高校污水處理廠建設(shè)現(xiàn)狀調(diào)查研究

(華北電力大學(xué)，北京 102206)

目前，在各個國家地區(qū)的發(fā)展過程中，水資源的重要性日益凸顯。我國雖然水資源總量豐富，但是人均水資源量少，且水資源管理技術(shù)和理念較滯后，水資源浪費(fèi)和污染現(xiàn)象嚴(yán)重[1]。為優(yōu)化水資源配置，提高其利用效率，從2017年開始，非常規(guī)水源被水利部納入系統(tǒng)水資源配置中。

高校作為社會的重要組成部分和高素質(zhì)人才的聚集地，對于緩解水資源短缺問題有著不可推卸的責(zé)任。對高校來說，建立污水處理廠并進(jìn)行中水回用是比較經(jīng)濟(jì)有效的方式,同時，也是節(jié)約水資源一種非常必要的方式。目前，清華大學(xué)、華北電力大學(xué)、沈陽大學(xué)等高校都已建設(shè)污水處理廠，并進(jìn)行中水回用。隨著大家對中水的接受程度增加及“綠色校園”概念的推廣，越來越多的高校會建立污水處理廠。本文對高校污水處理廠的建設(shè)現(xiàn)狀入手，從經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、污水處理系統(tǒng)、管理等方面進(jìn)行了總結(jié)，希望能夠?yàn)楦咝＝ㄔO(shè)污水處理廠提供一些借鑒。

1 高校污水處理廠建設(shè)的現(xiàn)狀

高校人口密集，是用水大戶[2]。并且高校擴(kuò)招趨勢明顯，在校師生人數(shù)進(jìn)一步增加，同時高校擴(kuò)建校區(qū)多位于城郊，產(chǎn)生的污水難以排入市政管網(wǎng)體系，若不經(jīng)過污水處理廠處理，即污水直排會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。在高校校園內(nèi)建立污水處理站能極大地提高水資源的利用率，處理后的中水作為第二水源，可用于沖廁、綠化、道路清掃及景觀用水。在高校校園內(nèi)建立污水處理廠，除了具有顯著的環(huán)境、社會、經(jīng)濟(jì)效益外，還能發(fā)揮其潛在的教育效益。污水處理廠可以作為相關(guān)專業(yè)的科研和實(shí)習(xí)基地，既可以提高學(xué)生的實(shí)踐和理解能力，也可以加強(qiáng)大家的節(jié)水意識。除此之外，高校建筑分區(qū)明確，自然形成水質(zhì)分流[3]。污水來源主要是宿舍、食堂、浴室，污水中污染成分較單一，主要是氨氮、有機(jī)物等，可以作為優(yōu)質(zhì)中水水源，處理技術(shù)要求較低。全國各省市高校污水處理廠的分布情況見表1。

表1 全國高校污水處理廠的分布情況

由表1可以看出，我國北部較為缺水的城市及經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的高校比較重視建設(shè)污水處理廠：陜西省目前共有14所高校建設(shè)有污水處理廠，如西安電子科技大學(xué)、西安思源學(xué)院等；北京市目前有清華大學(xué)、華北電力大學(xué)等12所高校建設(shè)有污水處理廠。除此之外，遼寧省、臺灣省分別有8所、6所高校建設(shè)了污水處理廠。根據(jù)本次調(diào)查28個地區(qū)共89所高校的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，總體上，由于資源性缺水，北方地區(qū)的高校比較注重通過污水處理廠將污水資源化，但隨著節(jié)水意識的提出，更多南方地區(qū)的高校，如昆明理工大學(xué)和湖北文理學(xué)院，也開始了污水處理及中水回用。

2003年，沈陽師范大學(xué)建成全國第一個中水回用校園污水處理站[5]。從2005年開始，清華大學(xué)相繼建成生活廢水處理系統(tǒng)、生活污水處理系統(tǒng)[6]。2008年，華北電力大學(xué)建立污水處理廠并進(jìn)行中水回用。目前在國家的支持下，新建學(xué)校一般都有污水處理廠建設(shè)的規(guī)劃。

高校用水有非常明顯的時間規(guī)律，從每一日用水來說，6：00—8：00與21：00—23：00為用水高峰期；從周用水來說，周末用水較工作日偏多；從學(xué)期來說，秋季學(xué)期用水略低于春季學(xué)期[4]。

2 高校污水處理廠的運(yùn)行現(xiàn)狀

根據(jù)目前高校污水處理廠的建設(shè)現(xiàn)狀，下面從經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、污水處理系統(tǒng)等7個方面介紹目前其運(yùn)行現(xiàn)狀。

