建筑给排水的发展趋势

建筑给排水的发展趋势

简介：介绍了国内外中水处理技术、

应用方式、水质标准、费用分析等，并提出

笔者的看法。

关键字：中水污水回用

0概述在人类即将步入21世纪的时候,

当今世界却有80个国家，约20多亿人口面

临淡水资源危机，其中26个国家的3亿多

人正生活在缺水状态中。预计到2010年，

还将增加8个国家，缺水已成为一个世界性

的问题。节水是缓解这一问题较现实的办法,

而污水回用是一条有效的节水途径。采用建

筑中水系统，使污水处理后回用，有着双重

意义既可减少污染，又可增加可利用的水资

源，有明显的社会效益和经济效益。因此在

建筑逐步向绿色生态建筑发展的同时，建筑

中水系统成为建筑给排水的一个发展方向。

不少国家已着手建筑中水道系统的研

究和实施，各国根据自己区域特点确定出适

合其国情的中水回用技术。早在1926年，

美国亚利桑那州的GrandCanyon国家公园

将处理过的废水回用于冲厕所、草地喷水、

冷却水和锅炉给水。I960年科罗拉多州修建

了一套中水回用系统提供高尔夫球场、公园、

高速公路等的景观用水。美国在1975年的

中水利用量占总取水量的临并以每年4%〜

5%递增。1977年,佛罗里达州建成一套200km

长的中水系统为公园、高尔夫球场、校园、

住宅区草地、冷却塔提供水源目前哥

伦比亚城有1/3经生物处理的城市污水回用

作为城市杂用水；加利福尼亚州约有200余

座中水工程，城市污水回用中水量占污水总

量的31九南非温得和克市已建成处理能力

为450m3/d的污水回用作中水的系统。印度

孟买已建成7座处理能力为150in3/d〜

2501n3/d的中水工程，用于补充空调冷却用

水［2］。英国需用淡水量以每年％的比例增

长，其给水量的1/3不得不取自含有污水处

理后排放河流的河段。前联邦德国70年代

时的地面水污染较为严重，所取河滩渗滤水

和人工地下水都是地面水经过不同处理后，

再经渗滤和回灌地下的。这说明英、德两国

的污水回用是客观存在的［3,日本在1989

年有844套中水设施，东京市就有日处理量

约为200m3的中水系统建筑物60余座。我

国北京市目前已建成首都机场、中国国际贸

易中心、清华浴池等几十项中水工程，总设

计能力约3000m3/do大连、天津、青岛、

太原、深圳等城市也先后建成一系列中水工

程。《北京市中水设施建设管理试行办法》

规定：新建的面积20000m2以上的旅馆、

饭店、公寓等；新建的面积30000成以上

的机关、科研单位、大专院校、大型文化体

育建筑等；按规定应配套建设中水设施的住

宅小区、集中建设区等都应配套建设中水设

施，现有建筑属前两项的可根据条件逐步配

建中水设施,1中水水源及用途中水

水源可取自生活污水和冷却水，一般可按下

列顺序取舍：冷却水一沐浴排水一盥洗排水

一洗衣排水一厨房排水一厕所排水。医院污

水不宜用作中水水源。中水水源可分为3类

［4］：A不含厨、厕排水，以冷却水、雨水、

洗浴水为主的优质杂排水；B含厨房排水的

杂排水；C杂排水+厕所排水。

全世界人均用水量约为100L/d。加拿大

埃德蒙顿市1994年人均用水量为434L/d,

漏水率为％;新加坡1994年人均用水量为

135L/d,比1993年增加％,漏水率为8%；1981

年日本东京都人均用水量为250L/d,千叶县

人均用水量为205L/d；广州市1997年为

350L/d[5〜6]。根据不同的处理程度、出

水指标和各用途的用水水质标准，中水可作

不同的用途，见表1。中水的最大用途是冲

洗厕所，占使用量的90%以上。以东京都为

例，冲厕用水为％,冷却用水为％,消防用水

为%,洗车用水为%,清扫用水为％,绿化用

水为%,其它%。表1各种用途用水水质标

准用途冲洗厕所空调冷却洗车、消防洒

水北京中水

水质标准国家美国日本美国日本美国日

本美国日本浊度/NTU20V5〜3010V1010V

5〜1520<5〜25—pH——〜——〜——〜——〜〜

/mg/L一V20〜60—V20〜60—V20〜60—

<20-6050余氯/mg/L-------------->—>管

网末端>硬度/（以CaC03计）mg/L—<300〜

500300000—<200—500—<300—500—

悬浮物/mg/L10蒸发残渣/mg/L—<

500—1000800<300500<500—<1000—

氨氮/mg/L—<20—<20—V10—V

10—ABS/mg/L<1<2<1<1<1<1<1<

1〜2V2大肠杆菌/个/L-0〜1----0〜

1—0〜1<3细菌总数/个/mL—<

