绿色建筑水循环理论与应用技术.ppt

第二章绿色建筑水循环理论与应用技术 第一节非传统水源综合利用潜力 我国是世界上26个最缺水的国家之一 尽管拥有世界上排名第六的每年28000亿m 的水资源总量 但人均占有量只有2250m 为世界人均值的1 4 而建筑在开发和维护 使用过程中消耗水资源的量是相当惊人的 约占水资源量的50 第一节非传统水源综合利用潜力 第一节非传统水源综合利用潜力 科学合理地开发利用非传统水资源 不仅可以提供新的水源 增加可利用的水资源量 缓解区域水资源供需矛盾 而且具有十分显著的生态与环境效益 传统水资源和非传统水资源的配合互补利用 往往能够缓解水资源紧缺的矛盾 促进水资源的可持续利用 因此 开发利用非传统水资源具有重要的现实意义和战略意义 第一节非传统水源综合利用潜力 传统水源一般指地表水如江河水和地下水 第一节非传统水源综合利用潜力 非传统水源是指不同于传统地表供水和地下供水的水源 包括再生水 雨水 海水 矿坑水 苦咸水等 第一节非传统水源综合利用潜力 非传统水源的利用潜力我国雨水在时间和空间上的分布都很不均匀 如果能够把雨季和丰水年的水蓄积起来 既可以防涝防洪 又可以解决早季和枯水年的缺水之苦 城市工业废水 生活污水的处理 再生和利用 更可以起到控制水污染 提供稳定水资源的 双赢 效果 是世界各国缺水地区普遍采用的措施 海水利用在沿海地区的水资源利用中 具有举足轻重的地位 海水可以用于工业冷却水 用于生活冲洗厕所 经过淡化还可以用作生活饮用水等等 另外 我国颇丰的微咸水资源经科学处理也可以效利用 第一节非传统水源综合利用潜力 多方面开发非传统水源的意义 1 提高水资源循环利用率 提高现有水资源的使用效率和效益 加大节水力度 优化水资源利用结构 2 替代传统性水资源 减少市政供水量和污水排放量 改善水环境和生态环境 3 节约水资源 实现水资源的可持续发展 第二节建筑节水技术 此外 人们在使用过程中常常会无意识地浪费珍贵的水资源 这些 隐形 浪费主要有以下几方面 一是超压出流中的浪费 二是热水干管循环中的浪费 三是管道及阀门泄漏 第二节建筑节水技术 因此建筑节水有3层含义 一是减少用水量 二是提高水的有效使用效率 三是防止泄漏 具体来说 建筑节水要从4个层面推进 降低供水管网漏损率 强化节水器具的推广应用 再生利用 中水回用和雨水回灌 合理布局污水处理设施 着重抓好设计环节 执行节水标准和节水措施 第二节建筑节水技术 主要的建筑节水技术包括 1 建筑中水回用技术2 雨水利用技术3 采用节水器具及设备4 其他如绿色建筑内的给水系统节水节能技术 绿化及景观用水技术 生态厕所技术等 第二节建筑节水技术 2 1建筑中水回用技术中水回用技术减少了为满足用水要求而必须从环境中取水的数量 于水量有益 同时也减少了排放环境的污染物 于水质有益 这项技术还可以减少排放水体中氮磷总量 比新建污水处理工程易上马 对生态环境几乎不产生遗留隐患 而且减少对区域的水环境造成的污染影响 因此 在绿色建筑开发中推行中水回用技术与污水资源化利用战略 有利于建筑水环境的良性循环 比传统意义的开源更有意义 鉴于这项技术在开源和节流两方面的特点 可以作为绿色建筑重要的一项节水与水资源利用技术 建筑中水系统主要包括原水系统 处理系统和供水系统三个部分 第二节建筑节水技术 建筑中水水源主要有建筑的优质杂排水 生活污水和雨水 在国内外已建中水设施中 以优质杂排水作为中水水源的占大多数 其后顺序依次为杂排水 冷却水 雨水 生活排水 优质杂排水是指污染程度较轻的排水 包括冷却水 沐浴排水 盥洗排水 洗衣排水和游泳池排水 杂排水是指除粪便污水以外的各种排水 包括优质杂排水和厨房排水 