綠色建筑策略節(jié)水建筑(一)

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摘要:水是人類生存和發(fā)展不可替代的資源,隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展用水量的不斷增加,水環(huán)境的不斷惡化,水資源緊缺已成為世界各國(guó)共同關(guān)注的全球性問(wèn)題。發(fā)展“污水處理回用”以實(shí)現(xiàn)“水資源的可持續(xù)利用”已被明確寫(xiě)入“國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十個(gè)五年計(jì)劃綱要中”。中水回用、雨水利用使資源利用效率得到提高,生態(tài)環(huán)境得到改善,而建筑節(jié)水技術(shù)是在公共建筑和住宅建筑中,采用一系列可行的措施,合理分配用水,利用節(jié)水設(shè)備和節(jié)水器具節(jié)約用水,提高全民節(jié)約用水意識(shí),推動(dòng)整個(gè)社會(huì)生產(chǎn)發(fā)展。本文就中水回用、雨水的利用及節(jié)水設(shè)備等方面進(jìn)行探討。
    關(guān)鍵詞:建筑節(jié)水 中水回用 雨水利用 節(jié)水器具
    一、開(kāi)源措施
    (一)中水回用
    所謂中水,主要是指城市污水或生活污水經(jīng)處理后達(dá)到一定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、可在一定范圍內(nèi)重復(fù)使用的非飲用雜用水,其水質(zhì)介于上水與下水之間,是水資源有效利用的一種形式。
    有效解決水資源短缺問(wèn)題必須采取開(kāi)源與節(jié)流并舉。資源的有限性迫使我們必須節(jié)約用水,即必須充分提高水利用效率,注重保護(hù)環(huán)境和生態(tài)平衡科學(xué),合理的利用一切可回收再利用的水資源。城市建筑中水資源化與回用技術(shù)將在很大程度上緩解城市居民生活供水的緊張程度。事實(shí)上,大量城市污水混合排放,使相當(dāng)一部分有回用收價(jià)值的中水白白浪費(fèi)且又增加了污水處理廠的負(fù)擔(dān)。因此,研究實(shí)施城市中水回用技術(shù)對(duì)于我國(guó)解決水資源短缺意義十分重大。
    1. 國(guó)內(nèi)外中水回用概況
    國(guó)際上,美國(guó)、南非、印度、日本、以色列、澳大利亞、俄羅斯等國(guó),早已開(kāi)發(fā)污水經(jīng)處理后回用的工作。早在1926年,美國(guó)亞利桑那州的Crand Canyon 國(guó)家公園將處理過(guò)的廢水回用于沖廁所、草地噴水、冷卻水和鍋爐給水。1960年,科羅拉多州修建了一套中水回用系統(tǒng),提供高爾夫球場(chǎng)、公園、高速公路等的景觀用水。美國(guó)在1975年的中水利用量,占總?cè)∷康?8。7% ,并以每年4%~5%增。1977年,佛羅里達(dá)州建成一套200km長(zhǎng)的中水系統(tǒng),為公園、高爾夫球場(chǎng)、校園、住宅區(qū)草地、冷卻塔提供水源。目前,哥倫比亞城有1/ 3經(jīng)生物處理的城市污水, 回用作為城市雜用水;加利福尼亞州約有200余座中水工程, 城市污水回用中水量占污水總量的31%。南非溫得和克市已建成處理能力為450m3/d的污水回用作中水的系統(tǒng)。印度孟買已建成7座處理能力為150~250m3/d的中水工程,用于補(bǔ)充空調(diào)冷卻用水。英國(guó)需用淡水量以每年2。5%的比例增長(zhǎng),其給水量的1/ 3 不得不取自含有污水處理后排放河流的河段。前聯(lián)邦德國(guó)在20世紀(jì)70年代時(shí)的地面水污染較為嚴(yán)重,所取河灘滲濾水和人工地下水都是地面水經(jīng)過(guò)不同處理后,再經(jīng)滲濾和回灌地下的。日本在1989年有844套中水設(shè)施,東京市就有日處理量約為200m3的中水系統(tǒng)建筑物60余座。
    我國(guó)在20世紀(jì)80年代初, 大連、天津、青島、太原、深圳、西安等城市, 也相繼開(kāi)發(fā)了污水回用于工業(yè)和民用的試驗(yàn)研究,已修建了一些回用試點(diǎn)工程,并取得了積極的成果,不少公共建筑建設(shè)了中水回用裝置。北京市目前已建成首都機(jī)場(chǎng)、中國(guó)國(guó)際貿(mào)易中心等幾十項(xiàng)中水工程, 總設(shè)計(jì)能力為3000m3/d。
