以上；厨房餐饮废水含有有机碳、油类和表面活性剂，约占生活用水量的20%。绿色建筑中水原水一般为优质杂排水或生活污水【5】，中水原水应结合水量均衡、技术经济、安全可靠性、居民接受度等来选取。系统方案应根据原水水质、水量、中水用途、建筑内部给排水管道设置情况，经水量平衡和技术经济分析合理确定。以优质杂排水用于原水是中水系统的最优方案，通常采用物化处理为主的工艺流程，其投资省、运行费用低。

基于优质杂排水为原水的中水系统，多采用以下三种方案：图1为建筑内部采用双管给水排水的中水系统，中水原水取自各建筑物的沐浴、盥洗、洗衣排水，经中水站净化处理达到用水水质要求后，中水输送到各建筑物冲厕、户外绿化和道路浇洒及其他杂用；图2为单、双管给水排水的中水系统，中水原水取自宿舍、公共浴室的沐浴、盥洗、洗衣排水，中水仅供给教学楼、宿舍冲厕用水大户和室外浇洒和杂用；图3为单管供水、部分建筑双管排水的中水系统，中水原水来自宿舍、公共浴室的沐浴、盥洗、洗衣排水，中水仅供给室外浇洒和杂用。

图1 双管给水排水的中水系统（食堂除外）

图2 单、双管给水排水的中水系统

图3 单管供水、部分建筑双管排水的中水系统

2.公共浴室按淋浴用水；宿舍按公用盥洗卫生间取值。

4、校园内部中水利用潜力测算

高校师生数量大，用水途径广泛而集中，具有较大的中水利用潜能。中水工程回收处理污水宜避开污染较严重的食堂废水、实验室废水、粪便污水等，优先采用宿舍区洗涤、盥洗废水、淋浴废水等优质杂排水作为首选的原水。例如某高校学生3 万人，教职员工2000人，校园主要的用水建筑有教学楼、办公楼、图书馆、学生宿舍、公共浴室、食堂等。按表1、表2括号中数值计算所得平均日用水量及分项用水量见表3。这几类建筑的平均日用水量至少5357.5（m3/d），年用水量至少195.6万m3。收集盥洗、沐浴、洗衣排水优质杂排水，排水量折减85%，即（662.5+1697.4+472.5）＊0.85=2832.4（m3/d），则，中水产水量约为2832.4＊0.9=2167（m3/d），若考虑水净化处理过程中10%的自耗水量，则每年仅优质杂排水可产生中水量至少80 万m3。由此可知，以优质杂排水为原水的中水量，在满足以上建筑内部冲厕用水外仍余775（m3/d），按浇洒道路或绿化用水定额1.0L 测算，可用于浇洒面积1163 亩。此外，食堂是高校建筑排水量最大的建筑，其排水水质属于杂排水，仅食堂排水可产生中水930（m3/d）。

表3 平均日用水量及分项用水量测算（m3/d）

例如某高校在校舍建设的同时建立了日处理量200m3 的中水处理站，将中水水源的重点集中在浴室优质杂排水的选用，通过物理化学简单的水质处理工艺，净化之后的中水用于2.5 万m3学生公寓的冲厕、加油站洗车、草坪灌溉等再生水回用体系。在中水工程实施之前，学校的实际年用水量为74万m3，平均每日支出水费1 万元，年总计水费支出356 万元，水费占学校整体经费的比例较高。中水处理站稳定运行后，平均每天节省水费4217 元，年总计节水31 万m3且节约开支163 万元，中水回用的经济效益、节水效益均显而易见。

再例如某高校学生规模 14000 人，每天用水量至少为4200 m3，采用宿舍区洗涤及盥洗废水、淋浴废水、游泳池排水等优质杂排水作为中水原水，将这部分水收集处理后，中水水质要求达到国家标准《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）中城市杂用水要求，用作宿舍冲厕和绿化灌溉，每日中水代替市政自来水的水量为 1400 m3，按照当地自来水费4.9 元/m3计，每年节约资金约167 万元，不仅能够大量减少学校开支，也节约了宝贵的水资源。

5、构建校园良好的节水理念和管理体系

目前某些高校仍存在诸多水资源浪费和节水管理疏漏的弊端，比如，办公楼、实验楼、宿舍、食堂的卫生器具非节水型洁具，未建设中水和雨水非常规水源利用工程，实验室器材清洗时水龙头长流水，实验过程中的冷凝器皿未进行循环再利用，草坪绿地和道路浇洒采用高压大流量喷头或是高灌溉强度漫灌作业方式，宿舍和公共浴室内学生用水无节制等等，依然存在着不同程度的水资源浪费现象。

