中水在居民住宅中應(yīng)用的實(shí)踐探索

現(xiàn)以某居民小區(qū)實(shí)際中水應(yīng)用的效果進(jìn)行分析如下:

1 中水循環(huán)利用系統(tǒng)

本小區(qū)現(xiàn)有1500住戶，還有部分公建，每天最大用水量600立方米，其中自來(lái)水用量420立方米，占70%，污水再生中水用量180立方米，占30%。該小區(qū)的中水循環(huán)利用系統(tǒng)包括：污水提升、污水處理、中水傳輸、天然水庫(kù)蓄水、二次處理和中水回供等六大系統(tǒng)。

再生水處理是中水循環(huán)利用的主體，污水處理不達(dá)標(biāo)，所有中水回用都將成為泡影。本小區(qū)所采用的分流取水器技術(shù)是針對(duì)污水量大于取水量的情況下，應(yīng)用的專用取水技術(shù)，不需要?jiǎng)恿团旁?。綜合池在傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)池中實(shí)現(xiàn)了調(diào)節(jié)、水解酸化、厭氧脫氮、初次沉淀等功能。綜合池中共設(shè)四個(gè)氧化池，分別進(jìn)行厭氧、耗氧、硝化混合回流，是典型的脫氮工藝。為了加強(qiáng)脫氮和BOD5的去除效果，在綜合池的厭/兼氧段和第一、第二氧化池中添加懸浮填

料。解磷后的污泥回流到氧化池前端，清液經(jīng)化學(xué)除磷后回流到綜合池，剩余污泥進(jìn)入排除系統(tǒng)。解磷池需要提供碳源作為解磷和增值的能源。在綜合池內(nèi)首先設(shè)水解酸化段，既可以向解磷池中的聚磷菌提供含有大量低級(jí)脂肪酸類物質(zhì)，又可以避免大量亞硝酸鹽和硝酸鹽的產(chǎn)生。沉淀池出水添加混凝劑和石灰消解液進(jìn)行絮合反應(yīng)和沉淀反應(yīng)，進(jìn)一步除去懸浮物和磷酸鈣沉淀物。

2  污水提升和中水傳輸系統(tǒng)

中水一般以地表排水、優(yōu)質(zhì)雜排水和民用污水混合為水源。地表水只會(huì)出現(xiàn)在較大的降雨后，平時(shí)供水量很小。優(yōu)質(zhì)雜排水以洗浴水為主，排水非常不均勻，晚間20-22時(shí)會(huì)較多地集中排放，其他時(shí)間排水很少。民用污水量也很不均勻，通常情況下，早6-8時(shí)、晚20-22時(shí)排水量較大。處理后的中水使用的對(duì)象以沖廁為主，配以洗車澆花等用途，早晚兩個(gè)時(shí)段用水較多。

由于中水處理設(shè)施一般連續(xù)均勻運(yùn)行，中水的原水調(diào)節(jié)容量很大，一般按8-12小時(shí)最大日平均時(shí)流量設(shè)計(jì)，其容積占中水處理水池（含清水池）的40%左右。因此，如何利用原水調(diào)節(jié)容量，發(fā)揮調(diào)節(jié)池更多的功能，是中水處理非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。在調(diào)節(jié)池中預(yù)曝氣對(duì)改善原水水質(zhì)的作用不大，因此需要單獨(dú)設(shè)置預(yù)曝氣風(fēng)機(jī)并進(jìn)行變頻控制。這套系統(tǒng)無(wú)法與氧化池共用風(fēng)機(jī)，無(wú)形中增加了設(shè)備投資和成本。調(diào)節(jié)氧化新技術(shù)是將調(diào)節(jié)池和氧化池設(shè)計(jì)成了氧化區(qū)和氧化保護(hù)區(qū)的調(diào)節(jié)氧化池，采用接觸氧化復(fù)合工藝。調(diào)節(jié)氧化區(qū)的有效調(diào)節(jié)容量為8-10小時(shí)，氧化保護(hù)區(qū)有效停留時(shí)間為4小時(shí)，實(shí)際氧化時(shí)間為4-14小時(shí)。調(diào)節(jié)氧化池的使用，將調(diào)節(jié)容量轉(zhuǎn)化成了氧化工作空間，進(jìn)而節(jié)約了運(yùn)行成本。 

