論中水回用技術在建筑消防節能節水中的應用

陳瑋軍

摘 要：隨著國民經濟和社會經濟的快速發展，城市的各類建筑物不斷朝著高度與復雜度上發展，萬一發生火災后，建筑物內人員及時疏散的難度極大，給建筑消防帶來了新的挑戰，水資源在其中起到重要作用。本文嘗試探討中水回用技術在建筑消防中的應用。

關鍵詞：中水回用；建筑消防；回用技術

中圖分類號：TU991.57 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）16-0191-02

我國是世界上13個貧水國家之一，而且人均水資源在逐漸下降，現在人均占有水資源僅為2100m3，人均占有量僅為世界平均水平的1/4，16省人均水量低于重度缺水線，部分北方地區甚至低于最低限，靠本地水已難維系生態需求。而跨流域調水不能解決水資源短缺的根本性問題，根據水利部《全國水資源綜合規劃》，到2030年，考慮南水北調因素，沿海地區年缺水量仍將達到214億立方米。

城市貧水狀況更為嚴峻：據統計，我國660個城市中有330多個城市不同程度缺水，其中嚴重缺水的城市達108個，在32個百萬人口以上的大城市中，就有30個城市長期受缺水的困擾。由于水資源的不足，我國城市工業每年損失達數千億元。水的回用是環境保護和水污染治理的重要途徑。在我國建筑消防用水方面同樣存在水源不足的問題，各地發生的嚴重火災在事后分析原因發現，本來能夠及時撲滅的大火很多都因為消防水源問題而得不到及時的處理，建筑消防水源成為消防中的一大難題。因此，探究建筑消防如何應用中水回用具有實際意義。

1 中水水源及其雜用水水質

“中水”一詞是相對于上水（給水）、下水（排水）而言的。將生活污水等作為水源，經過相應處理后作雜用水，其水質指標處于上水和下水之間，故稱作中水，所對應的的技術叫做中水技術。對于淡水資源相對缺乏，城市供水相對不足的缺水地區，應用中水技術既能節約水源，又能將污水變廢為寶，是解決水污染問題的重要途徑，也是值得國家在各省市各地區重點推廣的新技術、新工藝。

中水水源可包括：沐浴排水、盥洗排水、廚房排水、洗衣排水、廁所排水等生活污水、城市污水廠二沉池出水等。工業污水、醫院污水、放射性污水、公共食堂污水、餐廳污水不能作為中水水源。

目前我國中水水質標準有：《生活雜用水水質標準》（CJ25.1-89，新標準號為CJ/T48-1999）、《生活雜用水標準檢驗法》（CJ25.2-89）、《再生水回用于景觀水體的水質標準》（CJ/T95-2000）等。中水作為生活雜用水，其水質必須滿足以下基本條件：衛生上可靠安全，沒有有害物質，其重要的衡量指標有細菌總數、大腸菌群數、懸浮物量、BOD、COD等；外觀上無讓人不悅的感覺，其重要的衡量指標有濁度、色度、臭氣、表面活性劑和油脂等；不會嚴重腐蝕設備和管道，不引起維護管理方面的難題，主要涉及pH、硬度、溶解性固體等。

2 中水回用技術

為了將生活污水等處理成為符合中水水質標準的水，至少要分三個階段進行處理：首先是預處理，通過格柵以及調節池，去除掉污水中的固體雜質和均勻水質；其次是主處理，去除掉污水中的溶解性有機物；最后是后處理，通過消毒處理等手段對出水進行深度處理，保證出水達到中水標準。中水處理采用哪種工藝流程要參考中水水源和中水的用途。

中水回用處理工藝。中水回用常用傳統處理技術包括生物法和物化法。其中，中水回用常規處理工藝中，常用的生物處理方法有生物接觸氧化法、活性污泥法等；常見的物化處理方法有混凝沉淀、過濾、活性炭吸附、深度消毒（紫外、氯氣、臭氧或二氧化氯等）等方法。單一的水處理方法較難達到回用水水質的要求，所以中水回用需將不同污水處理技術進行組合深度處理污水。中水處理流程可分為以下幾種：首先，以物化方法處理為主，適用于Ⅰ類和Ⅱ類污水，其處理流程為原水→格柵→調節池→混凝處理→過濾→消毒→中水；其次，以生化方法處理為主，適用于Ⅰ類和Ⅱ類污水，其流程為原水→格柵→調節池→一段生物處理→沉淀→過濾→消毒→中水；再次，二段生化處理，適用于Ⅱ類和Ⅲ類污水，其流程為原水→格柵→調節池→—段生物處理→沉淀→二段生物處理→沉淀→過濾→消毒→中水；最后，物化+生化處理，適用于Ⅱ類和Ⅲ類污水，其流程為原水→格柵→調節池→混凝或氣浮→沉淀→生物處理→沉淀→過濾→消毒→中水。

