1、（污废）水的再生利用系统 Waste Water Recovery Systems汇报人Reporter:Jeff日期Date:2015.06.19 1 水的再生利用系统 Waste Water Recovery Systems水的再生利用研究水再生利用系统的现实意义The study significance of water recycling相关国家规划及标准规范The relevant state planning and standard code水再生利用系统工程技术与应用实例Water recycling technology&application example水再生利用系统
2、与模块的融合Water recycling combined with Module 2 水的再生利用系统 Waste Water Recovery Systems建筑区域建筑物绿化用水等景观环境用水饮用水系统市政供水污废水处理系统污废水收集 民用建筑水的再生利用系统示例市政管网或天然水体污废水排放雨水系统雨水收集再生水系统中水系统上水下水天然水体海水（冲厕、冷却等）市政再生水其他雨水水源解决水资源短缺，控制水污染，建设循环经济。3 研究水再生利用系统的现实意义Q1：我国有多少水（淡水）？我国的淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6%，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，名列世界第四位。但
3、是，我国 的人均水资源量只有2300立方米，仅为世界平均水平的1/4，是全球人均水资源最贫乏的国家之一。Q2：我国每年需要用多少水（淡水）？中国是世界上用水量最多的国家。仅2002 年，全国淡水取用量达到5497亿立方米，大约占世界年取用量的13%，是美国1995年淡水供应量4700亿立方米的约1.2倍。结论一：中国是一个用水需求量最多但（人均）水资源贫乏的国家。中国水资源基本情况 4 研究水再生利用系统的现实意义 中国水资源分布情况我国的水资源大体分布：长江流域以南的水资源占全国的70%，供给38%的耕地；长江以北的水资源占全国的30%；而黄河、淮河、海河和辽河却以9%的水资源供给42%的耕
4、地。结论二：中国水资源的分布及利用状况极不平衡。5 研究水再生利用系统的现实意义 中国水资源开发利用情况 （1）供需矛盾日益加剧首先是农业干旱缺水。随着经济的发展和气候的变化，中国农业，特别是北方地区农业干旱缺水状况加重。目前，全国仅灌区每年就缺水300亿立方米左右，干旱缺水成为影响农业发展和粮食安全的主要制约因素；全国农村有2000多万人口和数千万头牲畜饮水困难，1/4人口的饮用水不符合卫生标准。其次是城市缺水。中国城市缺水现象始于70年代，以后逐年扩大，特别是改革开放以来，城市缺水愈来愈严重。据统计，在全国663个建制市中，有400个城市供水不足，其中110个严重缺水，年缺水约100亿立方
5、米，每年影响工业产值约2000亿元。（2）用水效率不高全国农业灌溉用水利用系数大多只有0.30.4左右。发达国家早在4050年代就开始采用节水灌溉，现在，很多国家实现了输水 渠道防渗化、管道化，大田喷灌、滴灌化，灌溉科学化、自动化，灌溉水的利用系数达到0.70.8。其次，工业用水浪费也十分严重。目前我国工业万元产值用水量约80亿立方米，是发达国家的1020倍；中国城市生活用水浪费也十分严重。据统计，全国多数城市自来水管网仅跑、冒、滴、漏损失率为15%-20。（3）水环境恶化2000年污水排放总量620亿吨，约80%未经任 何处理直接排入江河湖库，90%以上的城市地表水体，97%的城市地下含水层
6、受到污染。由于部分地区地下水开采量超过补给量，全国已出现地下水超采区 164片，总面积18万平方公里，并引发了地面沉降、海水入侵等一系列生态问题。结论三，中国水资源开发利用不善，局部已经超过资源环境的承载能力，全国范围内水资源可持续利用问题已经成为国家可持续发展战略的主要制约因素。综述：在我国水资源量少，不均，开发利用不佳的背景下，水的再生利用研究显得尤为必要。综述：在我国水资源量少，不均，开发利用不佳的背景下，水的再生利用研究显得尤为必要。6 研究水再生利用系统的现实意义 水再生利用研究的现实意义改善生态与社会经济环境，促进工业、旅游业、水产养殖业、农林牧业的发展增加可供水量，促进经济发展及