    截止到目前,昆明已建成中水處理站55座,分布在住宅小區(qū)、公交洗車場(chǎng)、市政綠化設(shè)施、煙草行業(yè)、大專院校等;18座在建項(xiàng)目, 還有數(shù)十個(gè)建設(shè)項(xiàng)目已在進(jìn)行工程技術(shù)方案論證,準(zhǔn)備建設(shè)中水處理設(shè)施。昆明市建成的中水站除降低水使用費(fèi)外,還能節(jié)約資源、減輕污染, 在社會(huì)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)3個(gè)方面均取得了很好的效益。
    2. 中水水源
    中水的水源較廣,但對(duì)建筑中水而言,其水源一般包括空調(diào)排水、盥洗排水、沐浴排水、洗衣排水、廚房排水和廁所排水等。
    在進(jìn)行建筑中水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況,集流一種或多種排水作為中水水源,常見(jiàn)組合有以下幾種情況:
    1) 空調(diào)系統(tǒng)排水、盥洗排水和沐浴排水等,其污染程度較輕,稱為優(yōu)質(zhì)雜排水, 在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)先選擇其作為中水水源;
    2) 沖廁以外的生活排水組合,其污染程度中等,稱為雜排水;
    3)所有生活排水的總稱,其污染程度最重,稱為生活污水,由于其處理費(fèi)用較高,且難處理,所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量不采用其作為中水水源。
    就目前情況來(lái)看,我國(guó)現(xiàn)有的建筑中水回用系統(tǒng)采用的水源幾乎都是優(yōu)質(zhì)雜排水或雜排水。
    3. 中水處理工藝
    目前應(yīng)用較多的中水處理工藝主要有混凝、沉淀、過(guò)濾、生物處理和活性炭吸附等。
    處理工藝需根據(jù)原水水質(zhì)的不同而采用某一工藝或某些工藝的組合, 常見(jiàn)的中水處理工藝流程有以下這些:
    3.1 對(duì)于優(yōu)質(zhì)雜排水, 其處理工藝流程一般有:
    1) 原水→毛發(fā)聚集器→調(diào)節(jié)池→微絮凝→過(guò)濾→消毒→中水;
    2) 原水→毛發(fā)聚集器→調(diào)節(jié)池→混凝沉淀→消毒→出水;
    3) 原水→毛發(fā)聚集器→調(diào)節(jié)池→微絮凝→過(guò)濾→微濾→超濾→消毒→出水。
    3.2 對(duì)于雜排水, 其處理工藝流程一般有:
    1) 原水→篩濾→調(diào)節(jié)池→微絮凝- 過(guò)濾→活性炭吸附→微濾- 過(guò)濾→消毒→出水;
    2) 原水→篩濾→調(diào)節(jié)池→生物接觸氧化或生物轉(zhuǎn)盤(pán)→沉淀→過(guò)濾→消毒→出水。
    3.3 對(duì)于生活污水, 其處理工藝流程一般有:
    1) 原水→篩濾→調(diào)節(jié)池→水解酸化→生物接觸氧化→沉淀→過(guò)濾→消毒→出水;
    2) 原水→篩濾→調(diào)節(jié)池→生物接觸氧化→沉淀→生物接觸氧化→過(guò)濾→消毒→出水;
    3) 原水→篩濾→調(diào)節(jié)池→生物接觸氧化→沉淀→微絮凝→過(guò)濾→活性炭吸附→消毒→出水。
    4. 中水供水方式
    中水的供水方式等同于一般給水供水方式,它取決于中水給水管網(wǎng)所能提供的壓力與用戶使用時(shí)所需的壓力。常規(guī)的建筑中水系統(tǒng)和小區(qū)中水系統(tǒng),可根據(jù)供需關(guān)系的差異分為四種供水方式:
    4.1 簡(jiǎn)單的供水方式
    當(dāng)室外中水配水管網(wǎng)所具有的可靠水壓大于室內(nèi)中水系統(tǒng)所需總水壓時(shí),可采用不另設(shè)泵和水箱中水供水方式。這種方式具有設(shè)備少、維護(hù)簡(jiǎn)單、投資少的優(yōu)點(diǎn)。其水平干管可布置在首層地下、地溝內(nèi)或地下室天花板下,也可布置在層的天花板下、吊頂內(nèi)或技術(shù)層中。
    4.2 單設(shè)屋頂水箱的中水供水方式
    當(dāng)室外中水配水管網(wǎng)的水壓大部分時(shí)間可滿足室內(nèi)中水系統(tǒng)所需水壓,只是在某一用水高峰時(shí)間不能保證室內(nèi)供水時(shí),可采用單設(shè)屋頂水箱的中水供水方式。當(dāng)室外中水配水管網(wǎng)壓力較大時(shí),可供水給樓內(nèi)用戶和水箱;當(dāng)水壓下降時(shí),高層的用戶可由水箱供給中水,該方式的水平干管一般為下行敷設(shè)。另外,該方式的近戶管除設(shè)置必要的閘門外,一定要設(shè)置單向閥。該方法經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單,但增設(shè)水箱,加大了建筑物的荷載,增加了投資。
