烏魯木齊建築中水回用實例

A. 人工濕地在中水回用中的應用研究

下面是中達咨詢給大家帶來關於人工濕地在中水回用中的應用研究，以供參考。
0引言
我國是一個嚴重缺水的國家，人均水資源量僅為2238.6m3，排在世界第109位，只相當於世界人均佔有量的1/4，屬於水資源脆弱國，是世界人均水資源極少的13個貧水國之一。在全國669個城市中，有110個嚴重缺水，日缺水量1600萬m3，每年因缺水造成工業產值損失2300多億元。生活用水的人均使用量為50-300L/d，其中直接飲用或食用以滿足生理需求的消耗量僅佔5L/d左右，其餘大部分的水主要用於洗滌、沖廁等衛生目的，使用後會攜帶多種污染物。
為了解決我國日益突出的水資源供需矛盾，主要從兩個方面著手解決：一方面需要節約利用有限的水資源，另一方面則更應積極推進污水的回收利用技術，走水資源利用的可持續發展道路。中水回用技術正是符合這一目標的技術，並且它有著投資省、見效快、運營成本低等特點。
1中水與中水回用
1.1中水的定義
中水（reclaimedwater）主要是指城市污水或生活污水經處理後達到一定的水質標准、可在一定范圍內重復使用的非飲用雜排水，其水質介於上水與下水之間，是水資源有效利用的一種形式。
現實生活中，中水回用具有很強的經濟優勢，美國曾經拿城市污水和海水作比較，前者含0.1％污染物，而後者則含有3.5％的溶解鹽，還有大量的有機物質，因而採用海水淡化獲取水源的基建費和單位成本都超過污水回用的費用。由於回用水一般是就近採用，所以較新鮮水的長途管道運輸而言，成本較低，同時城市污水經二級處理後回用，相應也就減少了向水域的排放量，帶來了可觀的環境效益，這些環境效益和經濟效益是統一的。
實踐表明，水回用在技術上、經濟上都是可行的，已成為一些缺水國家和地區解決水危機的有效途徑，具有重大的經濟效益、社會效益和環境效益。美國有357個城市實現了污水處理後再利用；日本從20世紀60年代起一直大力研究和推廣城市回用和中水技術，廣泛供給工廠、企業和居民小區「中水道」沖洗廁所及雜用；南非在1986年建成了世界上第一座城市污水「再生水」廠，用作城市自來水的補充水源。
1.2中水回用水源
中水的水源較廣，但對建築中水而言，其水源一般包括盥洗排水、沐浴排水、洗衣排水、廚房排水和廁所排水等。若考慮到處理費用和處理的難易程度，對其選用的先後順序一般為：沐浴排水、盥洗排水、洗衣排水、廚房排水、廁所排水。在進行建築中水系統的設計時，應根據實際情況，集流一種或多種排水作為中水水源，常見組合有以下幾種情況：①空調系統排水、盥洗排水和沐浴排水等，其污染程度較輕，稱為優質雜排水，在設計時應優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，由於其處理費用較高，且難處理，所以在設計時應盡量不採用其作為中水水源。就目前情況來看，我國現有的建築中水回用系統採用的水源幾乎都是優質雜排水或雜排水。
1.3中水回用處理方式
目前，我國城市污水深度處理或三級處理已在應用的工藝有混凝、沉澱、過濾等常規工藝，微絮凝過濾法以及生物接觸氧化後纖維球過濾，生物炭過濾等方法。我國傳統的污水回用方法歸納有如下幾種：
(1)污水經二級處理後，出水直接回用。
(2)污水經二級處理後，再經過濾，供用水單位回用。
(3)污水經二級處理後，再經混凝、沉澱、過濾後回用。
(4)污水經二級處理後，經混合、沉澱、過濾、活性炭吸附後回用。
(5)污水經二級處理後，經改造A／O法混凝、沉澱、過濾後回用。
但是傳統污水回用方式存在著處理設施差，運行成本較高，處理效果與處理量受限等缺點。所以需要尋找一種更經濟、節能的處理方式。
2人工濕地
2.1人工濕地的定義