膜生物反應器MBR工藝，該工藝是將生物處理與膜分離技術相結合得到的一種高效污水處理新工藝。近年來，城市污水和工業廢水的處理常常應用該工藝，MBR工藝在中水回用處理中應用也十分廣泛。它的優點是出水的水質良好，不會產生衛生問題，感官性狀佳，同時處理流程簡單、占地少、運行穩定、易于管理且適應性強，但投資費用相對較高，存在技術壁壘。由于面臨水質標準的提高以及可利用建設用地面積日益減少的雙重壓力，近年來，我國MBR市場正在加速成長，至2014年底，我國已有近100座規模超1萬m3/d的MBR工程投入運行，并出現了近20座超10萬m3/d處理規模的MBR工程。MBR工藝在我國市政領域中得到越來越廣泛的應用，2014年底投入運行的MBR工程累計處理能力近350萬m3/d。

CASS工藝。CASS（Cyclic Activated Sludge System）是在SBR的基礎上發展起來的，即在SBR的進水端增加了一個生物選擇器，實現了連續進水，間歇排水。自界外污水渠來的污水由地下管道接入，重力流進入格柵槽，經粗格柵除污機除去大粒徑漂浮物后進入調節池，由調節池提升泵提升至細格柵槽，然后自流至室外沉砂池，砂水分離，而后自流至CASS生化反應池，污水在這里發生缺氧（攪拌）反應，再經好氧（曝氣）反應除去有機物，隨后經硝化、反硝化處理氨氮和磷，最后經過沉淀、排水和閑置工序形成完整的一個周期的處理流程。生物選擇器的設置，能夠有效地抑制絲狀菌的生長和繁殖，阻礙污泥膨脹，提升系統的運行穩定性。

CASS工藝對于降解污染物是推流過程，實現反應、沉淀、排水功能，是一個“好氧—缺氧—厭氧”交替反復運行的過程，具有一定程度的脫氮除磷效果。與傳統的活性污泥法比較，CASS工藝有建設和運行費用低、有機物去除效果好、出水的水質好、管理運行上簡易可靠、污泥產量低、性質穩定等優點。CASS工藝的設計參數包括：污泥負荷0.1～ 0.2kgBOD5/（kgMLSSd），污泥齡15～30天，水力停留時間12小時，工作周期4小時，在高濃度污水的處理回用過程中，CASS工藝的優越性更加明顯。endprint

3 中水回用在城市建筑消防中的應用

3.1 水源缺乏是城市消防給水面臨的主要問題

水仍然是我國目前應用最廣泛的滅火劑，我國城市消防水源主要分三大類：最重要的消防水源是我國城市給水管網上設置的固定消火栓；輔助消防水源有消防水池、水井、水庫等人工水體，以及河流、湖泊、溪流等天然水體。缺水將直接導致城市消防用水失去可靠的保障，一旦發生重大火災事故，消防用水不足將使消防部門陷于被動，大大增加了撲救難度，造成人民生命安全和財產的損失。消防用水對水的質量并無特殊要求，利用中水來滿足我國城市消防供水的需要，解決我國目前城市消防供水水壓偏低，水源不足、無法保證火場使用的問題，是我國城市消防供水的新解決途徑，對于環境保護和水污染治理都具有重要意義，是我國未來城市消防供水的重要發展方向。

3.2 中水用作我國建筑消防水源的可行性分析

3.2.1 水質問題

從消防的實際意義上看，用于撲救火災的水體都可以用來做消防水源。消防規范中明確規定：消防用水可由給水管網、天然水源或消防水池供給。深入研究《生活雜用水水質標準》（CJ25.1-89）與《生活飲用水衛生標準》（GB 5749-85）可以發現，中水水質與生活飲用水水質的主要差異是中水的BOD5和CODCr等有機物指標相對較高，但仍然優于大部分自然水源，因此，將中水應用于消防，水質并不影響。

考慮到消防系統在平時均要充滿水，需要充分驗證中水是否會對消防系統的管道和設備造成危害，中水和普通自來水作靜置對比試驗的結果顯示，經長期靜置后，中水和自來水的濁度、色度、總大腸菌群數、氨氮、細菌總數等各項關鍵指標的變化量無明顯差異。可以得出結論，在無其他污染的情況下，中水水質相對于普通自來水不會快速惡化。據研究，中水一般屬于輕度腐蝕性。通過開展金屬腐蝕試驗結果表明，普通鋼管和鍍鋅鋼管平均腐蝕率分別為0.134mm/a和0.05mm/a。由腐蝕判別標準可以判斷，當金屬腐蝕速率低于0.13mm/a時就接近于不腐蝕。因此，當消防系統管道采用鍍鋅鋼管時，中水對消防系統管道幾乎不會產生危害。因此，從水質方面講，中水作為建筑消防水源是可行的。

