高等院校節水措施研究及其效益分析

莊玉玲

(撫順職業技術學院建工系，遼寧 撫順 113122)

1 引言

隨著我國高等教育的發展，各高等院校的辦學規模不斷擴大，人數不斷增加，占地面積不斷擴大，生活及實驗設備日益完善，因此用水量逐步上升，已成為城市用水大戶。現已東北某大學為例:目前占地面積261 萬m2，建筑面積123 萬m2，綠化面積62 萬m2。博士、碩士、本科生共計34646 人，教職員工約5000 人，有游泳池一座，容量2100m3，每日補水量105m3。因此，采取節水措施有重大的社會意義—水資源保護和經濟意義。

2 節水措施的研究與應用

2.1 采用節水型衛生器具及配水器具

2.1.1 采用真空節水型沖洗水箱

師生每日最大的用水量之一是沖廁用水量，約占總用水量的40%～50%。原來采用普通沖洗水箱，用水量6/2L(/次)，改用真空節水型沖洗水箱后，用水量3/1L(/次)。按平均每人每天大便1 次，小便4 次估算，每天節水量3L+4L=7L(人﹒ d)，全年節水量q1=7L×34646 人×295 天=7.15 萬m3/年(295=365－70 天，學校每年放假70 天)。

2.1.2 采用紅外感應限流一體化節水龍頭

教學樓采用紅外感應限流一體化節水龍頭取代普通水龍頭，通過水表測量，8 座教學樓每年節水q2=10.05 萬m3，節水率32%。

2.1.3 采用空氣膨化節水型淋浴噴頭

普通噴頭用水量9L/min，節水型噴頭用水量5L/min，每分鐘節水量=9－5=4L。

若按平均每人每次洗浴15 分鐘，每生每周一次估算，年節水量:q3=4L×15 分鐘×33786 人×295 天/7=8.54 萬m3(33786 為住宿人數)。

以上三項措施的年節水量:Q1= q+q2+q3=7.15+10.05+8.54=25.74 萬m3。

2.2 采用IC 卡計價器及用水限量收費制度

2.2.1 學校所有浴室均采用IC 卡計費

據調查原來每生洗浴用水時間至少20 分鐘，采用IC 計價后，大多數縮短為10～15 分鐘，消費2～3 元，至少節約5min 的用水量，淋浴器的額定出水量5L/min，這樣，年節水量為:5533786(295/7)=3.56 萬m3/年。

2.2.2 洗衣房IC 卡計價

根據洗衣房水表計量統計，安裝IC 卡計價器后，每年節水量約為3.8 萬m3。

2.2.3 開水供應采取限量收費制

3.2L 水壺0.4 元/壺，每月每生限量31 張水票，超過31 張，每壺0.8 元，實行限量制后，調查顯示平均每日減少36%人次打水，8 個開水房年節水量約為1.15萬m3/年。

以上三項措施的年節水量:Q2=3.56+3.8+1.15=8.51 萬m3。

3 中水回用措施分析

3.1 中水原水的主要來源及水量

①學生宿舍的盥洗廢水。對所有宿舍樓排水系統進行分水質改造，盥洗廢水由單獨的排水管道排至學校的中水處理站。水量:811m3/d。

②浴室的洗浴廢水。水量:362m3/d。

③洗衣房洗衣廢水。水量:85m3/d。

④游泳池每日排水。水量:105m3/d。

共計水量:1363m3/d，因此，采取中水回用措施具有很大的節水效益。

回用中水主要用于沖廁(570m3/d)及綠化灌溉(600m3/d)。

3.2 原水水質參數

原水水質參數如表1 所示。

3.3 處理工藝流程

采用流程簡單，投資小，運行管理方便，技術成熟的工藝，故處理流程如圖(1)，設計日處理量1400m3/d。

3.4 主要構筑物設計參數

①格柵:在進水口處設格柵一臺，以攔截進水中較大的固體物。根據設計計算，選用BG8634—5 型機械格柵，有效寬度345mm，柵條間距5mm，安裝角度α=50°，最大處理量65m3/h，電機功率120W。

表1 原水水質參數

圖1 中水處理工藝流程

②集水池:因高校排水量不均勻，因此需設集水池，以保證水泵正常運轉，并起一定的初沉作用。容積100m3，鋼筋混凝土結構。

③毛發聚集器:為防止進水中的毛發，碎屑堵塞水泵影響葉輪工作，在提升泵前安裝2 臺毛發聚集器(一用一備)。型號:MF—300，DN300(mm)，H600(mm)

④曝氣調節池:為保證后續接觸氧化工藝的正常運行及調節水量，設立了曝氣調節池，水利停留時間8 小時，容積V=500m3，曝氣設備為型號QXB7.5—80 潛水曝氣機，3 臺，功率7.5kW/臺。

⑤生物接觸氧化池:生物接觸氧化法利用附著在填料上的活性微生物長時間的與原水接觸，可有效地降低BOD，同時還具有脫氮除磷的功能。接觸氧化池有效容積V=140m3，接觸時間t=6 小時，填料為聚丙烯纖維束半軟性填料，填充率P=75%，穿孔管鼓風曝氣供氧，氣水比10∶1。選用2 臺WSR50—300 羅茨鼓風機(一用一備)，P=15kW。

⑥石英砂過濾器:用于將生物處理過程中脫落下來的老化生物膜從水中分離出去，降低水中污染物濃度，選用GJA—300 型砂濾器，外形尺寸Φ30284480，濾料高度H=1200mm，濾速8～10m/h。

⑦碳過濾器:進一步去除水中懸浮物質、有機物、色度等，降低出水濁度，保證水質。型號為GJA—300活性炭過濾器，外形尺寸Φ30286390，濾料高度H=2000mm，濾速8～10m/h。