人工濕地（constructedwetland）是一詞最早是由澳大利亞的Mackney於1904年提出的，是指人工建造和監督控制的、工程化的沼澤地[1]．但真正為污水處理目的而建造的濕地直到20世紀70年代才開展起來，「人工濕地」或類似的術語也在此時才開始相繼問世．1989年美國著名的濕地研究、設計與管理專家Hammer等人將人工濕地定義為：一個為了人類的利用和利益，通過模擬自然濕地，人為設計與建造的由飽和基質、挺水與沉水植物、動物和水成的復合體（complex）．但是我國的夏漢平[4]認為此定義存在不必要的重復，且尚不完全他認為人工濕地是指通過模擬天然濕地的結構與功能，選擇一定的地理位置與地形，根據人
們的需要人為設計與建造的濕地．
2.2人工濕地的分類
根據植物的存在狀態，人工濕地主要分為三種類型：浮水植物系統，沉水植物系統，
挺水植物系統[28]。
其中，浮水植物系統有一些潛在的缺點。一方面在此系統中的植物為一種或少數幾種，易受到短時間內部分或全部植物死亡，造成災害性事件損害；另一方面，因為去除營養物和維持植物最佳生長率而進行的收割，然而這些植物含水量一般高於95%，收割後需要干化，干化後的植物仍需要處理。所以，造成了此系統不能廣泛的應用。而沉水植物系統目前主要處於試驗階段，該系統水生植物完全淹沒於水中，系統中的水的濁度不能太高，否則會影響植物的光合作用。因此，此系統適用於處理二級出水的高級處理。
挺水植物系統主要以挺水植物為主，植物根系發達，可通過根系向基質送氧，使基質中形成多個好氧、兼性厭氧、厭氧小區，利於多種微生物繁殖，便於污染物的多途徑降解，目前人工濕地主要指挺水植物系統。按污水在濕地流動的方式不同可分為表面流濕地，潛流濕地和垂直流濕地．
⑴表面流人工濕地(SurfaceFlowWetlands縮寫為SFW)：污水在濕地表面漫流，形成一層地表水流並從地表流出．它與自然濕地最為接近，絕大部分有機物的去除是由生長在植物水下的莖、桿上的生物膜來完成．這種類型的人工濕地具有投資少、操作簡單、運行費用低等優點．
這種濕地不能充分利用填料及豐富的植物根系，夏季容易滋生蚊蠅，產臭味，冬季在寒冷地區易發生表面結冰影響處理效果，衛生條件亦不行，故設計中一般不採用．
⑵潛流人工濕地(SubsurfaceFlowWetlands縮寫為SSFW)：污水經配水系統在濕地的一端均勻進入填料床植物的根區，在濕地床內部流動，凈化的出水由濕地末端集水管收集後排出．水在濕地內部流動時，可充分利用填料表面及植物根繫上生物膜及其它各種作用處理污水．與表面流人工濕地相比，水平潛流人工濕地的水力負荷大，對BOD、COD、SS、重金屬等污染指標的去除效果好，而且很少有惡臭和孳生蚊蠅現象．目前，水平潛流人工濕地已被美國、日本、澳大利亞、德國、瑞典、英國、荷蘭和挪威等國廣泛使用．這種類型人工濕地的缺點是控制相對復雜，脫P、除N的效果不如垂直流人工濕地．
⑶垂直流人工濕地(VerticalFlowWetlands縮寫VFW)污水流動綜合了SFW和SSFW的特點，水流在填料床中呈由上而下的垂直流，出水由底部的集水管收集後排出，垂直流人工濕地的硝化能力高於上述兩種人工濕地，可用於處理氨氮較高的污水．其缺點是對有機物的處理能力不如潛流人工濕地系統，落干或淹水時間較長，控制相對較復雜，夏季有孳生蚊蠅的象．同樣地，其在目前應用的領域里也較少．
3人工濕地在中水回用中的實例及分析
3.1人工濕地單一使用
人工濕地可以作為單一的處理工藝，作為中水回用的主要處理工藝，處理污水並將污水回用。高校校園用水具有水量大、用水集中且排水水質優於居民用戶等特點，並且隨著高校的發展，高效區域呈現出區域集中化，且許多高校比鄰而建。因此，從排水收集、回用處理和中水等環節上高校校園適合建立中水回用系統，具有現實的意義和迫切性並行的。
