精品校園循環(huán)水再利用系統(tǒng)可行性分析報(bào)告

1、建立校園循環(huán)水系統(tǒng)的可行性分析Feasibility Analysis on establishing campus water circulating system張毅 王斌蘇州高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 江蘇蘇州 215009摘要：文章主要研究了學(xué)校在循環(huán)水使用方面的實(shí)踐和探索，包括實(shí)例分析、資金預(yù)測(cè)和工況設(shè)計(jì)等具體細(xì)節(jié)。關(guān)鍵詞：校園循環(huán)水系統(tǒng) 廁所沖刷系統(tǒng) 綠化澆灌系統(tǒng) 循環(huán)水水箱水資源短缺是困擾經(jīng)濟(jì)發(fā)展的世界性難題，從水資源分配的總量來看，我國(guó)排名在前，但人均占有量卻十分有限；因此，提倡節(jié)約用水、保護(hù)水資源和加強(qiáng)循環(huán)水的利用，是緩解水資源短缺矛盾的基本策略。學(xué)校是人員集中活動(dòng)的地方，全年生活用水

2、的總量相當(dāng)大，強(qiáng)調(diào)節(jié)約用水，有利于弘揚(yáng)節(jié)能環(huán)保的社會(huì)意義。為了更好地利用自然資源，充分挖掘水資源的重復(fù)使用價(jià)值，本文將著重研究循環(huán)水系統(tǒng)在校園日常運(yùn)作中推廣使用的可行性。一、校園循環(huán)水系統(tǒng)的基本特點(diǎn)和開發(fā)價(jià)值學(xué)校的生活、工作等日常用水主要集中在廁所沖刷、宿舍起居和綠化澆灌等基本環(huán)節(jié)。所謂的對(duì)水資源的循環(huán)利用，主要是將可能收集起來的水量為廁所沖刷系統(tǒng)和綠化澆灌系統(tǒng)提供部分或全部補(bǔ)給（如圖1所示）。圖1 校園循環(huán)水系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)途徑我國(guó)東南沿海地區(qū)的水資源本來比較充足，然而，地區(qū)工業(yè)化的快速發(fā)展使得實(shí)際可以利用的資源日益衰減。以蘇州地區(qū)為例，地處水鄉(xiāng)，大小河道分布廣泛，年平均降水量在1000毫米以上，

3、降水最多的6月份月降水量在160毫米以上，降水最少的12月份月降水量也在35毫米以上。事實(shí)上，無(wú)論是自然河道，還是人工景觀河，能夠保證常年不斷流、不缺水，為開發(fā)利用循環(huán)水提供了資源保障。以下是針對(duì)該地區(qū)中等以上規(guī)模的職業(yè)學(xué)校在全面實(shí)行循環(huán)水節(jié)能改造后的統(tǒng)計(jì)推算表（如表1所示）：循環(huán)水節(jié)能改造項(xiàng)目績(jī)效預(yù)算（10年運(yùn)作周期）師生數(shù)量單位日均用水個(gè)人日均用水個(gè)人日均目標(biāo)用水年節(jié)約用水年節(jié)約水費(fèi)年均運(yùn)作支出年節(jié)約資金10000人500噸005噸003噸40000噸約10萬(wàn)5萬(wàn)5萬(wàn)5000人250噸005噸003噸20000噸約5萬(wàn)25萬(wàn)25萬(wàn)3000人150噸005噸003噸12000噸約3萬(wàn)15萬(wàn)1

