我國高校中水回用現狀調查研究

(華北電力大學可再生能源學院，北京 102206)

隨著中國教育的蓬勃發展，高等院校的數量、規模不斷增長，在校就讀人數也與日俱增。據2017年統計，全國范圍內普通高等院校共有2631所，就讀學生人數高達3779萬人[1]。而且全國大學生人均水耗是全國居民人均水耗的2倍[2]，高校學生人均用水量為100L/(人·d)，消耗清潔水源410萬m3/d[3]。由此可見，高校日用水量大，是城市市政管網中供水占比較大的部分。所以在高校開展中水回用工程是促進污水資源化利用，發展生態校園、可持續校園的有力措施。而且由于高校用水結構的獨特性，高校中水回用工程具有明顯的優勢，如高校污水來源穩定，水質較好，處理流程更為簡單，實行比較方便，回用率相對較高等。

高校中水回用工程除了產生環境效益，還將產生社會效益、經濟效益，具有推廣的價值。首先，在環境效益方面，中水回用工程提高了有限淡水資源的使用效益，有利于解決城市水資源短缺、供需不平衡的問題，同時減少了污水排放量和污染物排放總量。其次，在社會效益方面，高校中水回用減輕了城市水環境的污染，分擔了污水處理廠和市政給排水系統的工作。同時，高校中水處理站也可以作為大學生教學參觀區域，使更多人了解中水回用，有利于其推廣。最后，在經濟效益方面，回用1m3中水意味著節約了1m3清潔水資源，與此同時減少了近1m3廢水的排出，這2m3的上下水維護的費用就是產生的效益[4]。

1 高校用水結構及特點

1.1 高校用水結構構成

用水結構即用水戶的用水構成情況，一般用各類用水量占總用水量的百分比來表示。由于校園用水群體的獨特性，用水結構也比較特殊。校園用水主要集中在公寓樓、浴室、食堂、教學區、校園內林草綠化以及人工河湖等場所，據統計，高?？傆盟康?0%～80%是生活用水，其中學生用于盥洗、洗衣、沐浴的水量約占生活用水的50%[5]，所以高校污水大致分為學生及教職工的生活污水和教學區域的實驗廢水兩類。

1.2 高校用排水特點

高校用水的主體是在校學生，其用水是否浪費完全依賴于學生的節水意識。由調查所知，目前高校中浪費水的現象遠比城市一般家庭嚴重[6]。因為家庭用水多意味著上繳的水費多，人們考慮到經濟情況，就會節約用水，污水排放量就會相應減少。相反，學校用水均由學校補貼，學生不用上繳水費。在沒有經濟束縛下，學生用水就會少了些顧慮，再加上少有因水資源短缺出現學校供水不足的情況，所以學生缺乏節水意識，以致水資源浪費現象嚴重，污水排放量大。

高校排放污水與城鎮污水不同，高校人口密集，所處范圍集中，故污水排放有以下幾個特點：

a.排放集中，量大，利于回收。

b.排放來源固定，水質較好，水中成分比較穩定，污染程度較低，可生化性較好。其中盥洗、沐浴、洗衣所產生的污水，水質較好，處理流程簡單，處理效益高、成本低，是主要的優質中水源。

c.高校生活污水排放具有明顯的間歇性，排放量大致集中在早上起床和晚上洗漱沐浴的用水高峰時段，其他時段相對減少，在寒暑假放假期間，污水排放也相應減少。

d.實驗廢水成分復雜，需進行特殊的預處理才能排放。

2 高校中水回用現狀

2.1 中水及中水回用系統

“中水”一詞來源于日本，因為日本的中水回用系統被稱作“中水道”，傳到我國污水處理后回用的水被稱作“中水”。所謂的中水，是指其水質介于供給的清潔水(即為上水)和排入管道中的污水(即為下水)之間。中水有別于其他水源的特點是其“產量”在一年內相對穩定，因為它的來源不依賴降雨，而是依賴于人們的用水量，故中水可看作能提高供水可靠性的獨立水源[7]。中水回用技術是將收集的污水集中處理后，變成在一定范圍內可重復利用的非飲用的雜用水，其水質應根據不同的使用方向而達到相符合的水質標準，詳見《再生水水質標準》(SL 368—2006)。中水可應用于工業、農業、環境、生活雜用水等方面，以達到節約用水、促進水資源循環利用的目的。