100-----------<100B0D5/mg/L—<10〜

20—<10—<108<10<10色度/度40<

10—5030无不快感30<20〜3030V20〜50

<40注：嗅除北京中水水质标准为无不

快感外，其他各种用途用水水质标准皆为无

异臭味。2处理工艺流程与水质

中水原水水质不同，处理流程也不一样。

我国一般采用以下几种中水处理流程［7］：

流程1（物化处理为主）适用于A、B类原

水

原水f格栅一调节池f混凝处理或气

浮一过滤f消毒f中水

流程2（生化处理为主）适用于A、B类原

水

原水一格栅一调节池一生物处理一沉

淀一过滤一消毒一中水

流程3（二段生化处理）适用于B、C类原

水

原水一格栅一调节池一一段生物处理

一沉淀一二段生物处理一沉淀一过滤一消

毒f中水

流程4（物化+生化处理）适用于B、C类

原水

原水一格栅一调节池一混凝处理或气

浮一沉淀一生物处理一沉淀一过滤一消毒

一中水

日本、美国、南非等国还采用活性炭吸

附、臭氧消毒、反渗透等方法进行中水处理,

其中日本在中水处理及应用方面较为突出，

一些实例［8-9］见表2。日本中水原水多

为生活杂排水，也有试验用水和研究用水。

处理流程中多采用了活性炭吸附和混凝沉

淀法。我国80年代起建立了一些中水回用

试点工程并逐步推广，主要采用物化与生化

相结合的方法，其实例［10〜11］见表3。

表2日本中水处理利用实例单位名称中

水用途原水水质处理量/n）3/d处理流程出水

水质东京工业大学长津田地区研究用水

冲厕用水生活杂排水pH,SS250,BOD200,

COD150,硬度614,氨氮191200原水一活

性污泥一生化脱氮一混凝沉淀一砂滤f活

性炭吸附栗田工业会社大楼冲厕用水冷却

水pH〜

BOD33〜84

电导率390〜840100原水f快滤f消毒

pH〜

BOD20〜60

电导率＜823A制造会社总部大楼冲厕用水

生活杂排水BOD200,COD150,SS250140

原水f油水分离f旋转圆盘f快滤f活性

炭吸附BOD5,COD5,SS1日本住宅公寓

芝山住宅区冲厕用水

垃圾箱

冲洗用水生活杂排水最大161原水一活性污

泥一混凝沉淀一砂滤一臭氧处理一活性炭

吸附pH〜，BOD10,COD20,SS5神户制

钢所机械研究所化学部门研究楼试验用水

冷却水研究楼排水140试验用水一中和一混

凝沉淀一反渗透一活性炭吸附一再利用

冷却水一砂滤f再利用pH，电导率65,COD

<,TDS49,Ca,Mg,Cl-横兵国立大学

冲厕用水

冷却水试验排水BOD20,COD20,SS20500

原水f过滤f调节pHf混凝沉淀f2次过滤

一活性炭吸附一臭氧杀菌BOD<5

COD<5

SSV5大阪市公园局二级出水城市环境用

水10000二级出水一快滤f去除ABS一消毒

东京都中央市场芝浦处理厂

二级出水清扫水池

洗车冷却水150二级出水一过滤注：

表2、表3中SS、COD、BOD、TDS、Cl-、各

种金属含量、硬度、氨氮含量的单位是mg/L；

电导率的单位是uS/cm；大肠杆菌的单位是

个/L。表3中国中水处理利用实例单位

名称中水用途原水水质处理量/m3/d处理

流程出水水质北京结核病医院冲厕所、绿化、

洗车、景观、施工用水二级处理出水COD40-

50,BOD10-20,SS30-40,氨氮4-10,

余氯6〜8,大肠杆菌<500200二级出水一

调节池一管道反应器一平流沉淀池一过滤

f消毒COD12〜28,B0D〜16,余氯〜2,

大肠杆菌<5首都机场冲厕所、绿化二级处

理出水COD,BOD,SS二级出水一调节池

一管道反应器（消毒）一平流沉淀池一过滤

f消毒COD12,BOD,SS北京市劲松宾馆

冲厕所、绿化、景观、喷泉浴室宾馆淋浴水

COD33-103,BOD50〜80,ABS1〜，大肠

菌2500,油脂〜，SS200〜318120原水

一曝气调节池一一级接触氧化一二级接触

氧化f纤维球过滤余氯〜1,COD1〜20,

BOD〜10,ABS〜1,大肠杆菌<3,油脂〜

bSS<5北京市万泉公寓冲厕所、绿化、洗

车洗浴水COD150,BOD80,SS60120原水

一调节池一接触氧化一沉淀一过滤一消毒

COD<50,B0D<10,SS<10北京市亚洲大酒

店冲厕所、绿化、洗车、景观洗浴水COD150,

BOD80,SS60120原水一格栅一调节池一混

凝过滤一生物活性炭f消毒出水达北京市

规定的标准国际服务中心冲厕所、绿化、洗

车SS100-150,BOD100-1501500原水

一调节池一曝气池一混凝沉淀一砂滤一活

性炭吸附一消毒SS<5,B0D<5,余氯<1