7、避免缺水造成的损失等降低给水处理和供水费用减少城市污水排放及相应的排水工程投资与运行费用改善生存环境，促进和保障人体健康，减少疾病特别是致癌、致畸、致基因突变危害推动相关雨、污及废水回收，净化，利用等技术研发利用推动生态、绿色建筑发展社会效益经济效益生态效益技术进步 7 相关国家规划及标准规范“十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划 根据规划，“十二五”期间，全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划投资近4300亿元。其中，各类设施建设投资4271亿元，设施监管能力建设投资27亿元。设施建设投资中，包括完善和新建管网投资2443亿元，新增城镇污水处理能力投资1040亿元，升级改造城镇污水
8、处理厂投资137亿元，污泥处理处置设施建设投资347亿元，以及再生水利用设施建设投资304亿元。通知指出，规划以提升我国城镇生活污水处理及再生利用能力和水平为总体目标，明确了“十二五”期间的建设任务，提出了保障规划实施的具体措施，是指导各地加快城镇污水处理设施建设和安排政府投资的重要依据。规划指出，“十二五”期间，全国规划建设污水再生利用设施规模2676万立方米/日。其中，设市城市2077万立方米/日，县城477万立 方米/日，建制镇122万立方米/日；东部地区1258万立方米/日，中部地区706万立方米/日，西部地区712万立方米/日。全部建成后，我国城镇污 水再生利用设施总规模接近4000
9、万立方米/日，其中设市城市超过3000万立方米/日，有效缓解用水矛盾。8 2015年4月2日出台的水污染防治行动计划，简称“水十条”（据测算，投资将达两万亿元）根据计划，2020年底前现有城镇污水处理设施都要因地制宜改成，达到相应排放标准或再生利用要求；除干旱地区外，城镇新区建设均实行雨污分流，有条件的地区要推进初期雨水收集、处理和资源化利用。相关国家规划及标准规范从评分规则可以看出，雨水、再生水等利用率越高得分也越高，所以是鼓励水资源利用再生。绿色建筑评价标准GB-T50378-2014第6章 节水与水资源利用6.2.10 合理使用非传统水源，评分总分值为15分，并按下列规则评分：9 相关标
10、准相关国家规划及标准规范民用建筑节水设计标准GB50555-2010 第5章“非传统水源利用”中增加了5.2关于“雨水利用”的内容，规定建筑与小区应采用雨水入渗收集、收集回用等雨水利用措施，同时规定年降雨量大于400mm地区宜采用收集回用系统，年降雨量大于800mm的城市应优先采用屋面雨水收集回用方式。10 相关国家规划及标准规范 相关规范污水再生利用工程设计规范（GB-T50335-2002）适用于以农业用水、工业用水、城镇杂用水、景观环境用水等为再生利用目标的新建、扩建和改建的污水再生利用工程设计。建筑中水设计规范（GB-50336-2002）适用于各类民用建筑和建筑小区的新建、改建和扩建
11、的中水工程设计。中水工程设计，应根据可利用原水的水质、水量和中水用途，进行水量平衡和技术经济分析，合理确定中水水源、系统型式、处理工艺和规模。建筑与小区雨水利用工程技术规范（GB50400-2006）适用于民用建筑、工业建筑、与小区雨水利用工程的规划、设计、施工、验收、管理与维护。在给水、排水相关的工程质量验收规范里面也有污水再生利用（中水）方面的具体条文 11 针对不同的中水用途制订了相关的水质标准，如：城市污水再生利用 城市杂用水水质（GB-T18920）城市污水再生利用 景观环境用水水质（GB-T18921）水再生利用系统工程技术与应用实例目前非工业项目水再生利用技术主要是指雨水收集利用
12、和中水回用。雨水收集利用(一图一表)雨水收集回用系统组成示意图 12 水再生利用系统工程技术与应用实例雨水收集回用设施的构成与选用表设施的组成设施的组成汇水面、收集系统、雨水弃流、雨水贮存、雨水处理、清水池、雨水供水系统、雨水用汇水面、收集系统、雨水弃流、雨水贮存、雨水处理、清水池、雨水供水系统、雨水用户户应用要求雨量充沛、汇水面雨水收集效率高（径流系数大）；雨水用量大，管网日均用水量不宜小于贮水池贮水容积的1/3雨水回用用途优先作为景观水体的补充水源，其次为绿化用水、循环冷却水、汽车冲洗用水、路面、地面冲洗用水、冲厕用水、消防用水等，不可用于生活饮水、游泳池补水等雨水收集场所优先收集屋面雨水