中水回用系統要求在供水管網中擁有兩套獨立的供水系統，一套供給飲用水，一套供給非飲用的雜用水，實現飲用水和雜用水的分質、分流，滿足優質優用、低質低用的要求，以達到緩解城市用水緊缺的目的。中水回用系統由中水處理站和中水管網系統組成。中水處理站的作用是利用一系列處理工藝將收集的污水進行處理，使其水質達到規定標準，變成可再次利用的中水。中水管網系統包括中水原水管網系統和中水供水管網系統[8]。中水原水管網系統位于中水處理站之前，主要作用是收集污水，其布設、管網水力設計與排水系統相同。中水供水管網系統供給中水，應避免與飲用水供水系統產生交叉，其布設、管網水力設計與供水系統相同。

2.2 高校中水回用規模及工藝

建立中水回用工程的高校主要分布在我國北方缺水地區，南方比較少[9]，中水回用工程的情況根據不同學校而有所差異。本文調研了北京、陜西、山東、遼寧、山西、江蘇和福建等城市高校中水回用規模及工藝，具體信息見表1。

表1 全國部分高校中水回用工程的工藝及規模情況

由表1可知，目前高校中水的原水多以洗浴、沖廁的下水為主，處理工藝以膜技術為主，兼有生物接觸氧化法等，使用規模相差較大，多者可達7500m3/d，少的僅有100m3/d。

北京市：北京師范大學中水處理站于2003年成為北京高校的中水示范基地，建成后一直滿負荷運行，其處理流程為物化預處理→生物處理→過濾→消毒(兩級生物接觸氧化法)，中水產量為600m3/d，最大小時處理量為40m3[10]。北京理工大學(中關村校區)中水處理站處理規模為450m3/d，日來水量包括300～350m3公共浴室廢水和100～150m3宿舍回流洗浴用水[11]，該中水站因靠近學生宿舍，故對廢氣和噪聲做了防護處理。北方工業大學現有2個中水處理站，全天候工作的中水站只有1個，位于校園東側，目前，該中水站全年運行，產出的中水用于校園南部區域[12]。華北電力大學(北京校區)為緩解用水壓力，建立了東、西兩座中水處理站，其中西區中水站建于2008年，設計處理規模500m3/d，運行后實際處理規模約200m3/d；東區中水站于2010年建成，設計處理規模1500m3/d，實際處理規模約800m3/d，且24小時運行。

陜西?。何靼卜g學院中水處理流程為消毒接觸池→管道混合器→旋流澄清池→重力無閥濾池→中水水箱→泵提升使用[13]，處理流程簡單，部分中水還會經過三級深度處理。西安思源學院中水回用率可達100%[9]，中水采用分質回用，經A2O技術處理的一般中水用于道路沖洗和校園綠化，經MBR技術處理的優質中水用于沖廁和人工水體的補充。

山東省：山東師范大學中水處理采用生物接觸氧化+二氧化氯消毒工藝[15]，運行成本低，處理效果好。山東建筑大學(新校區)中水處理采用了以生物接觸氧化法為主的工藝(具體為厭氧酸化+接觸氧化+深度處理)[16]，處理效果好，運行穩定。

遼寧?。捍筮B東軟學生公寓(可容納2800人)中水處理站設計中水處理規模80m3/d[18]，原水來源于混合污水(包括學生盥洗、洗衣、沐浴的廢水，沖廁污水，糞池污水)。