⑧中水回用池:用于收集和貯存中水，對供水起穩壓調節作用及提供與消毒劑充分接觸時間。容積V=150m3。

⑨紫外線消毒器:殺滅水中病源微生物。型號SJY—UV60T，功率P=750W。

3.5 出水水質

出水水質參數見表2，滿足《城市污水再生利用 城市雜用水水質》標準中用于沖廁、綠化灌溉的標準要求。

表2 出水水質參數

3.6 經濟效益分析

主要處理構筑物及設備投資:見表3。

設計、預算、工程監理等費用約13 萬元。

安裝調試費10 萬元，管網工程造價50 萬元。

總投資=182.92+13+10+50=255.92 萬元

運轉處理費:電費、人工費、設備維護費。合1.10元/噸。年節水量:Q3=1400m3/d×295(天)=41.3 萬m3(中水處理站每年運行295 天)。

自來水水價2.9 元/噸(含污水處理費)，年節水費=413000×(2.9－1.1)=74.34 萬元。收回投資時間=255.92/74.34≈3.44年。

表3 中水主要處理構筑物及設備造價表

4 雨水利用分析

4.1 設計處理水量

學校利用原有的景觀水池，修建了雨水回用系統，回用雨水主要滿足學校春夏季的道路、廣場澆灑、洗車、噴泉補水等用水，日用水量380m3/d。年用水量:Q4=380×6×31=7.07 萬m3(東北地區雨水站運行時間6 個月/年)。

因屋面雨水質量較好，故優先收集屋面雨水作為原水。降雨量:

式中:A——屋面面積，m2(361000m2);

H——年平均降雨厚度(600mm);

Ψ——徑流系數;

α——季節折減系數;

β——初期棄流系數。

因此，可收集的降雨量完全能滿足回用的水量要求。

設計處理水量為400m3/d。

4.2 處理工藝流程

雨水處理工藝流程如圖2 所示，學校原有的景觀水池(3000m3)，可利用作為補水蓄調池，混凝劑采用聚合氯化鋁，消毒劑采用氯氣。

出水水質經檢測滿足《城市生活雜用水水質標準》各項指標要求。

圖2 雨水處理工藝流程

4.3 經濟效益分析

(1)主要處理構筑物及設備投資:見表4。

(2)運轉處理費:電費、人工費、設備維護費、藥劑費。合計0.20 元/噸。自來水水價2.9 元/噸。

年節約水費= 7.07 萬m3×(2.9－0.2)元/噸=190890 元。

收回投資時間= 71.84×104元/190890 元= 3.76年。

5 結論

通過采取以上節水措施，年節水量為:Q1+ Q2+Q3+Q4=25.74+8.51+41.3+7.07=82.62 萬m3。

年節約水費240 萬元，可見高校采取節水措施有著重大的社會意義和經濟意義。當然，節約用水不僅限于采取節水技術與管理措施，還需要提高廣大師生員工的節水意識，加強節約用水、保護水資源重要意義的宣 傳，做到人人自覺地節約用水，更能取得巨大的收益。

表4 雨水水主要處理構筑物及設備造價表

［1］王毅，晨程，呂鑑，等．高校學生宿舍用水量標準與節水情況調查分析［J］．給水排水，2010，36(6):74－77．

［2］王俊安，李 冬，張杰．高校節水潛力分析與對策［J］．給水排水，2009，35(2):73－76．

［3］金世玉，辛洪云，蔡可心，等．高校中水回用系統規劃設計探討［J］．中國給水排水，2009，25(20):22－24．

［4］張爽．高校中水回用工程設計及運行研究［J］．黑龍江工程學院學報(自然科學版)，2011，25(4):16－18．

［5］宋令勇，宋進喜，袁傳芳．校園雨水資源化利用的效益分析及利用措施［J］．環境科學與管理，2009．34(1):113－115．

［6］蔣嵐嵐，蔡丹新，江后梅．無錫市某住宅小區雨水利用系統設計［J］．給水排水，2011，37(12):77－79．

［7］《建筑與小區雨水利用工程技術規范》GB50400－2006．

［8］《城市污水再生利用城市雜用水水質標準》GB/T18920－2002．

［9］周治軍．污水處理廠投資全過程成本控制［J］．環境與可持續發展，2013，38(6):108－109．

［10］張向東．涉水行業生態影響特點及環境影響評價方法研究［J］．環境與可持續發展，2013，38(6):31－33．

［11］張希琳．基于循環經濟理念下的凈水劑生產實踐研究［J］．環境與可持續發展，2013，38(5):110－112．

［12］曹寶．基于虛擬水環境容量資源的流域減排激勵機制研究［J］．環境與可持續發展，2013，38(5):26－29．

［13］李雅潔．高校生活垃圾收集設施的優化配置研究［J］．環境與可持續發展，2013，38(3):101－102．

［14］吳文俊，徐敏，蔣洪強，等．水環境紅線劃定技術與管控措施初探［J］．環境與可持續發展，2014，39(3):16－18．

［15］王大偉．再生水甲醇投加成本運算［J］．環境與可持續發展，2014，39(2):111－112．

［16］耿建新，李志堅，尚會君．污水處理廠未來建造模式的選擇及其措施探討［J］．環境與可持續發展，2014，39(1):35－38．

［17］王菲菲，李琴，王先良，等．我國《地表水環境質量標準》歷次修訂概要及啟示［J］．環境與可持續發展，2014，39(1):28－31．

［18］李簫童，魏智勇．高校環境與可持續發展教育研究綜述［J］．環境與可持續發展，2014，39(5):110－114．