校園雨水中水聯合處理系統可行性分析

□文/劉 平 趙 健 嚴 婭 張春旺 王鵬程 董文強 安凌霄

□文/李 娜 蔡青竹

引言

雨水收集和中水回用分別是高校節水措施之一，從實踐情況來看，這兩種方法對于高校節水起到了較好的作用。但是，目前對于高校雨水中水聯合互補運行的研究和實踐都較少，那雨水中水是否可以聯合互補運行，效益如何？針對此疑問，筆者梳理了國內外關于雨水、中水的相關研究，對華北電力大學（保定）二校區（以下簡稱華電二校）所在城市的水資源情況、華電二校的用水等情況進行了調查，提出了校園雨水中水聯合處理系統，并對其技術可行性和經濟可行性進行分析，并對雨水中水聯合處理系統的建設提出了建議。

一、華電二校所處城市水資源情況

華電二校位于河北省保定市。據統計，保定市多年平均水資源總量為33.1047億m3，人均水資源占有量313m3/人，不到全國人均水資源占有量的1/4，遠遠低于國際缺水警戒線，屬重度缺水城市。雖然南水北調工程中線一期工程在2010年竣工以后，保定市的水資源供需矛盾得到了一定的緩解，但是，保定市的水資源短缺情況并沒有從根本上得到解決。并且，這一矛盾嚴重影響著保定市人民的日常生活和制約著保定市的經濟社會發展。

二、華電二校學生用水現狀

（一）用水量大。華電二校校園用水主要是師生的生活用水、綠化用水、基建工程用水、供暖用水等。據調查，2009年華電二校年用水總量為46，3071m3，2010年的年用水總量在2009年的基礎上增加了5%，達到486，227m3。相比于處于同一城市的其他高校來講，這一用水量較大。

（二）用水浪費現象明顯。根據筆者調查發現，華電二校區用水浪費現象較為明顯，其主要體現在以下方面：

1、學生洗衣洗漱用水量大，浪費嚴重。部分學生在洗衣時，直接開滿水龍頭進行沖洗，造成大量用水浪費；學生洗漱時，未使用臉盆接水而直接沖洗，造成浪費。

2、學生淋浴時間長，用水量大。部分學生淋浴時間超過30分鐘，淋浴時間長，造成大量水資源的浪費；同時，部分學生在不淋浴時仍打開水龍頭，造成水資源的白白浪費。

3、校園灌溉時間長，用水量大。筆者經過多次觀察發現，校園綠化帶的灌溉時間較長，有時持續一兩天，甚至在下雨天依舊進行澆灌，造成水資源的浪費。

三、校園雨水中水聯合處理系統可行性分析

面對保定市嚴峻的水資源短缺形勢和華電二校用水量大，浪費嚴重的現狀，筆者對華電二校如何節水進行了研究。結合相關調查，本文提出了一種節水措施，即校園雨水中水聯合處理系統。以下是結合華電二校的實際情況，進行的技術和經濟可行性分析。

（一）雨水收集系統技術可行性

1、雨水收集量可行性。華電二校校園占地面積681畝，建筑物眾多，有大量建筑物適合雨水收集，比如房屋屋頂、地面廣場、運動場、道路等。筆者結合校園的建筑實際情況和綜合考慮雨水收集成本，選擇房屋屋頂、運動場及看臺和部分廣場為集水面積計算。經過對校園建筑分析，得到校園部分可集水面積如表1。（表1）結合雨水收集量計算公式：

式中：W—可利用雨量（m3）；ψ—流量徑流系數；H—年平均降雨量（mm）；hy—初雨拋棄量（mm）；F—匯水面積（m2）。

計算華電二校校園理論可雨水收集量：

表1 華北電力大學（保定）二校區部分可集水面積（單位：m2）

2、雨水收集技術可行性。雨水收集系統在我國的一些地區已經得到了一定的應用，相關技術也正日趨完善。如，北京工業大學和福州七中都建成并投用了雨水收集系統。而華電二校多為坡屋頂建筑，適用虹吸式分散雨水收集，集成式雨水處理系統，該系統技術已經成熟，并有專業公司生產集成式雨水收集系統。因此，校園雨水收集在技術上可行。

（二）雨水中水聯合系統技術可行性。華電二校于2008年建成并投用了中水處理系統。該系統設計理論最大中水供應量為1，100m3，每日設計運行供應中水為1，000m3，每年2學期按運行10個月計，年理論上可節省水資源30萬m3。中水處理系統已經實現。下面分析華電二校區雨水中水聯合處理系統的可行性。

1、水質可行性分析。雨水收集系統處理雨水與中水處理系統提供的中水均需滿足《生活雜用水水質標準》，兩者分設處理、互補運行，水質上可行。

2、技術可行性分析。雨水收集中水處理系統互補運行水質上能夠滿足要求，其雨水池、中水池分設運行方式可利用連接管道及閥門、泵等輔助設備相連，可實現互補運行，其流程圖如圖1所示。（圖1）

圖1 雨水中水聯合處理系統流程

（三）校園雨水中水聯合處理系統經濟性分析。筆者根據華電二校的中水處理系統建設，模擬了雨水收集系統的投資，其投資為203.34萬元。下面分析雨水中水聯合處理系統的經濟性，如表2。（表2）

表2 雨水中水聯合處理系統經濟性分析（一）

由于保定市降水量少，雨水中水聯合處理系統的靜態回收期還是較長，達18.90年。下面筆者選取了降水量較多的浙江省浦江縣為標準計算華電二校雨水收集系統在降水量增大時的經濟效益。

該地全年降水為1，457.1毫米，全年每月降水量超過10毫米，故每月均可雨水收集，全年可雨水收集降水量為（除去初雨拋棄的20%）：

雨水收集量：

降水量增大后，假設中水處理量不變（即經濟性不變），研究雨水中水聯合處理系統運行的經濟性分析，見表3。（表3）

表3 雨水中水聯合處理系統運行的經濟性（二）

根據上述分析，降水量增大使雨水收集量增大，雨水收集系統靜態回收期變短，雨水中水聯合處理系統靜態回收期也變短，為11.31年。因此，根據地域特點選擇合適雨水中水聯合處理系統運行可以使經濟效益提高，實現高效經濟運行。

四、結語

雨水中水聯合處理系統作為一種高效的節水系統在校園推廣具有重要意義。首先，校園用水量巨大、水資源浪費嚴重，該系統可達到很好節水效果；其次，雨水中水聯合處理系統從校園開始可以充分發揮校園自身優勢和示范帶動作用，促進雨水中水利用的推廣，培養學生的節水意識和行為。對于雨水中水聯合處理系統的建設，筆者提出如下建議：

1、對于年降水量偏少、年降水量不平均的北方地區，雨水中水聯合處理系統應以中水處理系統為主，雨水收集系統輔助中水處理系統運行的方式設計。該種方式可實現更好的水資源回收利，減少初期投資，較好地節約水資源，控制運行成本。

2、對于年降水量大、年降水量平均的南方地區，雨水中水聯合處理系統可以以雨水收集處理系統為主，中水處理系統為輔的設計方式。該種方式可以降低中水的運行成本，增加年凈經濟效益，更好地利用可再生水資源，降低靜態回收期。

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