13、，不宜收集机动车道路等污染严重的路面上的雨水。当景观水体以雨水为主要水源之一时，地面雨水可排入景观水体。13 水再生利用系统工程技术与应用实例 中水回用中水回用简例集成式的废水处理设备（工业上应用）污水再生的工艺流程图示例 14 该系统的构成：水箱（回收+高位）+水泵+中水管网该系统的功能：是将盥洗的废水收集起来冲马桶以节约再来水用量所谓再生（净化）是指采用特定的物理手段（过滤）、化学手段（加药）、生物手段（接触氧化）及其组合，将原水中的杂质含量降低到能够满足我们使用要求标准的过程。水再生利用系统工程技术与应用实例原水水源选择 小区的生活排水多种多样，综合起来可以分为以下几种：洗浴排水、盥洗排
14、水、厨房排水、冲厕排水等。按传统的说法，将洗浴排水和盥洗排水合称为优质杂排水，冲厕以外的生活排水组合称为杂排水，若包括了冲厕排水（一般为化粪池出水）则称为（全）生活污水。通常是以优质杂排水或全生活污水作为原水水源。比较项目比较项目优质杂排水水源优质杂排水水源全生活污水水源全生活污水水源备注备注收集管网投资增加一套收集管线中水设施投资较低较高设备+土建占地面积较少较多中水水量少、不稳定充足、稳定洗浴排水具有季节性技术要求低高管理人员要求一般一般处理成本较低较高优质杂排水和全生活污水对比表优质杂排水和全生活污水对比表 15 水再生利用系统工程技术与应用实例中水设施规模的确定 中水在小区中有如下用途
15、：冲厕，冷却用水，消防用水，洗车用水，清扫用水，绿化用水，景观用水等。当中水系统以优质杂排水为原水水源时，水源量一般小于回用需求量，所以处理设施的规模根据原水水量来确定；当中水系统以全生活污水为原水水源时，水源量一般大于回用需求量，为最大限度节约成本，小区中水处理设施规模应根据小区所有中水需求量来确定。核心处理工艺的选择 生活污水处理工程中，一般都是以好氧生物处理方法为核心工艺，好氧生物处理方法分为生物膜法和活性污泥法两大类，二者比较如下：比较项目比较项目优质杂排水水源优质杂排水水源全生活污水水源全生活污水水源主要方法举例接触氧化生物滤池序批法氧化沟耐冲击负荷能力弱强耐污染物种类变化能力强弱脱
16、氮除磷功能弱强容积负荷较大较小出水水质相对较差相对较好运行操作较简单较复杂中期维护难度大难度小好氧生物处理方法对比表好氧生物处理方法对比表结论：以接触氧化为代表的生物膜法工艺的主要特点是处理效率高，适用于对去除率要求不高的快速处理方法；而序批法、氧化沟等活性污泥法工艺的主要特点是处理精度好，即出水水质可以达到非常高的标准。因此，接触氧化适用于以优质杂排水接触氧化适用于以优质杂排水为水源的中水系统；序批法、氧化沟则更适合于为水源的中水系统；序批法、氧化沟则更适合于以全生活污水为水源的情况。以全生活污水为水源的情况。16 水再生利用系统工程技术与应用实例建设形式选择 由于中水设施位于居民小区内，建
17、设方式必须考虑噪声、异味及固体废物等不良因素对小区整体环境产生的负面影响，必须选择适当的建设形式：对于处理设施中的各种水池，中小规模的工程尽量采用地下全封闭的建设形式；大中规模的可采用地上全封闭的建设形式；有条件的情况下，也可采用半开放或全开放的形式，以节省投资。设备的选择要综合考虑噪声、检修、能耗等多种因素。在小区的整体规划阶段就应该充分考虑中水设施的建设形式和规划位置，尽可能降低管网建设、水池等系统的造价,并使中水构筑物更好地与小区的整体风格相融合 17 水再生利用系统工程技术与应用实例回用方式 小区用水分为饮用水和非饮用水，非饮用水又分为人体接触和人体非接触两类，中水几乎可以回用于人体非
18、接触的全部用途。中水回用政策的制定应考虑以下几个方面因素：能否达到政策规定的回用比例；能否达到相应的水质标准；配套管网、设施的建设成本；用途的安全性和居民心理的接受程度。建议采用如下的回用顺序：绿化道路喷洒消防储水景观用水洗车冲厕所(公建)住宅 绿化、道路喷洒和消防储水的回用成本低，安全性好。作为景观、洗车用水时要注意对相关重点污染物的去除。冲厕所是对中水需求量最大、最稳定一个用途，但由于要多建一条入室的给水管线，回用成本高且不易被居民心理所接受。18 水再生利用系统工程技术与应用实例 中水回用应用实例（北京某国际会议中心）项目项目内容内容备注备注水源全生活污水洗衣房、厨房等处理规模1000m
19、3/d污水全部收集处理建设形式地上半开放回用方式注入人工湖中储存，作为消防储水和景观、绿化、道路喷用水小区污水零排放中水设施投资300万元设备+土建主体工艺氧化沟+深度处理可脱氮除磷设施净占地面积370平方米每吨水处理成本0.9元不包括折旧配套管网仅普通一套上、下水系统直接经济效益节约市政管线投资1500万元间接经济效益年节约自来水30万吨；按5元/吨，年节约自来水费150万元其超额用水部分按515倍罚款 19 水再生利用系统与模块的融合 雨水收集利用与模块常规的重力排水收集屋面雨水 模块内的雨水管布置安装与常规做法基本相同，区别在于雨水由直接排入市政雨水井变成了经过滤后入雨水蓄水装置。虹吸排
