乌鲁木齐建筑中水回用实例

A. 人工湿地在中水回用中的应用研究

下面是中达咨询给大家带来关于人工湿地在中水回用中的应用研究，以供参考。
0引言
我国是一个严重缺水的国家，人均水资源量仅为2238.6m3，排在世界第109位，只相当于世界人均占有量的1/4，属于水资源脆弱国，是世界人均水资源极少的13个贫水国之一。在全国669个城市中，有110个严重缺水，日缺水量1600万m3，每年因缺水造成工业产值损失2300多亿元。生活用水的人均使用量为50-300L/d，其中直接饮用或食用以满足生理需求的消耗量仅占5L/d左右，其余大部分的水主要用于洗涤、冲厕等卫生目的，使用后会携带多种污染物。
为了解决我国日益突出的水资源供需矛盾，主要从两个方面着手解决：一方面需要节约利用有限的水资源，另一方面则更应积极推进污水的回收利用技术，走水资源利用的可持续发展道路。中水回用技术正是符合这一目标的技术，并且它有着投资省、见效快、运营成本低等特点。
1中水与中水回用
1.1中水的定义
中水（reclaimedwater）主要是指城市污水或生活污水经处理后达到一定的水质标准、可在一定范围内重复使用的非饮用杂排水，其水质介于上水与下水之间，是水资源有效利用的一种形式。
现实生活中，中水回用具有很强的经济优势，美国曾经拿城市污水和海水作比较，前者含0.1％污染物，而后者则含有3.5％的溶解盐，还有大量的有机物质，因而采用海水淡化获取水源的基建费和单位成本都超过污水回用的费用。由于回用水一般是就近采用，所以较新鲜水的长途管道运输而言，成本较低，同时城市污水经二级处理后回用，相应也就减少了向水域的排放量，带来了可观的环境效益，这些环境效益和经济效益是统一的。
实践表明，水回用在技术上、经济上都是可行的，已成为一些缺水国家和地区解决水危机的有效途径，具有重大的经济效益、社会效益和环境效益。美国有357个城市实现了污水处理后再利用；日本从20世纪60年代起一直大力研究和推广城市回用和中水技术，广泛供给工厂、企业和居民小区“中水道”冲洗厕所及杂用；南非在1986年建成了世界上第一座城市污水“再生水”厂，用作城市自来水的补充水源。
1.2中水回用水源
中水的水源较广，但对建筑中水而言，其水源一般包括盥洗排水、沐浴排水、洗衣排水、厨房排水和厕所排水等。若考虑到处理费用和处理的难易程度，对其选用的先后顺序一般为：沐浴排水、盥洗排水、洗衣排水、厨房排水、厕所排水。在进行建筑中水系统的设计时，应根据实际情况，集流一种或多种排水作为中水水源，常见组合有以下几种情况：①空调系统排水、盥洗排水和沐浴排水等，其污染程度较轻，称为优质杂排水，在设计时应优先选择其作为中水水源；②冲厕以外的生活排水组合，其污染程度中等，称为杂排水；③所有生活排水的总称，其污染程度最重，称为生活污水，由于其处理费用较高，且难处理，所以在设计时应尽量不采用其作为中水水源。就目前情况来看，我国现有的建筑中水回用系统采用的水源几乎都是优质杂排水或杂排水。
1.3中水回用处理方式
目前，我国城市污水深度处理或三级处理已在应用的工艺有混凝、沉淀、过滤等常规工艺，微絮凝过滤法以及生物接触氧化后纤维球过滤，生物炭过滤等方法。我国传统的污水回用方法归纳有如下几种：
(1)污水经二级处理后，出水直接回用。
(2)污水经二级处理后，再经过滤，供用水单位回用。
(3)污水经二级处理后，再经混凝、沉淀、过滤后回用。
(4)污水经二级处理后，经混合、沉淀、过滤、活性炭吸附后回用。
(5)污水经二级处理后，经改造A／O法混凝、沉淀、过滤后回用。
但是传统污水回用方式存在着处理设施差，运行成本较高，处理效果与处理量受限等缺点。所以需要寻找一种更经济、节能的处理方式。
2人工湿地
2.1人工湿地的定义