生活排水是指包括粪便排水在内的各种排水 第二节建筑节水技术 各类生活污废水的水质特点 第二节建筑节水技术 组合排水的水质特点 中水水源的选择应根据排水的水质 水量 排水状况 中水回用的水质和水量 经技术经济比较确定 应该优先选择水量充裕稳定 污染物浓度低 水处理难度小 安全且用户易于接受的排水作为中水水源 第二节建筑节水技术 绿色建筑中水系统按照系统的服务范围可分为以下三类 建筑单循环中水系统 建筑单循环中水系统是单栋建筑物或几栋相邻建筑物所形成的中水系统 主要适应于宾馆 饭店 大型公共建筑及办公楼等 第二节建筑节水技术 建筑小区中水系统 小区循环方式是以建筑小区 学校 宾馆 机关单位等大型公共建筑为重点建设的小区中水回用系统 第二节建筑节水技术 城镇中水系统 城镇中水系统属于城镇污水处理厂出水已经达到中水回用水质要求 适用于严重缺水设计有中水管道的城市 第二节建筑节水技术 中水用途 1 冲洗厕所 2 冷却用水 3 消防用水 4 洗车 5 绿化 6 道路清扫 7 景观环境用水 第二节建筑节水技术 中水回用水水质标准如下 1 中水用作冲厕 绿化 洗车 道路浇洒等 其水质应符合 城市污水再生利用城市杂用水水质 GB T18920 2002 的规定 2 中水用于景观用水 其水质应符合其水质应符合 城市污水再生景观环境用水水质 GB T18921 2002 的规定 3 中水用于空调系统冷却水等用途时 其水质应达到使用要求的水质标准 4 当中水满足多种用途时其水质应满足最高水质标准 第二节建筑节水技术 回用水水量建筑物各种用水量及总用水量的比例是确定回用水量的重要依据 设计时应根据实测资料确定 无实测资料时 可参照 建筑中水设计规范 GB50336 2002 中表3 1 4各类建筑物的分项给水百分率计算得到 分析回用水水量时需要注意几点 1 建筑中水设计规范 GB50336 2002 中将建筑物的用水项划分为冲厕 厨房 沐浴 舆洗和洗衣五类 要统计各用水项数据 2 通过对用水项的分析 发现各种回用水与自来水用水量的关系时 不仅通过套用规范中简单的比例分配 还要对各用水项的用水量和分布特点进行详尽的分析 这样才能确定合理的回用水比例 第二节建筑节水技术 3 在水源不能保证或与用水量差距较大时 应该评估其回用的合理性 水量平衡系统设计及优化水量平衡系统是中水系统中不可缺少的组成部分 功能是确保处理前的原水被全部收集和处理后全部得到利用 处理单元前的原水调节池和处理单元后的中水池是水量平衡系统主要组成单元 水量平衡主要从以下两个方面进行 第一是确定能作为中水水源的污废水中可以集流的水量 第二是确定中水的用水量 第二节建筑节水技术 中水回用工程指标研究 节水率 C1 这里提出的节水率为绿色建筑采用中水回用技术措施的节水率 采用C1来表示 第二节建筑节水技术 此指标主要取决于用水项的用水量多少 中水设计的理想情况是处理后的中水都能够得到充分利用 用水项需要的水量越大 节水率就越大 但是并不是节水率越大就越好 如果用水项很多且分散就会造成中水供水管道管网复杂 增加投资 因此 要根据不同建筑类型的特点 合理确定中水工程的节水率 第二节建筑节水技术 通过对C1的研究可以得出不同类型建筑物采用中水回用的潜力是不同的 住宅类建筑只有21 左右 冲厕部分 可以使用回用水 建筑小区的情况可能稍微好一些 这类建筑回用水量占总用水量的比例有限 因此 一般住宅类建筑过度扩大中水利用的规模意义不大 对于宾馆 饭店 公共浴室和餐饮业等以居住和休闲为目的的建筑物 其中水回用的情况与住宅类似 也要注意对节水率的控制 对于综合办公楼等公共建筑可以使用回用水的项目多 整个建筑物的中水利用系统规模大 其贡献也大 