福建?。焊＝ㄞr林大學采用“分區前置污水處理法”，即將校園分區進行污水處理。除去損耗，每年可利用中水量超過50000m3[21]。

3 城市中水回用與高校中水回用的比較

3.1 原水來源和出水用途的比較

高校中水回用的原水主要來源于校園內公共浴室的洗浴廢水和居住區的盥洗廢水，屬于優質雜排水。而高校出水回用比較單一，主要用于沖廁、道路噴灑、校園綠化、補充校園人工水體等。

城市中水回用范圍廣，涉及行業眾多，出水可應用于工業、農業、城市生活及其他方面。在工業方面，到2017年工業用水量占全國用水量的21.1%[22]，其中用于冷卻循環的水量占工業用水的60.0%～80.0%，由于中水水質滿足冷卻循環水的要求，所以中水可大量用于工業。中水用于工業時應著重考慮病原體的存在、分配系統中的沉積和堵塞、與飲用水供應可能交叉的危險等問題[23]。在農業方面，中水用于農業灌溉有以下幾方面的優勢：

a.既保證了農作物在各個生長階段的需水量，又節約了清潔水資源。

b.中水中的營養物質可以作為土壤改良劑，減少合成肥料的使用。

c.由于泥沙的過濾作用，中水灌溉后經過滲透，對地下水含水層進行了優質水的補給[24]。但中水灌溉也存在以下風險：人類病原體感染、土壤鹽漬化、各種再生水污染物對地下水水質的降解等[25]。由此可看出，中水可替代清潔水灌溉，但是在灌溉之前需要對此進行風險管理。

在城市生活方面，可用于高耗水但對水質要求不高的方面，如城市綠化、消防、景觀用水、道路噴灑、洗車等。在其他方面可用于回灌地下水，以補充地下含水層的水量，避免因過度開發地下水而造成的各種環境地質問題[26]。考慮到經濟和社會效益，中水在達到相應的水質標準后，優先考慮運用到城市景觀、環境和工業冷卻等方面[27]。例如：北京高碑店污水處理廠的中水主要用于河流湖泊的補給(如通惠河)、道路噴灑、城市綠化、熱電廠冷卻循環。位于青島市海泊河的污水處理廠的中水主要用于市政綠化、生活雜用和工業冷卻[28]，極大地改善了周邊的水環境。

3.2 中水回用方式的比較

目前我國中水回用主要有集中回用和分散回用兩種方式，不同之處表現在污水收集范圍、中水處理的集中性、中水供應范圍3個方面。集中回用是建立污水收集范圍為整個城區的污水處理廠，對污水進行大規模集中處理，達到再生利用的標準。在一些遠離城區污水處理廠的地方，考慮到布設管道、長距離輸水之后中水品質下降、能耗損失等問題，將偏遠地區污水集中到城區處理廠進行回用的方案明顯不具備可行性。因此在這種情況下，采用分散回用的方式，建立獨立的小型污水處理廠，進行小范圍的中水回用[29]。高校中水回用大都屬于分散回用，原水來源于校區，中水又回用于校區，區域較小，便于學校自行管理。相較于集中回用，分散回用具有節約布設管道費用，降低遠距離輸水的能耗損失等優勢，但增加了污水收集和污水處理設施的費用。城市中水回用要根據城市的用水分布、地形、經濟等情況，選擇比較適宜的方式。集中回用方式比較適合具備污水處理能力的小城鎮和對用水、污水回用有宏觀規劃的新建城市。管轄范圍較大，中水不便于統一收集和處理的城市可以采用集中回用和分散回用相結合的方式。

4 結 語

總體來說，高校中水回用工程應考慮各高校的具體情況，選擇相適宜的處理工藝和處理設備，既要滿足水質、水量要求，又要經濟合理，才能真正達到污水回用的目的。中水回用技術雖已在國內部分高校得到應用，但高校的污水管網系統遠不如城市的污水管網系統發達，所以城市對水資源進行整體規劃時，應將高校中水回用工程納入考慮范圍，使其與城市污水處理系統共同發揮作用，促進城市對水資源的統一管理，實現城市水資源可持續高效利用的目標。