人工湿地（constructedwetland）是一词最早是由澳大利亚的Mackney于1904年提出的，是指人工建造和监督控制的、工程化的沼泽地[1]．但真正为污水处理目的而建造的湿地直到20世纪70年代才开展起来，“人工湿地”或类似的术语也在此时才开始相继问世．1989年美国著名的湿地研究、设计与管理专家Hammer等人将人工湿地定义为：一个为了人类的利用和利益，通过模拟自然湿地，人为设计与建造的由饱和基质、挺水与沉水植物、动物和水成的复合体（complex）．但是我国的夏汉平[4]认为此定义存在不必要的重复，且尚不完全他认为人工湿地是指通过模拟天然湿地的结构与功能，选择一定的地理位置与地形，根据人
们的需要人为设计与建造的湿地．
2.2人工湿地的分类
根据植物的存在状态，人工湿地主要分为三种类型：浮水植物系统，沉水植物系统，
挺水植物系统[28]。
其中，浮水植物系统有一些潜在的缺点。一方面在此系统中的植物为一种或少数几种，易受到短时间内部分或全部植物死亡，造成灾害性事件损害；另一方面，因为去除营养物和维持植物最佳生长率而进行的收割，然而这些植物含水量一般高于95%，收割后需要干化，干化后的植物仍需要处理。所以，造成了此系统不能广泛的应用。而沉水植物系统目前主要处于试验阶段，该系统水生植物完全淹没于水中，系统中的水的浊度不能太高，否则会影响植物的光合作用。因此，此系统适用于处理二级出水的高级处理。
挺水植物系统主要以挺水植物为主，植物根系发达，可通过根系向基质送氧，使基质中形成多个好氧、兼性厌氧、厌氧小区，利于多种微生物繁殖，便于污染物的多途径降解，目前人工湿地主要指挺水植物系统。按污水在湿地流动的方式不同可分为表面流湿地，潜流湿地和垂直流湿地．
⑴表面流人工湿地(SurfaceFlowWetlands缩写为SFW)：污水在湿地表面漫流，形成一层地表水流并从地表流出．它与自然湿地最为接近，绝大部分有机物的去除是由生长在植物水下的茎、杆上的生物膜来完成．这种类型的人工湿地具有投资少、操作简单、运行费用低等优点．
这种湿地不能充分利用填料及丰富的植物根系，夏季容易滋生蚊蝇，产臭味，冬季在寒冷地区易发生表面结冰影响处理效果，卫生条件亦不行，故设计中一般不采用．
⑵潜流人工湿地(SubsurfaceFlowWetlands缩写为SSFW)：污水经配水系统在湿地的一端均匀进入填料床植物的根区，在湿地床内部流动，净化的出水由湿地末端集水管收集后排出．水在湿地内部流动时，可充分利用填料表面及植物根系上生物膜及其它各种作用处理污水．与表面流人工湿地相比，水平潜流人工湿地的水力负荷大，对BOD、COD、SS、重金属等污染指标的去除效果好，而且很少有恶臭和孳生蚊蝇现象．目前，水平潜流人工湿地已被美国、日本、澳大利亚、德国、瑞典、英国、荷兰和挪威等国广泛使用．这种类型人工湿地的缺点是控制相对复杂，脱P、除N的效果不如垂直流人工湿地．
⑶垂直流人工湿地(VerticalFlowWetlands缩写VFW)污水流动综合了SFW和SSFW的特点，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后排出，垂直流人工湿地的硝化能力高于上述两种人工湿地，可用于处理氨氮较高的污水．其缺点是对有机物的处理能力不如潜流人工湿地系统，落干或淹水时间较长，控制相对较复杂，夏季有孳生蚊蝇的象．同样地，其在目前应用的领域里也较少．
3人工湿地在中水回用中的实例及分析
3.1人工湿地单一使用
人工湿地可以作为单一的处理工艺，作为中水回用的主要处理工艺，处理污水并将污水回用。高校校园用水具有水量大、用水集中且排水水质优于居民用户等特点，并且随着高校的发展，高效区域呈现出区域集中化，且许多高校比邻而建。因此，从排水收集、回用处理和中水等环节上高校校园适合建立中水回用系统，具有现实的意义和迫切性并行的。
