高校科研辦公樓用水量變化特征及對污水處理工程設計參數的影響分析

張憲寧 楊東慧 李耀 李其喬 趙文玉 馬邦定,2*

（1桂林理工大學環(huán)境科學與工程學院 廣西桂林 541004 2桂林理工大學科技園 廣西桂林 541004）

桂林某高校新校區(qū)是一個建設在離市區(qū)比較遠的地段的新校區(qū)，設計污水管網將高校產生的污水輸送到城市排水管網系統的投資過大，因而需要單獨建立污水處理設施。并且，校區(qū)內建筑分散，地勢高低起伏,難以將所有污水集中處理,需對某一單獨建筑物或一些建筑物群進行處理。因此,研究高校某一功能建筑用水特征對污水處理設計有重要指導作用,本文研究了該高校科研辦公樓用水特征及污水處理設計參數。

1 研究方案

科研辦公樓主要功能在于教師辦公、實驗教學和科學研究，是高校非常重要的功能區(qū)之一，因此對該樓的研究具有很大的意義。根據教師上班的時間以及學生做實驗研究的時間特點，在2013年的3月、6月及2014年的10月、12月中各抽出為期一周的時間，每日數據采集時間點定于 7：30、12：00、14：30、18：00、21：00 五個時間點記錄該樓水表的讀數，通過各時間點的差值可得出該時間段的用水量。為將用水量合理分配到每個小時段上，選取了幾天時間由前期每日五次數據記錄縮小到每日早六點至夜間零點逐時監(jiān)測。據此綜合整理數據，得出高校科研辦公樓的用水特征。

2 用水量變化特征分析

數據綜合處理結果如圖1～圖6所示。

圖1 春季逐時用水量變化曲線圖

圖2 夏季逐時用水量變化曲線圖

圖3 秋季逐時用水量變化曲線圖

圖4 冬季逐時用水量變化曲線圖

圖5 采樣周日間用水量變化曲線

圖6 采樣月日間用水量變化曲線

2.1 日內逐時用水量變化特征

從圖1至圖4可以看出，一年中各個季節(jié)的日內用水規(guī)律都很相似，用水高峰期主要在早上8：00～9：00 和下午 14:00～15:00這兩個時間段。8點剛好是教師剛上班時間，部分研究生早起做實驗，故用水達到一個峰值。據調查，本科生的實驗教學大多在下午14點以后，故14:00～15：00這個時間段出現一個峰值。18點是教師下班時間，本科生實驗用水基本為零，故18點以后用水量急劇下降。

圖7 不同季節(jié)用水量對比圖

2.2 日間用水量變化特征

從圖1至圖5可以看出，除一些特殊情況外，各季節(jié)日內用水特性基本一樣：周一至周五用水量相近，周六和周日用水量則少些，因為高校每周有雙休日，但有部分研究生做實驗。

由圖6也可看出，除了5月1日、2日和3日假期用水量少以外，其他時間也基本呈現出周一至周五用水量多，周六、周日用水量少的規(guī)律（5月1日為周四）。

2.3 不同季節(jié)用水量特性

由圖7可以看出，夏季、秋季和冬季用水總量很接近，都在65m3左右，而春季少于其他三個季節(jié)，因為春季雨水多，同時也是病菌快速繁殖的季節(jié)，一些環(huán)境要求嚴格的實驗不適于在春季做。

2.4 設計用水量的確定

由圖1至圖4可以得出，最高日用水量為11.57m3/d，平均日用水量為9.29m3/d，最高時用水量為2.00m3/h，由圖1至圖5及所有數據，可求得平均日用水量為9.29m3/d。最高日用水量為冬季周一用水量11.57m3/d，最高日逐時用水量見表1。

表1 最高日逐時用水量

由表知，最高日最高時為14～15時，用水量為2.00m3/h，占全天用水量的17.29%，時變化系數為4.15。

2.5 污水調節(jié)池容積計算

由《室外排水設計規(guī)范GB 50014-2006(2014年版)》知，污水處理設計流量采用平均日流量，為用水量的70%～80%，調節(jié)池流量由最高日逐時排水量計算，最高日逐時排水量取最高日逐時用水量的75%，計算結果如圖8。

圖8 調節(jié)容積池計算

調節(jié)池的理論調節(jié)容積等于圖8中面積A和面積B中較大者，即調節(jié)池的理論容積為3.89m3，設計中采用的調節(jié)池容積，一般考慮增加理論調節(jié)容積的10%～20%，本調節(jié)池采用增加15%的理論調節(jié)容積，即調節(jié)池容積為5.84m3。

3 結語

3.1 用水量變化特征

桂林某高校科研辦公樓用水變化具有一定規(guī)律，日內用水逐時變化主要出現兩個高峰值，為早上8：00～9：00和下午14:00～15:00這兩個時間段；日間用水變化特性呈現周一至周五用水多，周六、周日少；季節(jié)性變現為夏季、秋季和冬季用水量大致相同，春季用水量少。

3.2 污水處理設計參數

高校科研辦公樓最高日用水量為11.57m3/d，平均日用水量為9.29m3/d，最高時用水量為2.00m3/h，日變化系數為1.24，時變化系數為4.15，調查得知，科研辦公樓日均人數穩(wěn)定在310人左右，故人均用水定額為37.232L/（cap*d），設計調節(jié)池的調節(jié)容積為5.84m3。