以四川大學望江校區為例，學生宿舍用水量約占校園總用水量的37%，其中盥洗用水約為22.2%，將盥洗廢水作為中水原水，根據水量平衡，已滿足中水的需求量。根據校園的區域面積、景觀建設，採用人工濕地處理系統作為中水處理工藝，使廢水達到回用標准。
小區中水處理系統是目前中國應用較廣泛的中水處理方案。一方面，以小區為處理單位、小區及鄰近地區的優質雜排水為中水水源，經集中處理，使水質達到可回用標准，返回小區使用。其優點是比較方便、靈活，可根據自身條件實施建設方案。另一方面，一般的屋面雨水指標大多都超過了生活雜用水水質標准，必須進行處理才能利用。通過人工濕地處理屋面雨水，用於小區綠化方面等用水。
高效垂直流人工濕地技術在深圳市梅苑小區生活污水處理中的應用。整個污水處理系統景觀效果良好，與小區內其它環境相協調；出水水質良好，達到《城市污水再生利用城市雜用水水質》（GB/T18920-2020）中綠化用水水質標准，可作為小區的綠化用水，節約了自來水使用量；運行費用較低，其運行費用為0.35元/m2左右，而自來水綠化費用為2.7元/m2，創造了良好的經濟效益；並且人工濕地可小規模就近處理生活污水，節省了污水運輸費用，減輕了污水處理廠的壓力。不僅如此，濕地植物選擇了具有良好景觀效果的挺水植物，多種植物雜種，形成花圃氛圍。
但是小區建立污水回用有一定的限制條件，小區建設必須要求統一規劃，建築物集中建設，管道單獨鋪設等方面。由於小區居住較集中，局部人口數量相對較密集，還要考慮景觀問題以及在處理污水的同時不會產生惡臭氣味的氣體，影響人們的正常生活。
3.2人工濕地組合使用
不僅將人工濕地單獨地使用作為中水回用的處理工藝，也可以作為中水回用組合處理工藝中的一部分。駐南京某部營區污水的綜合整治，為保證處理效果，同時結合地形條件，設計了「接觸氧化+生物滴濾池+潛流人工濕地+氧化塘」的組合處理工藝，處理此營區低濃度生活污水。考察了此組合工藝在冬季及人工濕地未種植植物的條件下，對低濃度污水有良好的凈化效果，出水水質滿足《城市污水再生利用景觀環境用水水質》（GB/T18921—2002）和《城鎮污水處理廠污染物排放標准》（GB18918—2002）一級A標准要求。
葉亞玲等研究了DAF+人工濕地組合處理中小城鎮生活污水，研究結果表明，出水水質達到《城市污水處理廠污染物排放標准》（GB18918-2002）的一級A標准。並且人工濕地種植沼澤植物，可增大綠化面積，美化環境，為人們提供了貼近自然、享受自然的休閑場所。並且污水可進一步凈化，滿足回用要求，進行灌溉綠地或作物，獲得污水處理與資源化的最佳效益。
有些農村地區為了節省成本，利用當地地形落差的特點，可以優先採用不需能耗的人工濕地處理技術。重慶大學羅固源等將蚯蚓引入污水土地處理系統，構建了新型生態污水處理技術，研究結果表明：蚯蚓的活動提高了土地處理系統的供氧速率有利於好氧微生物對污水的快速凈化，蚯蚓和微生物協同「作戰」可以提高原有污水土地處理系統的運行效率，蚯蚓的挖掘作用及蚓糞的堆積可以實現土壤的快速改良。據此，可在人工濕地的土層養殖蚯蚓，將會大大改善人工濕地的處理效果。另外，根據當地地形落差採用合建式污水處理系統，池體採用磚混結構，可減小佔地面積，節約成本。
3.3人工濕地作為深度處理使用
對於大城市來講，由於污水處理廠規模都較大。可將污水廠的二級處理污水根據回用水水質要求進一步處理，然後再通過輸配水管網進行回用。這種方式技術設備要求高，建設規模較大，便於統一管理運行，能夠適應城市發展的需求，有一定的規模效益，是污水資源回用的發展趨勢。