以四川大学望江校区为例，学生宿舍用水量约占校园总用水量的37%，其中盥洗用水约为22.2%，将盥洗废水作为中水原水，根据水量平衡，已满足中水的需求量。根据校园的区域面积、景观建设，采用人工湿地处理系统作为中水处理工艺，使废水达到回用标准。
小区中水处理系统是目前中国应用较广泛的中水处理方案。一方面，以小区为处理单位、小区及邻近地区的优质杂排水为中水水源，经集中处理，使水质达到可回用标准，返回小区使用。其优点是比较方便、灵活，可根据自身条件实施建设方案。另一方面，一般的屋面雨水指标大多都超过了生活杂用水水质标准，必须进行处理才能利用。通过人工湿地处理屋面雨水，用于小区绿化方面等用水。
高效垂直流人工湿地技术在深圳市梅苑小区生活污水处理中的应用。整个污水处理系统景观效果良好，与小区内其它环境相协调；出水水质良好，达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2020）中绿化用水水质标准，可作为小区的绿化用水，节约了自来水使用量；运行费用较低，其运行费用为0.35元/m2左右，而自来水绿化费用为2.7元/m2，创造了良好的经济效益；并且人工湿地可小规模就近处理生活污水，节省了污水运输费用，减轻了污水处理厂的压力。不仅如此，湿地植物选择了具有良好景观效果的挺水植物，多种植物杂种，形成花圃氛围。
但是小区建立污水回用有一定的限制条件，小区建设必须要求统一规划，建筑物集中建设，管道单独铺设等方面。由于小区居住较集中，局部人口数量相对较密集，还要考虑景观问题以及在处理污水的同时不会产生恶臭气味的气体，影响人们的正常生活。
3.2人工湿地组合使用
不仅将人工湿地单独地使用作为中水回用的处理工艺，也可以作为中水回用组合处理工艺中的一部分。驻南京某部营区污水的综合整治，为保证处理效果，同时结合地形条件，设计了“接触氧化+生物滴滤池+潜流人工湿地+氧化塘”的组合处理工艺，处理此营区低浓度生活污水。考察了此组合工艺在冬季及人工湿地未种植植物的条件下，对低浓度污水有良好的净化效果，出水水质满足《城市污水再生利用景观环境用水水质》（GB/T18921—2002）和《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）一级A标准要求。
叶亚玲等研究了DAF+人工湿地组合处理中小城镇生活污水，研究结果表明，出水水质达到《城市污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级A标准。并且人工湿地种植沼泽植物，可增大绿化面积，美化环境，为人们提供了贴近自然、享受自然的休闲场所。并且污水可进一步净化，满足回用要求，进行灌溉绿地或作物，获得污水处理与资源化的最佳效益。
有些农村地区为了节省成本，利用当地地形落差的特点，可以优先采用不需能耗的人工湿地处理技术。重庆大学罗固源等将蚯蚓引入污水土地处理系统，构建了新型生态污水处理技术，研究结果表明：蚯蚓的活动提高了土地处理系统的供氧速率有利于好氧微生物对污水的快速净化，蚯蚓和微生物协同“作战”可以提高原有污水土地处理系统的运行效率，蚯蚓的挖掘作用及蚓粪的堆积可以实现土壤的快速改良。据此，可在人工湿地的土层养殖蚯蚓，将会大大改善人工湿地的处理效果。另外，根据当地地形落差采用合建式污水处理系统，池体采用砖混结构，可减小占地面积，节约成本。
3.3人工湿地作为深度处理使用
对于大城市来讲，由于污水处理厂规模都较大。可将污水厂的二级处理污水根据回用水水质要求进一步处理，然后再通过输配水管网进行回用。这种方式技术设备要求高，建设规模较大，便于统一管理运行，能够适应城市发展的需求，有一定的规模效益，是污水资源回用的发展趋势。
