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摘要 随着淡水资源日益反乏，中水回用受到更广泛的重视。本文以商业大厦工程为例，介绍了建筑中东回用技术在实践中的应用及其意义。
关键词 建筑中水 回用技术 应用
前言
建筑中水是指民用建筑或建筑小区使用后的排水，经处理回用于建筑或建筑小区作为杂用的供水系统。中水水质主要指标低于生活饮用水水质标准，但高于污水允许排人地面水系的排放标准。这种专用供水系统，被称为建筑中水系统，简称建筑中水。
随着建筑标准的提高，建筑给水排水系统不断完善，建筑物的用水量也不断增加，当地淡水资源往往不能满足用水需求。即使当地有较充裕的淡水资源，由于给水量和排水量的增大，也会导致给水系统和排水系统的扩建（新建）费用、动力费和管理费用的增加，对水环境的保护带来一定的困难。淡水资源丰富的地区如果不合理开发，也会变成淡水资源匾乏的地区。鉴于上述情况，出现了中水系统，并且已经发展成一定规模。
60年代，由于污水深度处理技术的发展，使污水回用技术有了较大飞跃。首先是日本在1962年，随后是美国在1968年，接着，德国、前苏联、南非、印度、英国、以色列等国也相继建设了中水工程。“中水”一词就来源于日本，因其水质介于“上水（给水）”和“下水(排水)”之间而得名。
80年代，我国将城市污水作为第二水源，开展了处理回用技术的研究和工程建设。中水技术已逐渐引起人们的重视。尤其是我国北方缺水城市，已从高层次分析、规划水资源的开发和树立节水意识等方面开展了许多工作，建设节水城镇的提法已逐渐被人们所接受。
近年来，北京中水回用技术研究和工程应用发展较快，像方庄小区的中水试验研究、劲松宾馆浴池废水回用工程、北京环境保护科学研究所小区的中水试验研究工程、中日青年交流中心、海淀宾馆、城乡贸易中心、幸福大厦、四川大厦等等。这无疑为北京的水回用技术研究做出了贡献。
北京已发布了相应的法规及规范，如市人民政府（1987）60号文件加匕京市中水设施建设管理试行办法》，其第三条规定：凡在本市行政区域内新建下列工程，应按规定配套建设中水设施：（1）建筑面积两万平方米以上的旅馆、饭店、公寓等；（2）建筑面积三万平方米以上的机关、科研单位、大专院校和大型文化体育等建筑。又如《建筑中水设计规范》（CECS30：91），已成为中水回用技术应用的政策性依据和设计依据。
本文以西单东南商业大厦中水回用工程为例，论述建筑中水回用技术在实践中的应用及意义，其中，侧重于中水处理站。
1.中水回用工程的水源计算及工艺流程
1.1且工程简介
东南商业大厦位于西单繁华地区，现状上水和排水条件落后，需经远期市政工程逐步实现后才能彻底解决。现状给水和排水都很困难，中水回用技术需要且适于在这里应用。该建筑主体结构地上十层，地下三层，总建筑面积5万平方米。主要由三部分组成：（1）三星级宾馆；（2）工商银行营业部；（3）综合商业及餐饮娱乐设施。依据本市相关法规及规范，结合当地现状的市政条件，该建筑磋有中水回用工程。主要由三部分组成：（1）中水原水系统，用于回收客房淋浴盥洗优质排水；（2）中水处理设施——地下三层中水处理站，处理中水原水达到合格；（3）中水回用书道系统，将合格中水送往用水点，用于厕所幸
洗便器、室外绿化、洗车等。
1．3中水源水员计算
旅馆建筑生活给水量标准见表1
中水水源水量=（每人每米批活火红十每人每天盥洗水量）*人数*0.9=(300+40)*600*0.9=183立方米/天。
2.中水原水回收系统
指将确定为中水水源的建筑物原排水收集起来的系统。起于5-10层各客房卫生间，收集客房优质淋浴盥洗排水，止于地下三层调节池，使用优质UPVC管材。
3.中水处理设施——地下三层中水处理站
依据市节水办的要求，该工程中水处理量不低于160立方米／天，据此确定，建一套10立方米/时处理量的生化法中水处理设施,设计处理量160立方米氏。经招投标，确定由银燕开普环保公司承建该工程。工艺流程主要由下述构筑物组成。
3．1自动格栅
自动格栅的作用是截留中水源水中的机械杂质，如头发、布头和纸屑等杂物。自动格栅是该公司的专利产品。
3．2调节池
调节池的作用是对原水流量和水质起调节约化作用，保证后续处理设备稳定和高效运行。本调节池为钢筋混凝土结构，主要性能和设计参数如下：
（1）调节容积=8．5*3．5*2．5＝74立方米 符合口处理量的 30－40％
（2）在池底设有DN200排泥管，在他顶下30crn设有DN200溢流管，确保事故排水和多余水量可以随时排出。