对于大型公共建筑的中水回用意义就更大 因此 各类建筑的节水率的控制范围应参考表3 11中各类建筑物分项给水百分率来确定 同时还要考虑管网的复杂程度 第二节建筑节水技术 废水回收利用率这项指标主要取决于对水量平衡问题的解决情况 如果通过水量平衡优化使可以作为中水水源的全部水量收集到中水处理系统后 通过合理的调节池 中水池容积和水泵的启停状况等作用 将所有可收集的水量都得到处理回用 这种情况是最理想的 Rr理想上可以达到100 但理想和现实总是有差距的 如设计来水的量大于实际可收集的水量 回用水量减少等因素 都可以使Rr 100 只有通过水量平衡系统优化 提高设计水平 才能使Rr接近理想状态 第二节建筑节水技术 满负荷率满负荷率为实际日处理水量与设计日处理能力的比值 公式如下 Rf与绿色建筑采用中水回用技术的效益关系密切 实际日处理水量越接近设计日处理水量 中水处理的成本越低 第二节建筑节水技术 2 2雨水利用技术雨水作为一种自然资源 污染轻 水中有机物较少 溶解氧接近饱和 钙含量低 总硬度小 经简单处理后可用于生活杂用水 工业用水 要比回用生活废水更便宜 水质更可靠 细菌和病毒的感染率低 出水的公众接受性强 目前应用范围有 分散住宅的雨水收集利用系统 建筑群或小区集中式雨水收集利用系统 分散式雨水渗透系统 集中式雨水渗透系统 绿色屋顶花园雨水利用系统 生态小区雨水综合利用系统等 第二节建筑节水技术 建筑雨水主要来源有屋面 不透水地面及道路 绿地3种 在这3种汇流介质中 地面径流雨水水质较差 道路初期雨水中COD通常高达3000 4000mg L 而绿地径流雨水又基本以渗透为主 可收集雨量有限 比较而言屋面雨水水质较好 径流量大 便于收集利用 其利用价值最高 雨水收集利用系统主要有屋面雨水收集利用系统和屋面花园收集利用系统两类 第二节建筑节水技术 屋面雨水收集利用系统 屋面雨水收集利用系统主要以屋顶作集雨面 雨水回用于家庭 公共和工业等方面的非饮用水 如浇灌 洗衣 冷却循环 消防等杂用水 第二节建筑节水技术 屋面雨水收集利用系统各部分设计要注意以下几点 1 采用合适的屋顶材料 2 应设初期雨水弃流设施 3 雨水调节池有效蓄水容积根据逐日降雨量和逐日用水量经模拟计算确定 当资料不足时可按 建筑与小区雨水利用工程技术规范 征求意见稿 中公式计算 4 雨水蓄水池可设置在屋顶 地面 室外和室内 宜根据防热 防冻 防光要求而定 5 雨水处理工艺应根据收集雨水的水量 水质和回用雨水水质的情况经技术经济比较后确定 6 屋面雨水水质可生化性较差 采用生物法时要注意 第二节建筑节水技术 屋面花园雨水收集利用系统 绿化屋顶各构造层次自上而下一般可分为七层 植被层 隔离过滤层 排水层 耐根系穿刺防水层 卷材或涂膜防水层 找平层和找坡层 第二节建筑节水技术 第二节建筑节水技术 绿色建筑雨水渗透技术绿色建筑雨水渗透技术的目的是 1 通过保护自然系统来恢复土壤 植被和地下水的渗透 净化和储存功能 2 恢复已建铺地的可渗透性 3 通过天然土壤和生物净化过程收集并处理过剩的径流 绿色建筑雨水渗透技术措施种类很多 主要可以分为分散渗透和集中渗透两大类 分散渗透主要包括渗透地面 渗透管沟等 集中渗透规模较大 有较大的储水容量和渗透面积 净化能力强 适合建筑群或绿色生态住宅小区 主要有渗水池 渗水盆地等 第二节建筑节水技术 2 3采用节水器具及设备据1980年 2003年全国用水统计显示 生活用水在城市总供水量中占的比率呈逐年增长趋势 而配水装置和卫生设备是水的最终使用单元 它们节水性能的好坏 直接影响着建筑节水工作的成效 因而大力推广使用节水器具是实现绿色建筑节水的重要手段和途径 