3中水的回用方式

单独循环方式

单独循环方式是指在单体建筑物中建

立中水处理和回用设施，这种方式不需要在

建筑物外建立中水管道，但其处理费用较高。

如日本电气大楼、日本电视大楼、北京劲松

宾馆等。

小区循环方式

这种方式一般用于大规模的住宅区、较

新的开发区等范围较小的地区，区内建筑可

共同使用一套中水处理系统和中水道。如日

本八王子市多摩新城区、千代田区、大手町

地区等。

地区循环方式

利用城市污水处理厂的三级出水、雨水、

河水等作为中水水源，供给某个区域的建筑

或住宅。如日本新宿副都心地区、幕张新都

心地区等。

4中水供水方式

中水的供水方式由建筑物高度、室外中

水配水管网的可靠压力、室内管网所需压力

等因素决定，一般可分为以下几种。

简单的供水方式

当室外中水配水管网所具有的可靠水

压大于室内中水系统所需总水压时，可采用

不另设泵和水箱中水供水方式。这种方式具

有设备少、维护简单、投资少的优点。其水

平干管可布置在首层地下、地沟内或地下室

天花板下，也可布置在最高层的天花板下、

吊顶内或技术层中。

单设屋顶水箱的中水供水方式

当室外中水配水管网的水压大部分时

间可满足室内中水系统所需水压，只是在某

一用水高峰时间不能保证室内供水时，可采

用单设屋顶水箱的中水供水方式。当室外中

水配水管网压力较大时，可供水给楼内用户

和水箱；当水压下降时，高层的用户可由水

箱供给中水，该方式的水平干管一般为下行

敷设。

设置水泵和屋顶水箱的供水方式

当室外管网水压低于室内所需水压时,

靠水泵抽水到屋顶水箱（见图1）。图1设

水泵和水箱供水方式

分区供水方式

对于多层和高层建筑，为缓减管中配水

压力过高，可将建筑竖向分区供水。低区由

室外配水管网直接供水，高区通过水泵和水

箱供水(见图2)。图2分区供水方式

5经济性分析

污水处理作为中水原水，无疑增加了处

理设施建设费、运行费和管道铺设费。但从

长远来看，中水回用在经济方面具有以下的

优越性：

(1)中水就近回用，缩短了运输距离，

而且由于减少了城市供水和排水量，从而减

轻了城市给水排水管网的负荷，对总投资而

言是经济的。

(2)以污水再生作为水源，经济上低于

开发其它水源。为了取得水源，一些城市不

惜远距离调水，取水费高达元/m3(上海市)。

由于水源的污染，一些水厂不得不花费重金

将取水口上移。北京从怀柔水库引水修建的

供水规模为100万m3的水源九厂，工程投

资为7亿元，张坊水库总投资为亿元。每天

处理lm3污水的投资大约为1200元〜1500

元，处理相当于lm3自来水的污水投资约为

960元〜1350元(按80%〜90%计)，那么城

市每日供应lm3自来水，不包括供水管网和

排水管网，其总投资约为2160元〜2850

元，而中水处理工程造价约为同等规模上、

下水工程造价的35%〜60%。

(3)中水道的维护管理费低于上下水维

护管理费，而随着上下水价格的提高，中水

的成本逐步接近上、下水费。使用53的中

水就相当干少用ln)3的上水，同时少排放接

近lm3的污水，这就相当于2m3的上下水的

价格和维护费用，故利用中水是合算的。

(4)可节约用水，有利于可持续性发展。

中水回用可节省水资源，减少水资源污染，

具有良好的社会效益、环境效益和经济效益。

一般而言，商住小区设置中水系统可节水

70%,研究单位可节水40%,民用住宅区可节

水30%,日本某些建筑物节水率达76%。深

圳市规定建筑面积大于2万m2的商住区，4

万m2以上的办公建筑，日排水量250m3以

上须设置中水设施。1992年符合此规定的有

200项，可节水万n)3/d。

6结语

(1)中水道技术是污水资源化综合利用

技术。在我国由于多方面原因，尚未得到普

遍推广应用，应从立法、政策、宣传等方面

加以解决。

(2)中水设施可设置在建筑的地下，以

减少占地面积。中水系统设计和施工时应防

止中水污染上水。中水管道与上、下水管道

平行埋设时，水平净距应大于；交叉埋设时，

中水管道应位于上、下水管道的中间。为了

防止中水处理系统故障，应设以上水作为中

水水源的切换装置。

(3)不断改善中水的处理工艺，尽量降

低中水系统的造价和运行成本。在保证中水

水质的同时，提高上水的水质，并拉开上水

和中水的价格，以推动中水道技术的应用。

还要注意解决中水对设备、管道的腐蚀和结

垢问题。

(4)中水回用作为开源节流的有效途径,

将成为城市建筑给排水的发展趋势。首先在

单个建筑中应用单独循环方式；并在一些新

建小区中应用小区循环方式。走一条从小循

环到大循环，从新建区向旧