4、5萬(wàn)表1 循環(huán)水節(jié)能改造的基本指標(biāo)統(tǒng)計(jì)測(cè)算條件如下： 學(xué)校已普及使用節(jié)水龍頭和部分使用自動(dòng)感應(yīng)沖刷設(shè)備，但對(duì)生活用水的使用不設(shè)限制； 在校生與住宿生按1：1標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，年工作日按200天計(jì)算，假期維修保養(yǎng)用水情況暫不作統(tǒng)計(jì)； 不考慮地下管網(wǎng)的滲漏，不考慮人為用水過程中的浪費(fèi)行為，水費(fèi)按目前2.7元/噸標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，暫不考慮日后漲價(jià)因素； 循環(huán)水系統(tǒng)的有效運(yùn)行周期設(shè)定為10年，節(jié)能改造設(shè)備綜合成本的回收周期不超過5年； 循環(huán)水節(jié)能改造范圍至少包括廁所沖刷系統(tǒng)和綠化澆灌系統(tǒng)的主體部分； 表中“年均節(jié)約支出”是按基本的循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)水效能的計(jì)算結(jié)果，實(shí)際上通過加強(qiáng)技術(shù)控制，完全能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)水利用率的再提高和

5、各項(xiàng)成本支出的進(jìn)一步減少；二、校園循環(huán)水系統(tǒng)的主要建設(shè)途徑1、利用校園內(nèi)景觀河的蓄水儲(chǔ)量，為廁所沖刷系統(tǒng)和綠化澆灌系統(tǒng)進(jìn)行水源補(bǔ)充。河水能調(diào)節(jié)環(huán)境的生態(tài)指標(biāo)，在校園規(guī)劃設(shè)計(jì)過程中，都會(huì)考慮配置人工河或人工湖等親水景觀工程。這些位于地平標(biāo)高以下的景觀河通常能夠收納足量的雨水等地表徑流水，在南方雨水相對(duì)充足地區(qū)，完全可以保證常年蓄水充分而不會(huì)溢出。下面是蘇州高等職業(yè)技術(shù)學(xué)?；诰坝^河水源的水循環(huán)系統(tǒng)的實(shí)例分析（如表2所示）：循環(huán)水節(jié)能改造項(xiàng)目循環(huán)水源有效容積受用對(duì)象A受用范圍受用對(duì)象B受用范圍景觀河>100m³主體教學(xué)樓1-4層廁所周邊綠化1000表2 循環(huán)水節(jié)能改造的實(shí)例系統(tǒng)使用

6、情況分析： 景觀河完全依賴雨水積累和地表徑流水的匯集，常年維持正常水位； 廁所沖刷系統(tǒng)采用2.2KW供水泵，10噸蓄水箱，按每天使用一箱水計(jì)算，耗電量不到1度，折算成每噸水的電費(fèi)成本約5分錢； 完全滿足了周邊綠化區(qū)澆灌用水的需求； 促進(jìn)了景觀河水源的自然更新，保證了水資源的質(zhì)量； 由于商品供水壓力不足，以往頂層供水困難的局面得到了有效緩和；2、利用校園周邊自然河道的水資源，為廁所沖刷系統(tǒng)和綠化澆灌系統(tǒng)進(jìn)行水源補(bǔ)給。如果學(xué)校周邊緊挨著河道，并且河水質(zhì)量穩(wěn)定，只需通過簡(jiǎn)單的過濾處理后，就可以直接將河水作為循環(huán)水系統(tǒng)的供水源。當(dāng)外圍河道水源質(zhì)量不能達(dá)標(biāo)時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮在緊貼河道的校園內(nèi)側(cè)建立適當(dāng)規(guī)模的過