人工湿地污水处理系统可将作为废水二级处理后的深度处理，保证污水回用的质量。
广州市流溪河沿岸某地区是一个集会议、旅游、度假为一体的多功能风景区。该地区内流溪河水系发达，水量充沛。流溪河为广州市主要饮用水源，年流量在12-30亿m3之间，且水质较好，沿河受到较好的保护。根据该地区的特点，设计时考虑经过污水处理厂常规二级处理后，经过湿地系统自然净化，最终收集到人工蓄水湖回收利用，实现污水零排放。
由于此污水经过曝气生物滤池处理后的污水污染物含量已经很低，再经过人工湿地处理系统
的进一步深度净化，出水可以达到地表水环境标准
4结论
目前，中水回用技术虽然得到了一定的重视，并应用在一些城市和地区的区域范围内，但是奇还存在着一些问题有待于解决。例如，我国城市污水处理效率低，直接影响了我国中水回用地全面启动。除此以外，我国自来水水价过低，造成了水资源严重的浪费，也使中水回用缺乏市场竞争力。对于中水回用宣传力度的不足，也是影响我国中水回用大力发展的主要原因之一。
针对上述在中水中所存在的问题，提出解决了一些解决方案。
⑴我国城市污水处理效率低，尤其是在中小城镇，其中经济问题是重要的制约因素之一，然而选择适合的中水回用处理工艺尤为重要。例如，人工湿地对于地域面积较大，所处理的污水浓度不高较适用，不仅如此，人工湿地污水处理技术还有一定的经济效益与环境效益，可以美化城市，扩大绿地面积，并且有的湿地植物具有一定的观赏作用。
⑵加大对中水回用的宣传力度，使人们更多地了解我国水资源目前的现状，认识到我国水资源短缺的紧迫性，意识到中水回用的重要性。
⑶制定合理的水费制度。将使中水的水费低于自来水的水费，并且收取一定的污染排放费用，制定合理的奖罚制度，并在完善的监管制度下，进行监督。
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B. 建筑中水回用及其存在的问题

建筑中水回用及其存在的问题具体内容是什么，下面中达咨询为大家解答。
中水回用，是解决城市水资源危机的重要途径，也是协调城市水资源与水环境的根本出路[，所谓中水，主要是指城市污水或生活污水经处理后达到一定的水质标准、可在一定范围内重复使用的非饮用杂用水，其水质介于上水与下水之间，是水资源有效利用的一种形式。
中水简介
中水一词从20世纪80年代初在国内叫起，现已被业内人士乃至缺水城市、地区的部分民众认知。开始时称“中水道”，来于日本，因其水质及其设施介于上水道和下水道之间。随着国外中水技术的引进，国内试点工程的实验研究，中水工程设施建设的推进，中水处理设备的研制，中水应用技术的研究、发展和有关规范、规定的建立、施行，逐渐形成一整套的工程技术，如同“给水”“排水”一样，称之为中水
中水是对应给水、排水的内涵而得名,翻译过来的名词有再生水、中水道、回用水、杂用水等,我们称“中水”(RECLAIMEDWATER),是对建筑物、建筑小区的配套设施而言,又称为中水设施。
中水（Reclaimed Water）是指各种排水经处理后，达到规定的水质标准，可在生活、市政、环境等范围内杂用的非饮用水。再生水（recycling water）建设部制定了再生水回用分类标准，对再生水的释义是：“指污、废水经二级处理和深度处理后作回用的水。当二级处理出水满足特定回用要求，并已回用时，二级处理出水也可称为再生水。”显然，中水就是再生水。