一项对住宅卫生器具用水量的调查显示冲洗便器用水和洗浴用水的量占整个家庭总用水量的50 以上 因此 绿色建筑技术导则 中提到 为了提高用水效率 需要采用节水器具和设备 节水器具和设备不但要用在居住类建筑中 还要用在其它形式的建筑上 特别是用水以冲厕和洗浴为主的公共建筑中更要积极采用节水器具 第二节建筑节水技术 节水型生活用水器具 CJ164 2002 中对于节水器具的定义为 满足相同的饮用 厨用 洁厕 洗浴 洗衣等用水功能 较同类常规产品能减少用水量的器件 用具 目前 节水型生活用水器具主要包括节水型水龙头 节水便器及节水便器系统 节水淋浴器 节水型洗衣机和自感应冲洗装置等 第二节建筑节水技术 节水型水龙头节水型水龙头是指具有手动或自动启闭和控制出水口水流量功能 使用中能实现节水效果的阀类产品 在水压0 1MPa和管径15mm下最大流量应不大于0 15L s 常用的节水龙头可分为加气节水龙头和限流水龙头两种 第二节建筑节水技术 这两种水龙头都是通过加气或者减小过流面积来降低通过水量的 这样 在相同使用时间里 就减少了用水量 达到节约用水的目的 第二节建筑节水技术 节水便器节水便器是在保证卫生要求 使用功能和排水管道输送能力条件下 不泄漏 一次冲洗水量不大于6L水的便器 节水便器主要有直冲式和虹吸式两大类 第二节建筑节水技术 2 4采用节水器具的节水指标研究节水率 C3 节水设备采用率节水率 C3 是指住宅采用了节水器具相对于采用普通类型用水器具 每人每天实际节约水量与生活用水定额的比值 计算公式如下 第二节建筑节水技术 啊啊 第二节建筑节水技术 节水设备使用率是指在建筑内采用的节水器具的数量与建筑内部所有用水器具的比值 公式如下 第二节建筑节水技术 小结建筑采用节水器具带来的意义是多方面的 不但可以减少供水量 还可以降低排水量减轻污水厂的负担 不仅表现为带来的直接经济效益 还表现在社会效益 环境效益等间接经济效益 通过节水指标 可以清楚地算出节水器具带来的直接经济效益 而间接经济效益在前面提出中水回用工程指标时已经提出 作为参考 同样可以计算由此带来的社会效益和环境效益 因此 绿色建筑采用节水器具及设备是所有节水措施的重点 要大力提倡 第二节建筑节水技术 2 5其它节水及水资源利用技术给水系统节水节能技术给水系统的节水与节能在本质上是一个问题 水的提取 水的运输以及水的净化处理 都意味着要消耗大量能源 所以应在水质 水量不受影响的前提下进行 科学 节能 1 合理选择给水系统 2 利用市政管网可用水头 3 超压出流防治技术 4 建筑热水系统节水节能技术 第二节建筑节水技术 绿化及景观用水技术绿化节水技术生态厕所技术 第三节建筑供排水体制 2 1绿色建筑中给排水系统从大的方面讲分为分质供水和分质排水两个系统 分质供水系统是指按不同水质供给不同用途的供水方式 而分质排水系统是指按排水的污染程度分网排放的排水方式 第三节建筑供排水体制 一种典型的绿色建筑水资源规划方案 第三节建筑供排水体制 依照此规划 室内给水系统应设三条不同的管道 第一条为直饮水管道 输送洁净可以直接饮用的水 第二条为自来水管道 主要用于盥洗 洗涤 沐浴及办公用水等 第三条为中水管道 输送经中水设施净化处理的循环水 主要用于冲洗卫生器具 绿化或景观等 室内排水系统应设两条不同的管网 一条为杂排水管道 收集除粪便污水以外的各种排水 如淋浴排水 盥洗排水 洗衣排水 厨房排水等 输送至中水设施作为中水水源 另一条为粪便污水管道 收集便器排水 输送至小区化粪池处理后排入市政污水管道 收集的雨水经过初期雨水弃留后 一部分用于绿化或景观补水 多余部分用于渗透补给地下水 通过这一系列的措施能最大限度地实现建筑的水资源利用 第三节建筑供排水体制 2 