7、濾蓄水池，并再次為廁所沖刷系統(tǒng)和綠化澆灌系統(tǒng)提供水源保障。3、回收處理地下排水系統(tǒng)的廢水，經(jīng)暫存處理后，為綠化系統(tǒng)提供澆灌水源。在校園規(guī)劃建設(shè)的過程中，都會(huì)優(yōu)化內(nèi)在的給排水系統(tǒng)，從水平衡的角度來分析考慮，一個(gè)單位如果有幾百噸的日均用水量，也必然會(huì)有相應(yīng)數(shù)量的廢水向外排出；因此，可以考慮在校區(qū)的排水總出口處，增設(shè)一定規(guī)模的蓄水池，經(jīng)過適當(dāng)?shù)倪^濾后，進(jìn)一步作為綠化澆灌系統(tǒng)的水源。三、校園循環(huán)水系統(tǒng)的備選方案1、利用屋頂雨水的潛在容量，收納后直接為廁所沖刷系統(tǒng)提供水源補(bǔ)充。學(xué)校的教學(xué)樓等主體建筑的樓頂面積都有一定規(guī)模，可以考慮將原來的雨水管道直接引入專門的蓄水池，以獲得較高質(zhì)量的循環(huán)水水源。2、利用

8、專用管道收集部分盥洗設(shè)備的排水，再次為廁所沖刷系統(tǒng)提供水源補(bǔ)充。針對(duì)宿舍等集中用水量特別大的場(chǎng)所，如果能夠采取技術(shù)手段將洗滌用水與廁所沖刷系統(tǒng)的排水口相互分離；那么，收集再利用的可行性就會(huì)明顯提升。以上兩個(gè)備選方案都是針對(duì)局部樓宇的循環(huán)水系統(tǒng)來設(shè)計(jì)的，通常需要在地面建造小規(guī)模的專用蓄水池，特別適用于無(wú)條件組建大型水循環(huán)系統(tǒng)的校區(qū)。四、校園循環(huán)水系統(tǒng)的配套建設(shè)和技術(shù)難點(diǎn)1、在主體建筑樓的樓頂增設(shè)耐用的輕型蓄水箱。水循環(huán)系統(tǒng)的特點(diǎn)決定了系統(tǒng)內(nèi)的水源保存和使用渠道都必須獨(dú)立配置，不能夠出現(xiàn)與原商品供水共用管道或水箱的情況。在增設(shè)循環(huán)水水箱的過程中，要充分考慮建筑的承受能力，一般情況下應(yīng)堅(jiān)持宜小不宜大

9、的原則，優(yōu)先采用輕型的防銹材料的小型水箱，容量不足時(shí)可以考慮將多只設(shè)備并聯(lián)使用。2、利用電子控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)循環(huán)水傳輸和使用環(huán)節(jié)中的自動(dòng)控制。循環(huán)水的使用涉及到兩個(gè)以上系統(tǒng)的混合運(yùn)行，加上環(huán)保、衛(wèi)生、安全和效率等方面的要求，必須做到不同系統(tǒng)之間的可靠配合；因此，最有效的辦法是運(yùn)用一定的自動(dòng)控制技術(shù)來協(xié)調(diào)各個(gè)分支系統(tǒng)的工作邏輯。 樓頂水箱水位與地面水泵的配合問題；循環(huán)水系統(tǒng)的特點(diǎn)決定了供水過程必須實(shí)現(xiàn)上傳過程中的動(dòng)力輔助，因此配備相應(yīng)功率的水泵單元是必須的。方法一，在屋頂水箱配置機(jī)械式自動(dòng)進(jìn)水裝置，水泵系統(tǒng)選用簡(jiǎn)易的自動(dòng)泵來配合控制。為了延長(zhǎng)使用周期和節(jié)能，水泵單元應(yīng)配置多時(shí)段的定時(shí)器，根據(jù)水泵的

10、泵水能力，白天設(shè)置成多個(gè)工作時(shí)段，晚間不工作。方法二，樓頂水箱安裝普通的水位傳感器，并由傳感器提供的限位信號(hào)來控制水泵的工作周期。浮球式的電子開關(guān)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以根據(jù)水位高低直接控制交流接觸器線圈的通斷狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，缺點(diǎn)是維修周期較短。浮標(biāo)式電子開關(guān)也可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，缺點(diǎn)是安裝不便利。從安全性和可靠性角度來考慮，應(yīng)當(dāng)在傳感器與水泵單元的交流接觸器之間配置低壓的中間繼電器來實(shí)現(xiàn)緩沖處理。方法三，采用純電子傳感器，利用水的阻值變化來傳遞上下限水位的信號(hào)，再經(jīng)過放大處理后逐級(jí)推動(dòng)水泵的自動(dòng)工作。此類自動(dòng)控制設(shè)備通常需要進(jìn)行專門的電子設(shè)計(jì)，優(yōu)點(diǎn)是樓頂傳感器部分在安裝完成后一般不再需要維護(hù)。 河面水