2.1 經(jīng)濟(jì)效益

項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)可行性，是高校在前期決定是否建設(shè)污水處理廠的一個非常重要的考量方面。經(jīng)濟(jì)上是否可行，是指處理污水的單位費(fèi)用，包括污水處理站的前期建設(shè)費(fèi)用、后期維修管理費(fèi)用、藥劑費(fèi)、電費(fèi)等，與市場水價相比是否合理。建設(shè)污水處理廠前期投資較大，投資回收期較長，而高校每年的財政撥款是一定的，選用一個好的融資模式可減少政府和學(xué)校的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，規(guī)避風(fēng)險，早日獲得經(jīng)濟(jì)效益。沈陽大學(xué)采用了BOT模式(建設(shè)-運(yùn)營-移交模式)，節(jié)約了污水處理廠的前期投資費(fèi)用，同時又保證了其運(yùn)行質(zhì)量[7]。

另外，污水處理項(xiàng)目有規(guī)模經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，即污水處理量越大，污水處理的單位成本越小，故對于高校集中的大學(xué)城，其優(yōu)勢更加明顯。現(xiàn)在我國幾乎每個城市都規(guī)劃有大學(xué)城，在大學(xué)城統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè)污水處理廠比在每個大學(xué)單獨(dú)修建污水處理廠更能發(fā)揮其巨大潛力。

2.2 污水處理技術(shù)

高校建設(shè)污水處理廠時，會選擇流程簡單、占地小、處理效果達(dá)標(biāo)、出水穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)且易管理的技術(shù)。

目前高校中應(yīng)用比較廣泛的污水處理技術(shù)是A2/O工藝(厭氧/缺氧/好氧工藝)和MBR技術(shù)(膜生物處理技術(shù))，如江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院、西安思源學(xué)院、山東建筑大學(xué)、山西大學(xué)商務(wù)學(xué)院等采用A2/O工藝；華北電力大學(xué)、清華大學(xué)、湖北文理學(xué)院、北方工業(yè)大學(xué)等采用MBR工藝。另外，人工濕地作為一種生態(tài)的污水處理方式也被越來越多的高校應(yīng)用。目前許多高校都采用人工濕地與其他方式組合的模式來進(jìn)行污水處理，如湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)采用厭氧處理/人工濕地的方法，沈陽大學(xué)采用生物接觸氧化和土壤地下滲濾系統(tǒng)相結(jié)合的方法。人工濕地充分利用植物根系的吸收作用及土壤微生物的分解作用，進(jìn)一步降解氮磷及有機(jī)物等污染物，綠色、經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)了對中水的高效凈化[8]。

2.3 污水處理系統(tǒng)

高校污水處理系統(tǒng)主要分為小集中系統(tǒng)和統(tǒng)一系統(tǒng)，兩者的具體內(nèi)容及優(yōu)缺點(diǎn)見表2。

表2 污水處理系統(tǒng)

高校應(yīng)該綜合考慮自身規(guī)模、污水的水量水質(zhì)情況、財政情況等，選擇最適合本校的污水處理系統(tǒng)。考慮到高校自身用水的規(guī)律，小集中系統(tǒng)可能更有優(yōu)勢。例如：可采用生化法來處理盥洗室、浴室污水，因?yàn)檫@種污水為優(yōu)質(zhì)中水水源，以有機(jī)污染為主，污染成分單一，易于處理；食堂廢水是以油為主的高濃度有機(jī)廢水，色度高，可采取膜法處理工藝[9]。

采用小集中系統(tǒng)可以更有針對性地進(jìn)行污水處理，出水水質(zhì)的穩(wěn)定性和達(dá)標(biāo)率也有保證，更有利于高校污水處理廠的可持續(xù)發(fā)展。華北電力大學(xué)有西區(qū)、東區(qū)兩座污水處理廠，西區(qū)主要處理新建的主教學(xué)樓及行政樓的污水，采用生物接觸氧化法；東區(qū)采用MBR工藝，主要處理食堂及宿舍的污水。但是大多數(shù)高校建筑格局已定，污水管網(wǎng)已建成，難以進(jìn)行改造，利用小集中系統(tǒng)的優(yōu)勢不明顯。對于新建高校，在前期規(guī)劃時，需要科學(xué)設(shè)計(jì)給排水管道和中水回用管道，對污水處理站的位置及工藝也要進(jìn)行合理選擇，以充分發(fā)揮其價值和效益。

2.4 污水處理廠管理

校園污水處理廠建成后，為保證其有效運(yùn)行，學(xué)校需要選擇合適的管理方式，將建成的污水處理廠運(yùn)行管理好，發(fā)揮其預(yù)期效益，可以從以下兩方面來考慮：

a.選擇合適的管理模式。目前主要有3種管理模式，分別是由大學(xué)后勤集團(tuán)進(jìn)行管理、委托給專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行管理、由大學(xué)二級學(xué)院進(jìn)行管理[10]。無論選用哪種模式，都要盡可能提高維修管理人員的專業(yè)素質(zhì)，確保污水處理廠的正常運(yùn)行。

b.選擇有效的管理機(jī)制。清華大學(xué)采用獨(dú)立核算策略，以自負(fù)盈虧的政策激勵各部門降低能耗成本。同時將學(xué)校水網(wǎng)和水務(wù)管理部門作為獨(dú)立核算單位，并在污水處理站和管網(wǎng)改造后，實(shí)現(xiàn)了盈虧平衡。