中水系统（Reclaimed Water System）由中水原水的收集、储存、处理和中水供给等工程设施组成的有机结合体，是建筑物或建筑小区的功能配套设施之一。建筑中水（Reclaimed Water System for Building）由于中水系统建立的范围不同又有不同的称谓，建筑物中水是在一栋或几栋建筑物内建立的中水系统；小区中水是在小区内建立的中水系统。小区主要指居住小区，也包括院校、机关大院等集中建筑区，统称建筑小区。建筑中水则是建筑物中水和小区中水的总称。
中水设计本着充分利用微生物处理有机废水的稳定性，采用二级氧化处理方式，对洗浴废水进行处理。实践证明洗浴废水在低浓度B0D5下生长的改性轮虫对低浓度洗浴废水具有很好的处理功效，同时稳定性，及耐冲击性都得到验证。采用该工艺同时可以大量节省洗浴废水处理的物化过程，例如节省混凝段和活性炭保护段，从而可以减少混凝剂的投加及减少劳动强度，而活性炭作为中水保护剂，由于水中有机物的大量存在，会使得活性炭快速板结从而失效，需要更换活性炭，而活性炭的造价较高，这就造成经济的浪费及劳动强度的加大。从以上分析可以看出水中在现阶段处理工艺宜采用以生化为主物化为辅的方法，而生化的关键就在于填料的有机物的负荷及氧的利用率的提高，较好的氧化物其填料为日本新技术蜂窝填料BOD5达到2.2KG.BOD5/M3填料，整体的体积小1/3，氧化机采用台湾川源生产的设备，暴气效率较高，噪声较低。
1 中水水源
中水的水源较广，但对建筑中水而言，其水源一般包括盥洗排水、沐浴排水、洗衣排水、厨房排水和厕所排水等。若考虑到处理费用和处理的难易程度，对其选用的先后顺序一般为：沐浴排水→盥洗排水→洗衣排水→厨房排水→厕所排水[4]。
在进行建筑中水系统的设计时，应根据实际情况，集流一种或多种排水作为中水水源，常见组合有以下几种情况：①空调系统排水、盥洗排水和沐浴排水等，其污染程度较轻，称为优质杂排水，在设计时应优先选择其作为中水水源；②冲厕以外的生活排水组合，其污染程度中等，称为杂排水；③所有生活排水的总称，其污染程度最重，称为生活污水，由于其处理费用较高，且难处理，所以在设计时应尽量不采用其作为中水水源[5]。
就目前情况来看，我国现有的建筑中水回用系统采用的水源几乎都是优质杂排水或杂排水。
2 中水处理工艺
2.1 常用的中水处理工艺及其流程
目前应用较多的中水处理工艺主要有混凝、沉淀、过滤、生物处理和活性炭吸附等[6]。
处理工艺需根据原水水质的不同而采用某一工艺或某些工艺的组合[5]，常见的中水处理工艺流程有以下这些：
（1）对于优质杂排水，其处理工艺流程一般有：
①原水→毛发聚集器→调节池→微絮凝→过滤→消毒→中水；
②原水→毛发聚集器→调节池→混凝沉淀→消毒→出水；
③原水→毛发聚集器→调节池→微絮凝-过滤→微滤-超滤→消毒→出水。
（2）对于杂排水，其处理工艺流程一般有：
①原水→筛滤→调节池→微絮凝-过滤→活性炭吸附→微滤-过滤→消毒→出水；
②原水→筛滤→调节池→生物接触氧化或生物转盘→沉淀→过滤→消毒→出水。
（3）对于生活污水，其处理工艺流程一般有：
①原水→筛滤→调节池→水解酸化→生物接触氧化→沉淀→过滤→消毒→出水；
②原水→筛滤→调节池→生物接触氧化→沉淀→生物接触氧化→过滤→消毒→出水；
③原水→筛滤→调节池→生物接触氧化→沉淀→微絮凝-过滤→活性炭吸附→消毒→出水。
2.2 处理工艺的技术可行性
中水处理在技术上是可行的，很多人的研究也已经无数次证明了这一点，特别是随着近几年工程技术人员对处理技术和处理设备开发，使中水处理技术又有了很大的发展。