11、位與水泵工作周期的配合問題；為了保證水泵工作在有效模式下，不至于在缺水狀態(tài)下運(yùn)行而損壞，必須在取水源安裝水位檢測(cè)裝置。具體方案可以參照樓頂水箱水位的檢測(cè)技術(shù)，用電子傳感器的方式來采樣驅(qū)動(dòng)。 河面水位與樓頂水箱水位的協(xié)調(diào)問題；水箱傳感器的工作原理是水低啟動(dòng)水高停止，上下有一定的水位差，需要檢測(cè)高低兩個(gè)水位的信號(hào)；而河面?zhèn)鞲衅魇撬邌?dòng)水低停止，只需檢測(cè)低水位狀態(tài)即可。兩者的信號(hào)最終都是加到水泵單元上，只有當(dāng)上下傳感器都給出啟動(dòng)信號(hào)時(shí)才能正常運(yùn)行（如圖2所示）。圖2 河面水位與水箱水位的配合方式 循環(huán)水專用水箱與商品水水箱的配合問題；為了更好地實(shí)現(xiàn)循環(huán)水源與商品水源的分離，從給水管道到排水管道都要

12、求做到相互獨(dú)立，包括廁所沖刷的終端設(shè)備，也應(yīng)該獨(dú)立配置沖刷器具來實(shí)現(xiàn)分離。在一般的使用條件下，兩套系統(tǒng)的工作模式切換不會(huì)太頻繁，完全可以考慮采用人工方式進(jìn)行周期控制。3、利用變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)循環(huán)水傳輸過程中的恒壓控制。目前，變頻恒壓供水技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛運(yùn)用，但一次性的投入成本和維護(hù)成本均比較大，在資金許可而其它條件受限的前提下，也是可以采納的有效方案。比如，在樓頂無(wú)法安裝專用水箱時(shí)，采用水泵變頻系統(tǒng)的恒壓控制技術(shù)，就能在沒有水箱的條件下實(shí)現(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)的整個(gè)工作過程。五、校園循環(huán)水系統(tǒng)使用過程中的注意事項(xiàng)1、循環(huán)水系統(tǒng)的開發(fā)利用只是節(jié)約資源的一種措施，并不能完全取代原有的生活用水供給系統(tǒng)。2、在循環(huán)水開發(fā)利用的過程中，應(yīng)當(dāng)充分考慮與現(xiàn)有給排水設(shè)備的配套問題，避免低效的重復(fù)建設(shè)。3、加強(qiáng)原有供水管網(wǎng)的漏損檢測(cè)，規(guī)避一方面提高了循環(huán)水的利用率，而另一方面忽略了對(duì)商品水的節(jié)能管理。4、為了更好地統(tǒng)計(jì)循環(huán)水系統(tǒng)的使用效率，有必要在每個(gè)系統(tǒng)的水泵控制單元安裝水表和電表，以更好地測(cè)算循環(huán)水的利用率。5、循環(huán)水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以是整體單元，也可以是多個(gè)獨(dú)立的分體單元。設(shè)計(jì)過程中要做好方案和預(yù)算，充分測(cè)算資金的回報(bào)率和設(shè)備使用效率及便利性，不能簡(jiǎn)單地為實(shí)現(xiàn)使用循環(huán)水的目的而盲目投資。通過以上分析，筆者認(rèn)為在水資源相對(duì)豐富的