人工濕地污水處理系統可將作為廢水二級處理後的深度處理，保證污水回用的質量。
廣州市流溪河沿岸某地區是一個集會議、旅遊、度假為一體的多功能風景區。該地區內流溪河水系發達，水量充沛。流溪河為廣州市主要飲用水源，年流量在12-30億m3之間，且水質較好，沿河受到較好的保護。根據該地區的特點，設計時考慮經過污水處理廠常規二級處理後，經過濕地系統自然凈化，最終收集到人工蓄水湖回收利用，實現污水零排放。
由於此污水經過曝氣生物濾池處理後的污水污染物含量已經很低，再經過人工濕地處理系統
的進一步深度凈化，出水可以達到地表水環境標准
4結論
目前，中水回用技術雖然得到了一定的重視，並應用在一些城市和地區的區域范圍內，但是奇還存在著一些問題有待於解決。例如，我國城市污水處理效率低，直接影響了我國中水回用地全面啟動。除此以外，我國自來水水價過低，造成了水資源嚴重的浪費，也使中水回用缺乏市場競爭力。對於中水回用宣傳力度的不足，也是影響我國中水回用大力發展的主要原因之一。
針對上述在中水中所存在的問題，提出解決了一些解決方案。
⑴我國城市污水處理效率低，尤其是在中小城鎮，其中經濟問題是重要的制約因素之一，然而選擇適合的中水回用處理工藝尤為重要。例如，人工濕地對於地域面積較大，所處理的污水濃度不高較適用，不僅如此，人工濕地污水處理技術還有一定的經濟效益與環境效益，可以美化城市，擴大綠地面積，並且有的濕地植物具有一定的觀賞作用。
⑵加大對中水回用的宣傳力度，使人們更多地了解我國水資源目前的現狀，認識到我國水資源短缺的緊迫性，意識到中水回用的重要性。
⑶制定合理的水費制度。將使中水的水費低於自來水的水費，並且收取一定的污染排放費用，制定合理的獎罰制度，並在完善的監管制度下，進行監督。
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B. 建築中水回用及其存在的問題

建築中水回用及其存在的問題具體內容是什麼，下面中達咨詢為大家解答。
中水回用，是解決城市水資源危機的重要途徑，也是協調城市水資源與水環境的根本出路[，所謂中水，主要是指城市污水或生活污水經處理後達到一定的水質標准、可在一定范圍內重復使用的非飲用雜用水，其水質介於上水與下水之間，是水資源有效利用的一種形式。
中水簡介
中水一詞從20世紀80年代初在國內叫起，現已被業內人士乃至缺水城市、地區的部分民眾認知。開始時稱「中水道」，來於日本，因其水質及其設施介於上水道和下水道之間。隨著國外中水技術的引進，國內試點工程的實驗研究，中水工程設施建設的推進，中水處理設備的研製，中水應用技術的研究、發展和有關規范、規定的建立、施行，逐漸形成一整套的工程技術，如同「給水」「排水」一樣，稱之為中水
中水是對應給水、排水的內涵而得名,翻譯過來的名詞有再生水、中水道、回用水、雜用水等,我們稱「中水」(RECLAIMEDWATER),是對建築物、建築小區的配套設施而言,又稱為中水設施。
中水（Reclaimed Water）是指各種排水經處理後，達到規定的水質標准，可在生活、市政、環境等范圍內雜用的非飲用水。再生水（recycling water）建設部制定了再生水回用分類標准，對再生水的釋義是：「指污、廢水經二級處理和深度處理後作回用的水。當二級處理出水滿足特定回用要求，並已回用時，二級處理出水也可稱為再生水。」顯然，中水就是再生水。
中水系統（Reclaimed Water System）由中水原水的收集、儲存、處理和中水供給等工程設施組成的有機結合體，是建築物或建築小區的功能配套設施之一。建築中水（Reclaimed Water System for Building）由於中水系統建立的范圍不同又有不同的稱謂，建築物中水是在一棟或幾棟建築物內建立的中水系統；小區中水是在小區內建立的中水系統。小區主要指居住小區，也包括院校、機關大院等集中建築區，統稱建築小區。建築中水則是建築物中水和小區中水的總稱。