在校园新建、改建、扩建规划阶段要有前瞻性，在项目初步设计阶段应贯彻节能节水的方向引导。在设计后期注重创新性与可行性，因地制宜地把中水回用系统运用到校园的给排水工程中，建立雨水收集、净化处理、回用系统，站，安装草坪喷灌系统和智能节水系统，在盥洗间水龙头上或各楼层安装更为先进的计量仪器等，从基础设施建设抓起，严格执行我国关于节水的相关规定和倡导，落实构建节约型社会的号召，按照当地政府的节水管理指导，做好校园节水、绿色建筑的顶层设计。

结合世界水日、中国水周、全国城市节约用水宣传周等主题宣传，开展必要的校园节水教育工作，普及节水知识，倡导绿色消费。精心策划组织开展节水进校园等志愿服务活动，举办的节水主题诗歌征集、知识大赛、节水云讲堂、公益讲座等吸引师生公众积极参与，凝聚起高校节水、惜水、爱水的良好氛围，引导高校师生增强节约保护水资源的思想认识和行动自觉。

学校管理层应加强对节水管理的力度，将节水工作要求体现和贯彻到学校的规章管理制度之中，建立学校节水管理条例，促进师生与相关工作人员在作业过程中养成良好的节水意识，在日常生活、工作与学习过程中养成良好的节水习惯，对发现的浪费水资源现象予以警告与处罚。加强节约用水的绿色校园管理，以此达到良好的全面节水管理效果。

6、雨水利用的节水效益

雨水综合利用也是可节水的重要途径之一。雨水收集回用系统宜用于年均降雨量大于400mm 的地区，其任务是收集雨水、对所储存的雨水进行水质净化处理，达到相应的水质标准后可用于景观用水、绿化用水、循环冷却系统补水、汽车冲洗用水、路面、地面冲洗用水、冲厕用水、消防用水等。雨水收集回用系统由雨水收集、储存、水质处理设施及回用水管网等组成。国外大规模系统化的城市雨水收集利用始于20世纪80年代美国马里兰州进行的低影响开发（LID）建设，住建部为推进城市水资源利用和城镇节水颁布了《建筑与小区雨水利用工程技术规范》（GB50400-2006），类似高校校园这种区域性规模的雨水收集利用系统在环境改善、节水效益和经济收益等方面均有优势。雨水作为一种污染不严重、再利用成本低、开发简单的水资源，高校雨水利用系统可从屋面、路面及绿地等处按照水的流动方向设置相应的收集装置，并集中进行贮存、处理，经沉淀过滤等操作后按照校园用水需求加以利用，可以显著提升绿色校园的经济、社会效益和环保综合效益。

7、节水器具与智能型节水管理系统

计量器具和节水器具的安装和使用可起到良好的节水效果，节水马桶、节水龙头、节水型水箱、洗衣机、淋浴设备等节水器具得以开发。美国一项研究表明：通过计量和安装节水装置，家庭用水量可降低11%。以色列、日本等国通过引进节水型器具可实现家庭用水量减少20%～30%，其中日本节水龙头可节水1/2、真空式抽水便池可节水1/3、节水型洗衣机每次可节水1/4【6】。校园建筑普遍推广采用低用水量的卫生洁具、大小便器甚至真空便器、无水气冲便器以及基于负压的新型节水卫生器具等，可实现大幅降节水目的，对于构建节水型校园具有明显的现实意义。

智能卡水控系统对师生节约用水用电、规范节水规范管理价格起到了良好的控制效果，智能计价管理方式对高校降低水电费支出有很好的促进作用。

结语：

水资源循环利用、缓解水危机的推广其发展迫在眉睫，《“十四五”节水型社会建设规划》指出，鼓励建设分布式污水处理再生利用设施，完善节水技术推广机制。要求在高校内开展必要的宣传教育工作，培养广大师生的节水意识与节水观念，以此达到良好的节水运用效果。针对高校用水大户，其优质杂排水和杂排水集中易于收集、因水质污染较轻其净化处理费用较低、中水回用途径广泛，推进中水工程在高校普及具有重要的节水效益和经济效益，因此建立基于优质杂排水原水的中水系统方案，发挥校园内部中水利用潜力，建立雨水利用工程项目，达到良好的节水效益。