3.2.2 工程技術問題

從工程技術層面上講，中水作為建筑消防水源最大的問題是安全防護問題。在以往的設計中，消防用生活用水作為水源，生活用水和消防水可以直接連通。為了保障居民生活用水的安全可靠，當中水作為消防水源時，消防用水與生活用水之間不可以直接連通，包括設有止回閥、穩壓泵等設施的管路連接等各種形式都是不被允許的。因此，在設計中可以考慮通過應用技術措施，實現消防用水和生活用水分離的要求，比如在設計時將消防水箱與中水箱合并，當中水系統沒有設置中水箱時，可以考慮單獨設置消防水箱的方法。因此，通過采取一定的技術手段，可以保障居民生活用水不受影響，并同時滿足消防用水的需求，可以說中水作為建筑消防水源在工程技術上也是可行的。

3.3 相關配套設施——消防水鶴

中水用于建筑消防可配套使用消防水鶴，它是專為消防車加水的設備，普通的城市市政消火栓直徑一般為65mm，在保證壓力的前提下，加水能力為10L/s，為10噸的消防車加滿水需17分鐘，若用直徑為150mm的水鶴，加滿10噸的消防車只用45s即可。相對于普通市政地下消火栓，水鶴節約了大量的時間。此外，水鶴系統環?？箖?、無滲漏、無污染，沙土回填后還能節省空間，7到8天便可以施工完畢，易維護、使用壽命不小于50年。

縮短加水時間保證火場用水，對火場撲救的意義是非常重大的，水鶴的應用將極大的提高火場的撲救能力，縮短火災的撲救時間，減少火災帶來的人民和財產危害。在我國城市消防供水系統中安裝配套適當數量的水鶴，將可以有效滿足提高消防車加水速度的要求，節省大量的加水時間?？稍谥兴到y的主管道每隔2公里設置一個水鶴，達到每個消防水鶴供水覆蓋面積接近4km2的目的。而城市消火栓一般是在主干道上每隔120m設置一個，這樣每平方公里至少要設置40個消防栓左右。與此同時，水鶴在維修、管理、冬季保溫、漏水損失等多個方面，都有著顯而易見的優勢。綜上所述，我國城市新區的市政建設，可考慮設置配備獨立的中水消防供水系統，設置消防管道合理的管徑，以此來保證供水壓力。同時布置大口徑的水鶴，充分保證城市消防給水的需要。

4 中水回用存在的一些問題

雖然中水技術在建筑消防方面有著相對重要作用，但仍有諸多問題值得深入研究和探討，主要包括以下幾個方面：首先，水質水量相對不夠穩定，涉及到的居民用戶不能夠放心使用。這主要是由于個別工藝和設備保證不了項目需求，實現不了預期效果，同時現階段的系統運行管理水平有待提高，造成一旦發現問題可能得不到及時解決，從而影響水質水量；其次，中水回用設施的設計規模得不到充分發揮，導致其運行和管理成本提高，不能真正實現節能與節水；再次，中水回用水質標準過高，甚至一些指標與飲用水水質指標相同，對中水技術的推廣和普及造成了一定的阻礙；最后，我國廣大居民對中水的可靠性和安全性還存在不同程度的顧慮，甚至誤解。

5 結語

總的來說，中水回用技術對于環境保護和污水治理具有重要意義，它能夠將污水回收利用，降低排污量，從而降低污水對環境的負面影響和污水處理的負荷，達到了節能節水的目的。處理后的水回用于建筑中，還可以充分降低對水資源的開采和過度使用。只要我們能夠按照正確合理的方式設計和布置中水回用系統，實現過程的管理和運行，用最小的構建成本發揮最大的環境效益，中水技術將具有十分廣闊的前景。

城市消防關系到國家發展和人民的生命財產安全，時刻面臨城市火災的威脅和隱患，我國應當不斷完善和改進城市消防設施，為防止和治理火災創造條件保障和政策支持。城市消防規劃指導著城市消防設施的建設，其中城市消防供水設施的建設更是不可或缺的重要組成部分。中水作為建筑消防水源，它的水質可以完全滿足城市消防需求，用消防系統的管道采用鍍鋅鋼管時，中水對消防系統幾乎不會產生危害。

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