中水設計本著充分利用微生物處理有機廢水的穩定性，採用二級氧化處理方式，對洗浴廢水進行處理。實踐證明洗浴廢水在低濃度B0D5下生長的改性輪蟲對低濃度洗浴廢水具有很好的處理功效，同時穩定性，及耐沖擊性都得到驗證。採用該工藝同時可以大量節省洗浴廢水處理的物化過程，例如節省混凝段和活性炭保護段，從而可以減少混凝劑的投加及減少勞動強度，而活性炭作為中水保護劑，由於水中有機物的大量存在，會使得活性炭快速板結從而失效，需要更換活性炭，而活性炭的造價較高，這就造成經濟的浪費及勞動強度的加大。從以上分析可以看出水中在現階段處理工藝宜採用以生化為主物化為輔的方法，而生化的關鍵就在於填料的有機物的負荷及氧的利用率的提高，較好的氧化物其填料為日本新技術蜂窩填料BOD5達到2.2KG.BOD5/M3填料，整體的體積小1/3，氧化機採用台灣川源生產的設備，暴氣效率較高，雜訊較低。
1 中水水源
中水的水源較廣，但對建築中水而言，其水源一般包括盥洗排水、沐浴排水、洗衣排水、廚房排水和廁所排水等。若考慮到處理費用和處理的難易程度，對其選用的先後順序一般為：沐浴排水→盥洗排水→洗衣排水→廚房排水→廁所排水[4]。
在進行建築中水系統的設計時，應根據實際情況，集流一種或多種排水作為中水水源，常見組合有以下幾種情況：①空調系統排水、盥洗排水和沐浴排水等，其污染程度較輕，稱為優質雜排水，在設計時應優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，由於其處理費用較高，且難處理，所以在設計時應盡量不採用其作為中水水源[5]。
就目前情況來看，我國現有的建築中水回用系統採用的水源幾乎都是優質雜排水或雜排水。
2 中水處理工藝
2.1 常用的中水處理工藝及其流程
目前應用較多的中水處理工藝主要有混凝、沉澱、過濾、生物處理和活性炭吸附等[6]。
處理工藝需根據原水水質的不同而採用某一工藝或某些工藝的組合[5]，常見的中水處理工藝流程有以下這些：
（1）對於優質雜排水，其處理工藝流程一般有：
①原水→毛發聚集器→調節池→微絮凝→過濾→消毒→中水；
②原水→毛發聚集器→調節池→混凝沉澱→消毒→出水；
③原水→毛發聚集器→調節池→微絮凝-過濾→微濾-超濾→消毒→出水。
（2）對於雜排水，其處理工藝流程一般有：
①原水→篩濾→調節池→微絮凝-過濾→活性炭吸附→微濾-過濾→消毒→出水；
②原水→篩濾→調節池→生物接觸氧化或生物轉盤→沉澱→過濾→消毒→出水。
（3）對於生活污水，其處理工藝流程一般有：
①原水→篩濾→調節池→水解酸化→生物接觸氧化→沉澱→過濾→消毒→出水；
②原水→篩濾→調節池→生物接觸氧化→沉澱→生物接觸氧化→過濾→消毒→出水；
③原水→篩濾→調節池→生物接觸氧化→沉澱→微絮凝-過濾→活性炭吸附→消毒→出水。
2.2 處理工藝的技術可行性
中水處理在技術上是可行的，很多人的研究也已經無數次證明了這一點，特別是隨著近幾年工程技術人員對處理技術和處理設備開發，使中水處理技術又有了很大的發展。