（3）在池顶设置方形人孔和直通室外排风管，将水下曝气产生的有毒、有味气体直接排出室外。
3．3调节地内设预阳气水下曝气器
在调节池内设有两台水下曝气器，主要性能和技术参数如下：
（1）两台YTR-15水下曝气器，曝气量30立方米/时
(2)曝气强度= 30 * 2／74＝ 0． 81立方米／小时 符合 0．6— 0．9立方米／小时的设计要求。
预曝气有两个作用：（1）水质均化；（2）充氧，使污水不因缺氧腐化而产生臭气。
3．4单调节池内设游水提升系
在调节池内设有两台潜污泵，Q＝15T/H，H=7m，一备一用，其作用是提升调节池内中水原水，送至下道处理构筑物生化池。
3．5毛发过滤器
在两台潜污泵的出水管上分别设有毛发过滤器，其作用是截留淋浴水中的毛发等杂物。
3．6生化池
该设备采用钢板制作，全称“生物接触氧化池”，池中设置支架、悬浮填料和水下曝气器。其作用原理是：水下曝气器向水中充氧，池中设置的悬浮填料被充氧的水浸没，并以一定速度流经填料，使填料上长满生物膜，污水与生物膜相接触。在生物膜上的微生物的作用下，分解流经其表面的污水中的有机物，去除污水BOD，使污水得到净化。
生化池有效容积= 3 * 3 * 3=27立方米
生化池水力停留时间= 3 * 3 * 3／10＝ 2．7小时
符合规范要求大于等于2小时
填料采用组合填料，实际填料有效容积=18立方米
计算填料有效容积如下：V=QL/1000Fr
式中：V-填料有效容积 （立方米） Q-平均日污水量（立方米/天），取160立方米/天
注：如前所述，依据市节水办要求，日处理量不低于160立方米，本套中水设施计日处理量为160立方米。
Lj=Lu-Lt 去除BOD浓度 （mg/L）
计算值为60mg/L
Lu-进水BOD浓度 （mg/L）取70mg/L
Lt-出水BOD浓度 （mg/L）取10mg/l
Fr-容积负荷，kgBOD/立方米.天
V=（160*60）/（1000*0.6）=16立方米
实际上填料有效容积18立方米，大于计算要求16立方米，符合规范要求。
水下曝气器一台，曝气供氧量1kgo2/h污水需处理的BOD量为
qLj =(10m3/h)*60mg/L=0.6kgo2/h 式中q-小时处理量（10m3/h）
Lj=Lu-Lt,(60mg/L)
需氧量为0.6kgo2/h/0.85=0.7kgo2/h 式中0.85为氧的利用率
实际供氧量1kgo2/h计算氧量0.7kgo2/h
3．7沉淀池
经接触氧化后的水中含有污泥，需沉淀去除，减轻后序设备过滤器的负担。该设备采用钢板制作，为立式沉淀池，平面为正方形3米*3米，高3．3米，底部为锥形排泥斗；池中心设有布水用的中心管，中心管下喇叭口设反射挡板。其工作原理是：来水从中心管侧进水管经中心管下部喇叭口反射板，自池底慢慢上浮。在上浮过程中，水中微小污泥在重力作用下下沉，聚集在池底锥形泥斗中，定期从池底排泥管排出，清水向上浮出沉淀池，经锯齿形出水堰汇入集水槽。
主要技术参数如下：
沉淀池长X宽X高=3米*3*3.3米
沉淀池表面水力负荷=（10立方米/小时）/（3米*3米）＝1．1立方米／平方米小时
中心管流速
(10立方米/时)/( 3.14*（0.35米）2／4)
＝29毫米／秒
d－中心管管径一 350毫米
3．8中间水池
经沉淀后的出水流入该水池，其具有中间水量调节作用和保证下道工序水泵的吸水条件。
中间水池长X宽X高=2米*l米*3．3米
3．9提升系
从中间水池中提升水至机械过滤器，选用 2台水泵，一用一备， Q＝ 15T/H， H＝20M。
3．10机械过滤器及黎凝剂投药设备
中间水池的水经生化处理和沉淀后，已初步得到净化，因接触氧化后脱落生物膜颗粒较细，沉淀后，仍有小的悬浮物，所以，在过滤前加入适当的絮凝剂，作凝聚过滤，采用投加絮凝剂过滤后，可有效去除水中残留的固体颗粒。
絮凝剂投药设备由贮药桶（带搅拌器）和计量泵组成。絮凝剂和水在搅拌器的作用下，在贮药桶内均匀配制而成，经计量泵定量加入提升泵的吸水管中，在提升泵叶轮的高速作用下迅速与水混合作用，使水中微小颗粒相互粘成大颗粒物质，进入机械过滤器，流经过滤器中的滤料，截留在滤料中，使出水得到净化。
主要技术参数如下：
絮凝剂贮药桶200L带搅拌器 计量泵（使投药正确稳定）机械过滤器直径 1200mm *3000mm
滤速=(10立方米/时)/( 3. 14*（1.2米）2／4)＝8．8米米/时