3  水庫(kù)自然處理系統(tǒng)

由于經(jīng)中水站處理后的中水，仍存留一些硫化物氣體，直接應(yīng)用于住戶會(huì)產(chǎn)生一些氣味。本小區(qū)為了減少和消除這些氣味，應(yīng)用了一個(gè)中間調(diào)解處理程序，就是利用當(dāng)?shù)匾延械牡匦谓⑵鹨粋€(gè)擁有儲(chǔ)水量4萬(wàn)立方米的小型水庫(kù)，中水站處理后的中水在水庫(kù)中經(jīng)曝氣處理和循環(huán)流動(dòng)28天后，再經(jīng)二次處理，方可使用。水庫(kù)自然處理系統(tǒng)除了能進(jìn)一步凈化改善水質(zhì)以外，還具有收集部分空山水、調(diào)節(jié)收集雨水、設(shè)計(jì)成景觀水體和人工瀑布、養(yǎng)殖觀賞性水禽和魚類等功能。

水庫(kù)自然處理系統(tǒng)雖然能有效地改善水質(zhì)，但同時(shí)也會(huì)受雨水及地表水的流入，影響水的清澈度。為了避免此類問題，在中水入戶前又設(shè)計(jì)了一個(gè)二次處理系統(tǒng)，其出水目標(biāo)同時(shí)滿足中水標(biāo)準(zhǔn)和地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。處理工藝為常用的地面水處理程序：混凝→沉淀→過(guò)濾→消毒→凈化。二次處理后的中水可直接輸送到小區(qū)應(yīng)用。中水回供系統(tǒng)主要有高位水池、低位水池、加壓泵、輸水管線等組成。

4  水質(zhì)分析

經(jīng)過(guò)近6年來(lái)的跟蹤檢驗(yàn)分析，分別觀測(cè)分析了中水站水質(zhì)、天然水庫(kù)水質(zhì)和二次處理站水質(zhì)，出水目標(biāo)質(zhì)量均達(dá)到大連市中水設(shè)施管理辦法中的中水標(biāo)準(zhǔn)和地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。分析數(shù)據(jù)詳見下表：

5  存在問題及處理方法

5.1 能耗和收費(fèi)不平衡

中水處理能耗成本費(fèi)用主要構(gòu)成有：電費(fèi)、設(shè)備維修費(fèi)、管線維修費(fèi)和管理人員工資等等。根據(jù)城市水費(fèi)收取規(guī)定，中水的水費(fèi)不得超過(guò)自來(lái)水水費(fèi)的50%。由此中水處理能耗成本的這些費(fèi)用之和高于收取的中水費(fèi)用,這樣可能使開發(fā)商或物業(yè)公司賠錢，對(duì)中水的普及使用非常不利。

5.1.1 電耗成本

風(fēng)機(jī)電耗是中水處理的主要成本，占中水處理總電耗的80%左右，占中水處理總運(yùn)行成本的40-60%。風(fēng)機(jī)電耗高的原因，除提供微生物生長(zhǎng)必需的溶解氧所消耗的能量較大外，其它因素不可忽視，主要有：

1） 設(shè)計(jì)處理規(guī)模大于實(shí)際用水量。中水處理規(guī)模按最大日用水量和備用水量設(shè)計(jì)，一般是平均日用水量的1.3-1.5倍。由于中水實(shí)際用水量小，處理規(guī)模也很小，通常在每天幾百立方米，僅僅占設(shè)計(jì)處理水量的1/3左右,而風(fēng)機(jī)都按一用一備配置，必須在額定的功率下工作，造成電能的巨大浪費(fèi)。

2） 當(dāng)中水池（清水池）滿水時(shí)，深度處理單元停止工作，氧化單元停止進(jìn)出水；當(dāng)調(diào)節(jié)池水位過(guò)低時(shí)，氧化單元無(wú)進(jìn)出水。氧化單元停止進(jìn)出水期間，風(fēng)機(jī)繼續(xù)工作，造成過(guò)量供氣，也造成了能源的浪費(fèi)。