杜茂安等採用混凝－沉澱－過濾－消毒工藝處理洗浴排水，在水溫為10℃時，主要控制指標濁度、COD、BOD5和ABS的平均去除率分別為98.1%，95.2%，93.3%和68.2%，出水水質完全滿足中水控制指標要求[7]；劉中平等研究序批式活性污泥工藝（SBR）處理學校洗浴廢水的工程實例得出，該工藝對洗浴廢水中的COD、BOD5、SS和LAS有較高的去除率，處理後的出水水質符合《城市污水再生利用 城市雜用水水質標准》（GB/T18920-2002），且該工藝設備簡單，佔地少，運行方便[8]；大連香格里拉大飯店中水回用工程採用膜生物反應器（MBR）工藝，其設計規模為60m3/d，自2001年10月投產運行以來，其平均出水水質為COD＝6.16mg/L，BOD＝0.57 mg/L，SS＝0 mg/L，這完全達到生活雜用水水質標准，實踐證明，MBR是一種簡單、高效的中水處理技術[9]；北京華融大廈總建築面積4.6萬m2，中水原水為洗浴排水，水量為7.5m3/h，採用接觸氧化-砂濾工藝，2000年9月經北京市環境保護監測中心測定，進水BOD、COD、SS和LAS分別由22mg/L、68 mg/L、14 mg/L和3.29 mg/L降低到2 mg/L、10 mg/L、5 mg/L和0.14 mg/L[10]。
2.3 處理工藝的經濟可行性
莫慧等對3種居住區中水回用方案即經二級處理後回用、經三級處理後回用和經MBR處理後回用進行了經濟分析，其運行費用分別為2.82元/m3、2.63元/m3和2.67元/m3[11]；張捍民等採用MBR工藝處理大連香格里拉大飯店的污水並達到生活雜用水水質標准，其運行成本僅為1.665元/m3[9]。
通過以上的試驗分析可知，如果中水回用工程運行管理得當，其在經濟上是可行的，並且隨著水資源供需矛盾的進一步激化，自來水價格勢必會升高，而隨著處理技術的發展，中水處理費用卻會降低，這更增加了中水回用的經濟可行性。
2.4 處理工藝的選擇
中水處理工藝的選擇依據主要是根據進水水質和經濟技術比較，選用在技術上可靠，經濟上可行，且據有穩定出水水質的處理工藝，同時還要考慮其管理和維護及其對周圍環境的影響等。
3 中水回用存在的問題
建築中水回用存在的問題較多，首先，中水系統運行往往不正常，水質水量不穩定，用戶難以放心依賴，造成這種現象的主要原因是有些工藝、設備不過關，達不到預想效果，同時對系統的運行管理水平不高，出現問題不能及時解決，使水質水量常常發生較大的波動，甚至停產[12]。
其次，中水回用在實際工程中並不比使用城市給水更經濟。張雅君等對北京22個運行中的中水設施進行調研，通過分析發現普遍存在設施能力不能充分利用、運行成本過高的現象，其總運行成本有的甚至高達11.37元/m3，且平均總運行成本也為3.24元/m3，這主要是因為中水設施的設計規模得不到充分發揮[13]。
再次，中水回用水質標准太高。目前我國建築中水回用執行的水質標準是現行的《生活雜用水水質標准》，該標准中總大腸菌群的要求與《生活飲用水衛生標准》相同，比發達國家的回用水水質標准及我國適用於游泳區的Ⅲ類水質標准還嚴格，這一方面使得許多現有中水工程不達標，另一方面，也限制了建築中水工程的推廣和普及[14]。
很多人對中水的衛生性、安全性等存有顧慮，在感情上無法接受中水，從而影響了其普及。當然當前的水價偏低也是造成中水回用成本較高從而難以推廣的重要原因之一[15]。
4 展望
中水回用具有極高的社會效益和環境效益，它一方面可以減少環境排污量，減少環境污染；另一方面它又能減少對水資源的開采，對我國長遠的國民經濟發展具有深刻的意義[16]。並且，根據水利部《21世紀中國水供求》分析，2010年後中等乾旱年的缺水量將達318億m3，到2030年我國將缺水400～500億m3，開發和應用投資省、見效快、運行成本低的中水回用處理技術已經凸現為確保社會經濟可持續發展的重大課題，所以我們有理由相信，在政策的正確引導下，合理的調整城市給水和中水的價格關系，中水回用技術將會有越來越廣闊的應用前景，為城市節水作出貢獻。
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