2.5 余熱回收方面

對于高校浴室的盥洗用水，若直接排入污水管道，會增加受納水體的溫度，故可以考慮利用水源熱泵技術(shù)，不僅能避免對水體造成熱污染，而且能回收這部分低品位熱能，以減少資源和能源的浪費(fèi)。內(nèi)蒙古財經(jīng)大學(xué)的洗浴中心，將洗浴污水余熱回收系統(tǒng)、太陽能集熱系統(tǒng)和沸水燃?xì)鈾C(jī)組加熱系統(tǒng)有機(jī)組合在一起，提供洗浴用水，大大提高了能源的利用率[11]。

2.6 水質(zhì)評價

可定期請專業(yè)的水質(zhì)檢測公司或?qū)W校環(huán)境專業(yè)的老師和學(xué)生對污水處理廠的進(jìn)水、出水水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測并評價，既可以保證污水處理廠的有效運(yùn)行，又能規(guī)避中水回用帶來的環(huán)境風(fēng)險。對于不符合標(biāo)準(zhǔn)的出水，需要分析原因并找到解決措施。不合標(biāo)準(zhǔn)的再生水，在噴灑道路或綠化帶時接觸人體皮膚或進(jìn)入呼吸道，一些病毒細(xì)菌可能會對人體造成危害，故只有再生水水質(zhì)滿足相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，才能進(jìn)行回用。

3 污水處理廠運(yùn)行規(guī)則研究

高校還需充分考慮自身的需求，針對自身特點(diǎn)，制定與之相符的污水處理廠運(yùn)行規(guī)則：

a.考慮對于實(shí)驗(yàn)室廢水的處理方式。根據(jù)調(diào)查，部分理工類大學(xué)會定期請專門的公司來回收實(shí)驗(yàn)室廢水，或者有專門的實(shí)驗(yàn)員進(jìn)行廢液處理和沉淀回收。每個學(xué)校應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)室類型、實(shí)驗(yàn)頻率、實(shí)驗(yàn)廢水類型等，選擇合適的處理方式，并強(qiáng)化同學(xué)回收廢液的意識，避免實(shí)驗(yàn)廢水直排所帶來的不可挽回的環(huán)境污染。如清華大學(xué)購入管道閘閥截留，用以處理微電子所實(shí)驗(yàn)廢水。

b.研究學(xué)校自身的用水規(guī)律。雖然高校用水極具規(guī)律性，但是在初期設(shè)計(jì)階段，需要針對自身情況進(jìn)行科學(xué)的水量平衡計(jì)算。如北京工業(yè)大學(xué)是一所市屬高校，只有少量外地生源，周末用水量驟減，故并非像一般高校周末用水量略高于平時[12]。

c.考慮所處地區(qū)的氣候特點(diǎn)。北方寒冷地區(qū)，冬天受低溫影響，生物膜活性受到限制，污染物的削減率明顯降低，故可將污水處理站設(shè)計(jì)為地下式，保溫效果好，同時減少占地面積。昆明四季如春，年內(nèi)用水量變化較其他地區(qū)更平緩。

d.對于自然地理?xiàng)l件相似的高校，可加強(qiáng)交流，相互借鑒其污水處理廠的成功案例，或一起研究存在的共性問題。

4 結(jié) 語

根據(jù)教育部統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截至2013年，全國共有2491所普通高等學(xué)校。隨著高校擴(kuò)招擴(kuò)建，其規(guī)模還會進(jìn)一步擴(kuò)大，故在高校中建設(shè)污水處理廠和中水回用是必然的選擇。根據(jù)文獻(xiàn)調(diào)研，本文對全國范圍內(nèi)高校建設(shè)污水處理廠的情況進(jìn)行了分析。在此基礎(chǔ)上，從經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、污水處理系統(tǒng)等方面進(jìn)行了總結(jié)，希望能夠促進(jìn)污水處理廠的普及與發(fā)展。建議應(yīng)將污水處理和中水回用作為一個有機(jī)系統(tǒng)，考慮水污染、水回用、水安全、資源化的多重目標(biāo)；同時盡可能以最低的能耗來減少環(huán)境污染，并且盡可能地減少化學(xué)品，采用不造成二次污染的清潔能源。高校重視污水處理廠的建設(shè)和正常運(yùn)行，才能充分的發(fā)揮污水處理廠的作用，進(jìn)而更大程度地緩解城市水資源短缺的緊張局面。