3） 供需氧量不平衡。中水的氧化單元通常采用推流式流態(tài)，風(fēng)機(jī)連續(xù)衡量供氧。部分區(qū)段和面積供氧量不足，而另一部分區(qū)段和面積供氧量過(guò)剩。供氧不足不利于微生物生長(zhǎng)，供氧過(guò)量造成能源浪費(fèi)。

4） 調(diào)節(jié)氧化技術(shù)是變負(fù)荷運(yùn)行，需氧量周期性變化，如果風(fēng)機(jī)連續(xù)衡量供氧，供氧量按最大需氧量設(shè)計(jì)，會(huì)在較長(zhǎng)時(shí)段出現(xiàn)供氧過(guò)量，造成能源浪費(fèi)。

由此可見，中水處理中風(fēng)機(jī)的能源浪費(fèi)很多，具有很大的節(jié)能潛力。為此在本小區(qū)內(nèi)的用風(fēng)機(jī)漸減曝氣、風(fēng)機(jī)保護(hù)性運(yùn)行和風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行，節(jié)能效果顯著。

5.1.2  設(shè)備維修與更換成本

 設(shè)備維修與更換的投資也比較高。一般設(shè)備的使用周期通常為10年左右，易損件的使用周期3-5年甚至更短。這部分資金的解決主要有開發(fā)商政策性投資和開源使更多小區(qū)使用中水，也可以申請(qǐng)減免水資源費(fèi)，以保證設(shè)備的正常運(yùn)行。此外，選用品牌設(shè)備、加強(qiáng)日常維護(hù)也可以節(jié)約成本。

5.1.3  管理人員工資

中水處理涉及水泵運(yùn)行風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)等，應(yīng)有值班和維護(hù)人員。一個(gè)小型的中水站往往需要三位工人倒班值班，一年的工資要十幾萬(wàn)。該項(xiàng)費(fèi)用也是中水處理費(fèi)用的重要組成部分。筆者認(rèn)為可以這樣解決，值班人員可以兼職于物業(yè)的水暖維修工人，白天沒事的時(shí)候可以為住戶進(jìn)行維修或有償服務(wù)，可節(jié)約成本。

5.2  管線維修

由于中水管線不同于自來(lái)水管線，受小區(qū)回填土質(zhì)影響，極易拉裂漏水。在小區(qū)形成以后找漏挖掘不僅復(fù)雜而且費(fèi)時(shí)，造成停水，居民意見很大。漏點(diǎn)多，中水的跑冒滴漏也會(huì)造成大量的浪費(fèi)，無(wú)形中增加了中水處理成本。筆者建議在中水水管施工時(shí)應(yīng)考慮以下措施：①在回填土上施工時(shí)必須做混凝土板帶，使管線均勻沉降。②最好使用PPR或PE管，嚴(yán)禁使用PVC管。③做好詳細(xì)的管線平面和埋深施工記錄，以備維修時(shí)查尋。④水管填埋時(shí)做好粉煤灰填埋層。

5.3  備用水源問題

任何設(shè)備，無(wú)論多么可靠，都需要檢修。中水要求不間斷供水，因此，必須有備用水源來(lái)解決供水安全性問題。小區(qū)的天然水庫(kù)可作為備用水源，可解決臨時(shí)停水或系統(tǒng)故障給用戶帶來(lái)的不便。備用水源還可以用井水等臨時(shí)水源，也可以用自來(lái)水作為備用水源。在用戶中水用水點(diǎn)附近同時(shí)設(shè)自來(lái)水和中水控制水閥，用戶自行選擇使用自來(lái)水和中水。有時(shí)，中水系統(tǒng)同時(shí)設(shè)中水供水備用水源和用戶備用水源，以保證系統(tǒng)的安全和使用的方便。