2用水规划用水规划是绿色建筑水资源规划的基础 根据建筑或小区的用水特点及对水量水质的要求 估算不同用水点的用水量 评估其所需的用水水质 通过水量平衡得出建筑区每日所需供应的自来水水量 生活污水排放量 中水系统规摸及回用量 景观水体补水量 水质的保证措施及补水来源等 并估算出节水率及污水回用率等指标 为技术经济评价打下基础 第三节建筑供排水体制 用水规划需要重点研究的内容如下 用水对象分析在 建筑中水设计规范 GB50336 2002 中将用水项目简单划分为几大类 冲厕 厨房 沐浴 盥洗和洗衣 水量平衡按照相关规范规定的用水定额 可以计算出建筑或小区的生活用水量 污废水排放量及雨水收集量 给出考虑污水 雨水回用时 需要市政提供的水量 节水率 第三节建筑供排水体制 节水率是表达节约用水的量化指标 其计算公式为 回用率回用率是表达污废水资源化的量化指标 其计算公式为 第三节建筑供排水体制 技术经济比较为了更加有效地实现水资源的合理利用 要对小区给排水系统的方案进行选择 对废水和雨水不同回用目的的工艺方案进行全面的经济评价 最后经技术经济比较后推荐最佳方案 比较时要选用适合当地情况 管理方便 运行可靠 节能 成本低廉的给排水系统和处理工艺 以减少投资 提高效益 第四节污水再生工艺 中水处理工艺的选择应该注意以下几点 1 原水的水质 水量和中水的水质水量 2 使用的要求和工程的实际情况 3 满足规范要求的前提下进行技术经济比较 建筑中水工艺处理单元主要包括预处理单元和处理单元两部分 预处理单元一般包括格栅 毛发去除 预曝气等 处理单元分为生物处理和物化处理两大类型 生物处理单元如生物接触氧化 生物转盘 曝气生物滤池 土地处理等 物化处理单元如混凝沉淀 混凝气浮等 第四节污水再生工艺 4 1预处理工艺 格栅及毛发去除中水系统的最前端设置格栅 用于去除进水中较大的固体污染物 为了不影响泵和其他设备的正常运行 在泵前设置毛发过滤器是非常重要的 预曝气在现有中水系统中 调节池有曝气和不曝气两种形式 在调节池中加曝气措施有以下优点 使池中颗粒杂质保持悬浮状态而避免沉积给调节池清理带来困难 避免因生物厌氧活动引起气味产生 获得COD和BOD5等有机物指标一定范围的去除效果 第四节污水再生工艺 4 2中心处理工艺中心处理工艺主要用于去除水中的有机物质 并进一步降低悬浮固体含量 目前采用的处理方法主要包括生物处理工艺 物化处理工艺 膜分离工艺等 生物处理工艺生物处理工艺是去除洗涤剂的最有效方法 且技术可靠 运转费用低 出水水质较稳定 可采用接触氧化法处理工艺 曝气生物滤池 土地处理方法等 不宜采用生物转盘 第四节污水再生工艺 物化处理工艺利用物理 化学原理去除中水中污染物质的方法 主要包括混凝沉淀 混凝气浮 过滤和活性炭吸附等 混凝工艺主要去除水中的悬浮状和胶体状杂质 对可溶性杂质去除能力较差 所以对原水中残留的洗涤剂处理效果不佳 膜分离工艺膜分离法处理效果好 装置紧凑 占地面积小 是近年来发展迅速的一种处理工艺 膜分离装置作为中水处理流程的后置单元 对保证中水水质极为有利 第四节污水再生工艺 第四节污水再生工艺 第四节污水再生工艺 第四节污水再生工艺 4 3工艺流程组合 以优质杂排水为原水的中水处理工艺流程可采用以物化处理工艺或者生物 物化组合流程两类工艺 目前具有代表性的主要有以下五种 第四节污水再生工艺 第四节污水再生工艺 以生活污水为原水的中水处理工艺流程以生活污水为中水水源时 原水中有机物和悬浮物浓度都较高 需要同时去除水中的有机物和悬浮物 宜采用两段生物处理或物化处理与生物处理相结合的处理工艺 建筑中水设计规范 GB50336 2002 中推荐的四种处理工艺如下 第四节污水再生工艺 目前以