杜茂安等采用混凝－沉淀－过滤－消毒工艺处理洗浴排水，在水温为10℃时，主要控制指标浊度、COD、BOD5和ABS的平均去除率分别为98.1%，95.2%，93.3%和68.2%，出水水质完全满足中水控制指标要求[7]；刘中平等研究序批式活性污泥工艺（SBR）处理学校洗浴废水的工程实例得出，该工艺对洗浴废水中的COD、BOD5、SS和LAS有较高的去除率，处理后的出水水质符合《城市污水再生利用 城市杂用水水质标准》（GB/T18920-2002），且该工艺设备简单，占地少，运行方便[8]；大连香格里拉大饭店中水回用工程采用膜生物反应器（MBR）工艺，其设计规模为60m3/d，自2001年10月投产运行以来，其平均出水水质为COD＝6.16mg/L，BOD＝0.57 mg/L，SS＝0 mg/L，这完全达到生活杂用水水质标准，实践证明，MBR是一种简单、高效的中水处理技术[9]；北京华融大厦总建筑面积4.6万m2，中水原水为洗浴排水，水量为7.5m3/h，采用接触氧化-砂滤工艺，2000年9月经北京市环境保护监测中心测定，进水BOD、COD、SS和LAS分别由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 处理工艺的经济可行性
莫慧等对3种居住区中水回用方案即经二级处理后回用、经三级处理后回用和经MBR处理后回用进行了经济分析，其运行费用分别为2.82元/m3、2.63元/m3和2.67元/m3[11]；张捍民等采用MBR工艺处理大连香格里拉大饭店的污水并达到生活杂用水水质标准，其运行成本仅为1.665元/m3[9]。
通过以上的试验分析可知，如果中水回用工程运行管理得当，其在经济上是可行的，并且随着水资源供需矛盾的进一步激化，自来水价格势必会升高，而随着处理技术的发展，中水处理费用却会降低，这更增加了中水回用的经济可行性。
2.4 处理工艺的选择
中水处理工艺的选择依据主要是根据进水水质和经济技术比较，选用在技术上可靠，经济上可行，且据有稳定出水水质的处理工艺，同时还要考虑其管理和维护及其对周围环境的影响等。
3 中水回用存在的问题
建筑中水回用存在的问题较多，首先，中水系统运行往往不正常，水质水量不稳定，用户难以放心依赖，造成这种现象的主要原因是有些工艺、设备不过关，达不到预想效果，同时对系统的运行管理水平不高，出现问题不能及时解决，使水质水量常常发生较大的波动，甚至停产[12]。
其次，中水回用在实际工程中并不比使用城市给水更经济。张雅君等对北京22个运行中的中水设施进行调研，通过分析发现普遍存在设施能力不能充分利用、运行成本过高的现象，其总运行成本有的甚至高达11.37元/m3，且平均总运行成本也为3.24元/m3，这主要是因为中水设施的设计规模得不到充分发挥[13]。
再次，中水回用水质标准太高。目前我国建筑中水回用执行的水质标准是现行的《生活杂用水水质标准》，该标准中总大肠菌群的要求与《生活饮用水卫生标准》相同，比发达国家的回用水水质标准及我国适用于游泳区的Ⅲ类水质标准还严格，这一方面使得许多现有中水工程不达标，另一方面，也限制了建筑中水工程的推广和普及[14]。
很多人对中水的卫生性、安全性等存有顾虑，在感情上无法接受中水，从而影响了其普及。当然当前的水价偏低也是造成中水回用成本较高从而难以推广的重要原因之一[15]。
4 展望
中水回用具有极高的社会效益和环境效益，它一方面可以减少环境排污量，减少环境污染；另一方面它又能减少对水资源的开采，对我国长远的国民经济发展具有深刻的意义[16]。并且，根据水利部《21世纪中国水供求》分析，2010年后中等干旱年的缺水量将达318亿m3，到2030年我国将缺水400～500亿m3，开发和应用投资省、见效快、运行成本低的中水回用处理技术已经凸现为确保社会经济可持续发展的重大课题，所以我们有理由相信，在政策的正确引导下，合理的调整城市给水和中水的价格关系，中水回用技术将会有越来越广阔的应用前景，为城市节水作出贡献。
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