5.4  中水與自來(lái)水轉(zhuǎn)換問題

中水多數(shù)用于沖廁，涉及到千家萬(wàn)戶，影響較大。中水停水時(shí)需要及時(shí)方便地啟用備用水源。因此，用戶備用水源（自來(lái)水）與中水的切換，問題雖小，也應(yīng)予以足夠的重視。還應(yīng)采取措施防止再生水管道與飲用水管道誤接和誤用。因此，不能通過(guò)管道連接進(jìn)行用戶備用水源切換。應(yīng)在座便水箱處設(shè)自來(lái)水管頭和中水管頭并做了明顯標(biāo)志，用戶可以自由選擇使用，比較方便。但是由于大多數(shù)用戶沒有能力進(jìn)行切換，物業(yè)進(jìn)行切換工作量又太大，難以短時(shí)間完成，用戶反應(yīng)較為強(qiáng)烈，也暴露出了切換的問題及其重要性。建議使用可以切換的水管來(lái)區(qū)分沖廁水和自來(lái)水，很方便地解決了用戶使用自來(lái)水與中水的切換問題。

5.5  中水藻類繁殖問題

由于中水需要在水庫(kù)中儲(chǔ)存20-30天，水中有機(jī)氮、磷比較豐富，致使藻類繁殖。這樣在中水入戶后，住戶家里的坐便器里水的顏色發(fā)綠，容易污染，很多住戶對(duì)此不理解進(jìn)而停止使用。加上管道維修施工造成多次反復(fù)停水，很多用戶放棄選用中水沖廁。據(jù)統(tǒng)計(jì)，以本示范小區(qū)為例，剛交工時(shí)有93%的用戶選擇了中水，而5年后有74%的用戶仍然選用中水，遞減20%左右。對(duì)此問題建議在進(jìn)行中水處理時(shí)，應(yīng)考慮這項(xiàng)工藝處理方法。

6  結(jié)論

1.中水處理中風(fēng)機(jī)節(jié)能潛力很大，通過(guò)漸減曝氣、保護(hù)性運(yùn)行和變頻控制，可以實(shí)現(xiàn)總體綜合節(jié)能45%以上。

2.經(jīng)檢驗(yàn)中水水質(zhì)可以達(dá)到地方行業(yè)中水標(biāo)準(zhǔn)和地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

3.原水調(diào)節(jié)容量的利用直接關(guān)系到投資、運(yùn)行成本和處理效果，調(diào)節(jié)氧化技術(shù)將單純的調(diào)節(jié)容量轉(zhuǎn)化為調(diào)節(jié)氧化工作空間，大大降低了投資和運(yùn)行成本，提高了處理效果。

4.為方便居民正常使用中水，除通常的水庫(kù)儲(chǔ)水和供水備用水源外，用戶自備用水源也很重要。物業(yè)等相關(guān)單位也應(yīng)做好設(shè)備維修及保證居民用水的措施。

5.根據(jù)上述分析，中水在居民小區(qū)中應(yīng)用前景很好，對(duì)節(jié)能環(huán)保具有很大的積極意義，可向更多的領(lǐng)域推廣。雖然還存在很多問題，但可在實(shí)踐中解決和逐步完善。

參考文獻(xiàn)：

[1]  呂寶興,劉亞文,李殿海.紀(jì)莊子污水回用工程介紹[J].供水技術(shù)，2007，（3） 58.

    [2]  阜柏楠.中水工程事例及評(píng)析[M]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003.3-6

[3]  鞏曉東，陳輔利.中水回用中的幾個(gè)問題的探索與實(shí)踐[J].遼寧師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，（32）131-132.

[4]  中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社第二編輯室.中國(guó)環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)匯編---水質(zhì)分析方法[M]. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.2001.16-65

Practical exploration of reclaimed water reuse in residential buildings 

Abstract: This paper discusses experience and existing problems of reclaimed water reuse in residential buildings. Adjusting oxidation technology and its effect is introduced, which transforms the capacity adjustment into oxidation work space adjustment; Chemical, physical and biological indicators of wastewater are analyzed; The main methods for original wastewater capacity adjustment and utilization are summarized. Because wind electrical energy consumption accounts for about 80% of the total power consumption of water treatment, we recommend a decreasing aeration and dissolved oxygen negative feedback--- Frequency-converting Control of fan flow，by which fan comprehensive energy-saving effect is increased by more than 60%， therefore total water treatment cost is effectively controlled and economic benefit is significantly improved. In addition，we present our suggestions about application and management of waste water in resident’s house.

Key words:  reclaimed water reuse; residential building; adjusting capacity; economic benefit; cost control