20、水收集屋面雨水 水再生利用技术相关的设施设备基本都是位于公共区域如地下室、小区绿地等，与我们模块关系不是太大，直接关系模块的主要是其管网和附件。20 水再生利用系统与模块的融合从系统图中不难想象，这种虹吸式雨水排水系统将会对模块的建筑屋面产生巨大影响，所以在设计屋面的时候我们必须要结合虹吸式雨水斗特定要求，综合考虑。虹吸式雨水斗设计安装具体要求：（1）雨水斗离墙至少1米。（2）雨水斗之间距离一般不能大于20米。（3）平屋顶上如果是沙砾层，雨水斗格栅顶盖周围的沙砾厚度不能大于60mm，最小粒径必须为15mm。（4）如果雨水斗是安装在檐沟内，且采用焊接件的话，檐沟的宽度至少是350mm，檐沟内的雨
21、水斗安装开口为270mm x 270mm至290mm x 290mm。（5）如果雨水管是安装在混凝土屋顶面层内，那么屋顶至少有160mm厚。（6）断面呈连续梯形的屋面雨水斗开口，为安装固定件，尺寸必须是280mm x 280mm，如果开口大于300mm x300mm，屋顶则需加固。（7）如果屋顶是混凝土的，雨水斗下连的雨水管管径至少是35mm(用电焊管箍连接件连接)，与此对应的屋顶厚度是180mm至190mm。（8）带隔离层的屋顶隔离层厚度至少40mm。如果隔离层厚于180mm，雨水斗的底座必需延伸至能与管径56mm的连接管相连的恰当长度。目前，我们的模块建筑采用的是混凝土屋顶，所以上述第（7
22、）尤为值得关注，结合第（5）条建议将雨水管安装在混凝土屋顶面层内。如果采用如系统图当中常规安装方法，我们将不得不面临下面几个问题：21 水再生利用系统与模块的融合问题1.需要借用顶层模块桁架空间安装虹吸雨水系统的水平管及其辅助固定系统，这样势必会影响到建筑房间的净高。问题2.虹吸式雨水排水过程是一个气水混合流的排水过程，由于负压的作用气泡会在压力的作用下破裂，使整个管道系统产生剧烈震动。如果在顶层的桁架上固定雨水管道系统，稍有不慎就会因震动而影响整个模块结构稳定，轻则顶部及墙体出现裂纹重则影响模块使用寿命。问题3.虹吸式雨水系统作为一个特殊的排水系统，其管道必须保证完全密封。虹吸系统一旦发生渗
23、漏当突然出现暴雨的降雨强度，则可能立即造成整个系统奔溃。如果将虹吸式雨水水平管安装在顶层模块桁架内，若因工厂安装密封性不达标导致系统奔溃后果将难以想象。虹吸式雨水系统管材与模块 虹吸式雨水系统目前主要采用HDPE管作为排水管，与普通的UPVC雨水管相比除了性能上不同外，对模块影响最大的是其连接方式。UPVC管采用胶粘承插与我们模块契合度很高，但是HDPE管需要热熔连接，如果需要安装在模块内部我们只能通过工厂预留孔洞，工地现场安装的方式加以实现。22 水再生利用系统与模块的融合 中水回收利用与模块有市政中水供给的模块建筑 此类模块建筑相对简单，从给水角度来看往往只需要在模块内部增加一根中水给水管
24、，用以冲厕。需要注意的是工厂在安装中水管的时候注意利用颜色和标签与普通的自来水管加以区别。（12.2.3中水供水管道严禁与生活饮用水给水管道连接，并应采取下列措施。1中水管道外壁应涂线绿色标志；2中水池(箱)、阀门、水表及给水栓均应有“中水”标志）从排水角度来看，有市政中水供给的城市其水源直接来至于污水处理厂，所以模块内部不需要区分污水和生活废水，与普通的模块排水系统一致。无市政中水供给的模块建筑 此类模块建筑中水主要源自整个楼栋的污水处理设施或者整个小区的污水处理设施。若此类模块建筑中水回用设计包含冲厕这一项，则同样需要在模块内部增加一根中水给水管；若不包含冲厕要求则给水设计与普通模块要求一致。此类模块建筑的排水系统设计则需要视中水回收利用的水源选择区别对待。若中水水源采用全污水，则排水系统设计与普通模块要求一致；若中水水源采用优质杂排水，则模块排水系统设计时需要增设单独的冲厕排水管，以便将淋浴、盥洗排水等与冲厕排水区分开来单独收集并输送至中水处理设施。23 水的再生利用系统 Waste Water Recovery Systems结语：结语：水的再生利用是必要的，与模块建筑在技术上融合是可行的。伴随着生态绿色建筑的发展，水的再生利用必将和我们模块技术一道在全国范围内得到普及和推广。24