采用分层石英砂滤料，由上至下依次为：粒径尺寸（mm）厚度（mm）
0.5-1 500
1－2 100
2－4 100
4－8 150
8-16 150
合计 1000
配一台反冲洗泵， Q=60T/H H＝20m
反冲洗强度(60T/H)/( 3. 14*（1.2米）2／4)=14．7L／（S·m2）
3．11消导剂投药设备
经机械过滤器过滤后的出水必须消毒，消毒剂投药设备由一个200L贮存桶、一台计量泵和管道混合器组成。其工作原理和作用为：将消毒剂（次氨酸纳或漂白粉）定量溶于贮药桶中，溶解后的消毒液通过计量泵定量加入滤罐出水管道，经管道混合器迅速同水混合，杀灭水中微生物，并使水中含有余氟量。加氢量为5-8mg/L左右，使余氟量在0．5—Img/L范围内。
3．12中水贮水池
由于中水处理站的出水量与中水用水量的不一致，在处理设施后还必须设中水贮水池。中水贮水池的容积既要能满足处理设备运行时的出水量有处存放，又能满足中水的任何用量均能有水供给。
主要技术参数如下：
贮水池有效容积= 5 X 3 X 2.2=33立方米
符合规范中中水量（按160立方米／天）20％的要求。
贮水池设有自来水紧急补水管。
4.中水回用系统
中水贮水池中的合格中水经提升泵送往位于十层楼顶的中水水箱，经楼内的中水管道送往各用水点。
5.管理工作
为了有效、合理、科学地管理和使用这套中水工程，除了在硬件上精益求精外，在管理2001年第2期建筑中水回用技术上也做了充分工作。
5.1进行培训
中水操作工经过银燕环保公司技术人员及水处理专家现场培训，掌握了全部操作技能。
5．2建立了员工岗位责任制及规章制度
主要有：
（1）中水处理设施24小时运转，人员三班倒；
（2）水化验人员每天对中水水质进行化验检测，严格控制水质，发现超标，立即通河中水运行人员进行处理；
（3）熟练掌握设备操作方法和整个工交流程，根据运行状况及化验数据及时调整运行条件；
（4）根据水质化验分析数据，调整加药通的大小，经常到使用地点观察水质情况；
（5）定期对设备进行清洗，及时处理运了中存在的问题；
（6）检查电动间及浮球开关的运行状态确保水池、水箱不发生溢水及亏水。
6.成本分析
6.1中水站一次性投资
设备投资30万元，土建投资18万元，合计48万元。
设中水站后，回用水量代替了相应部主的自来水用量。自来水用量的减少，从长远来看节省的是正常的水费，而一次性节省自主要是“四源费”。北京市自1986年开始，及所有新建项目按每天总用水量一次性加咄“四源费”，其中给水每立方米民收830元排水每立方米／天收 800元。节省的四源费为：152立方米／天*（830元／立方米·天+800元／立方米·天）＝ 24．8万元。这样，中水站一次性投资可认为仅用23．2万元。
注：日处理量160立方米，考虑处理站r用水量 5％，回用水量为 152立方米/天。
6．2运行成本
6． 2． 1用电量
以上按24小时连续运行考虑，处理水量为240吨，即吨水耗电量为0．79度，吨水电费为0．553元。
6．2．2絮凝剂投加费（碱式氯化铝或聚合氯化铝PAC）
实际运行中，投加量 5—10克/立方米即可满足使用要求，絮凝剂价格为 3．5元/千克，絮凝剂吨水费用为0．028元。
6．2．3消毒剂投加费（次氨酸钠（Naclo）
实际运行中，投加量 5克／立方米即可满足使用要求，消毒剂价格为 6－7元／千克，消毒剂吨水费用为0．033元。
6．2．4人工费
按3名工人、平均月工资800元计算，吨水人工费为0．52元。
6．2.5 维修费
按每月发生2000元维修费计算，吨水维修费为0．44元。
6．2．6 折旧费
总设备资产按30万元计，使用20年，吨水折旧费为0．27元。
总计，每吨水处理成本为1．84元。
通过成本分析得出结论：一方面，建中水站一次性投资与减收的给水排水“四源费”有部分抵消，可以减轻建安成本负担，另一方面，现在自来水费与排污费合计2为吨以上，略高于处理成本，这表明，中水处理回用不仅利于环保、节水，还有微薄的经济效益。2005年北京水费、排污费将上涨至6元/吨，随着水费、排污费逐步调价，这种经社效益会逐渐增加。
参考文献
1.《建筑给水排水工工程》,重庆大学出版社
2.《现代建筑给水排水工程》，东北大学出版社
3.《建筑给水排水工程规范》
4.《旅馆建筑给水排水设计》，山东大学出版社 |
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