    4.3 設(shè)置水泵和屋頂水箱的中水供水方式
    當(dāng)中水供水管網(wǎng)大部分時(shí)間無(wú)法保證水壓時(shí),用水泵提水到屋頂水箱供水。當(dāng)室外管網(wǎng)的管徑較大,而水泵吸水管到室內(nèi)中水引入管卻較小,則水泵可直接從管網(wǎng)抽水,這時(shí)水泵揚(yáng)程將會(huì)減小。
    4.4分區(qū)供水的中水供水方式
    對(duì)于多層和高層建筑,為緩減管中配水壓力過(guò)高,可將建筑豎向分區(qū)供水。低區(qū)由中水供水管網(wǎng)直接供水,高區(qū)通過(guò)水泵和水箱加壓供水。這樣既可以節(jié)省能源,又能充分利用室外中水給水管網(wǎng)的水壓。
    5. 中水設(shè)計(jì)的基本要求
    在中水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中基本要求有:室內(nèi)排水管應(yīng)采用污廢水分流;進(jìn)行中水水源和用水量之間平衡,并設(shè)置一定容積調(diào)節(jié)池以保證中水水質(zhì)處理設(shè)備連續(xù)運(yùn)行;中水設(shè)備及配水龍頭應(yīng)有專用標(biāo)志,以防誤用;中水處理設(shè)備充分利用地下空間,并位于小區(qū)下風(fēng)區(qū),以減少?gòu)U氣排放對(duì)環(huán)境的影響。
    6. 經(jīng)濟(jì)分析
    污水處理作為中水原水,無(wú)疑增加了處理設(shè)施建設(shè)費(fèi)、運(yùn)行費(fèi)和管道鋪設(shè)費(fèi)。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,中水回用在經(jīng)濟(jì)方面具有以下的優(yōu)越性:
    1) 中水就近回用,縮短了運(yùn)輸距離,而且由于減少了城市供水和排水量,從而減輕了城市給水排水管網(wǎng)的負(fù)荷,對(duì)總投資而言是經(jīng)濟(jì)的;
    2) 以污水再生作為水源,經(jīng)濟(jì)上低于開(kāi)發(fā)其它水源。為了取得水源,一些城市不惜遠(yuǎn)距離調(diào)水,取水費(fèi)高達(dá)0。10元/m3(上海市)。由于水源的污染,一些水廠不得不花費(fèi)重金將取水口上移。北京從懷柔水庫(kù)引水修建的供水規(guī)模為100萬(wàn)m3的水源九廠,工程投資為7億元,張坊水庫(kù)總投資為712億元。每天處理1m3污水的投資大約為1200元~1500元,處理相當(dāng)于1m3自來(lái)水的污水投資約為960元~1350元(按80%~90%計(jì)),那么城市每日供應(yīng)1m3自來(lái)水,不包括供水管網(wǎng)和排水管網(wǎng),其總投資約為2160元~2850元,而中水處理工程造價(jià)約為同等規(guī)模上、下水工程造價(jià)的35%~60%。
    3) 中水道的維護(hù)管理費(fèi)低于上下水維護(hù)管理費(fèi),而隨著上下水價(jià)格的提高,中水的成本逐步接近上、下水費(fèi)。使用1m3的中水就相當(dāng)于少用1m3的上水,同時(shí)少排放接近1m3的污水,這就相當(dāng)于2m3的上下水的價(jià)格和維護(hù)費(fèi)用,故利用中水是合算的。
    4) 可節(jié)約用水,有利于可持續(xù)性發(fā)展。中水回用可節(jié)省水資源,減少水資源污染,具有良好的社會(huì)效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。一般而言,商住小區(qū)設(shè)置中水系統(tǒng)可節(jié)水70% ,研究單位可節(jié)水40% ,民用住宅區(qū)可節(jié)水30%,日本某些建筑物節(jié)水率達(dá)76%。深圳市規(guī)定建筑面積大于2萬(wàn)m2的商住區(qū),4萬(wàn)m2以上的辦公建筑,日排水量250m3以上須設(shè)置中水設(shè)施。1992年符合此規(guī)定的有200項(xiàng),可節(jié)水312萬(wàn)m3/ d。
    通過(guò)以上分析可知,如果中水回用工程運(yùn)行管理得當(dāng),其在經(jīng)濟(jì)上是可行的,并且隨著水資源供需矛盾的進(jìn)一步激化,自來(lái)水價(jià)格勢(shì)必會(huì)升高,而隨著處理技術(shù)的發(fā)展,中水處理費(fèi)用卻會(huì)降低,這更增加了中水回用的經(jīng)濟(jì)可行性。