城市節(jié)水途徑和方法

于 潔，趙 巖

1.東營市自來水公司 ，山東東營 257091 2.東營市水利局， 山東東營 257091

0 引言

雖然我國水資源總量排在世界第四，但人均擁有量只排在109 位，僅為世界人均值的四分之一。我國有300 多個城市缺水，其中108 個城市嚴(yán)重缺水。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)化逐漸升高，城市供水的任務(wù)日益艱巨，供需水量不平衡的矛盾越來越突出。針對這一現(xiàn)狀，近年來，國家大力提倡節(jié)水型社會，號召各行業(yè)愛水節(jié)水，規(guī)范用水準(zhǔn)則，落實(shí)推動切實(shí)可行節(jié)水方案，城市節(jié)水取得明顯成效。本文對城市節(jié)水途徑和方法進(jìn)行探討并以濟(jì)南市節(jié)水規(guī)劃為例進(jìn)行分析。

1 城市工業(yè)節(jié)水

我國工業(yè)化進(jìn)程在“十二五”期間將繼續(xù)保持飛速發(fā)展勢頭，這意味著對水質(zhì)和水量的要求都將提高。合理有效的利用工業(yè)用水是緩解水量緊張最有效的方法[1，2]。

1.1 循環(huán)冷卻水

工業(yè)冷卻水占工業(yè)生產(chǎn)用水總量的70%～80%，合理利用冷卻水將大大提高工業(yè)用水的效率，從根本上實(shí)現(xiàn)節(jié)水。節(jié)約工業(yè)用水的方法有很多，最有效的是循環(huán)利用冷卻水。發(fā)達(dá)國家對于冷卻水的利用率比較高，可以達(dá)到75%左右，我國對冷卻水利用率低，只有30%～40%。采用合理的節(jié)水途徑和方法，我國冷卻水利用率提高還有很大空間，可以考慮采取以下幾種方法提高循環(huán)冷卻水利用率。

1.1.1 直流水系統(tǒng)改進(jìn)成循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)將系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水，經(jīng)適當(dāng)處理后重復(fù)使用，不補(bǔ)充或少量補(bǔ)充新鮮水，不排放或少排放廢水，提高了水量利用率的同時減少能量損耗，提高了熱交換裝置的熱利用效率，避免了熱污染。

1.1.2 選用高效的冷卻構(gòu)筑物

冷卻構(gòu)筑物類型的選取關(guān)系到整個冷卻系統(tǒng)的費(fèi)用，節(jié)水效率，成本控制和環(huán)境保護(hù)等多方面的問題。應(yīng)該根據(jù)生產(chǎn)工藝和地理?xiàng)l件因地制宜的選取最優(yōu)的冷卻構(gòu)筑物。例如，火電廠的冷卻塔通常做成雙曲線形。這是因?yàn)殡p曲線設(shè)計使構(gòu)筑物底部有最大的圓周，使冷空氣最大限度地進(jìn)入冷卻塔，冷空氣到達(dá)最細(xì)部位時，接觸熱水，由于管徑變小，空氣流速加快，快速帶走熱水中的熱量。此外，由于管徑變小，冷空氣的體積也受到壓縮，故壓力也增大，流體的含熱能力也隨之增加，于是在細(xì)腰部冷空氣可以最大限度的吸收熱水的熱量從而使熱水冷卻。到了最上部，管徑再次擴(kuò)大，已攜帶了大量熱量的空氣由于流速減慢，壓力減小，將所含的熱量最大程度釋放。

1.1.3 采用密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的循環(huán)水經(jīng)由泵輸送到水冷器中，冷卻熱工藝介質(zhì)，冷卻水的熱水通過二次換熱，在另外的換熱器，或稱二次冷卻器中被其他介質(zhì)間接冷卻變?yōu)槔渌俜祷匮h(huán)系統(tǒng)使用。封閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)采用封閉式冷卻設(shè)備，循環(huán)水在管中流動，管外通常用風(fēng)散熱，不影響循環(huán)水水質(zhì)。密閉式冷卻水系統(tǒng)可以大幅度提高水利用率[3]。

1.2 工藝節(jié)水

通過改革生產(chǎn)方法，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提升生產(chǎn)設(shè)備的方式達(dá)到節(jié)水的目的工藝稱為工藝節(jié)水。工藝節(jié)水可以從根源上減少用水量，降低能源消耗，同時可以將相應(yīng)的環(huán)境污染控制在環(huán)境容量可以接受的范圍內(nèi)。在水資源極其寶貴的今天，工藝節(jié)水將會越來越受到重視[4]。

1.2.1 工藝改進(jìn)節(jié)水

生產(chǎn)過程中合理的工藝改進(jìn)可以使用水量有效減少。太原平板玻璃廠通過改造氮?dú)鈨艋鞅赝馓?，年?jié)水10 萬噸。部分發(fā)電廠通過采用靜電除塵和干粉回收系統(tǒng)去除粉塵，替代傳統(tǒng)的用水除塵辦法，成功節(jié)約了用水量。工業(yè)上產(chǎn)上具有節(jié)水作用的工藝還有很多，節(jié)水型印染工藝通過低給液染整、冷軋堆工藝、泡沫染整、微博染色等工藝提高水利用率。節(jié)水型制革生產(chǎn)工藝通過轉(zhuǎn)鼓快進(jìn)工藝、酶脫毛工藝、常溫少浴染色工藝等提高節(jié)約用水。

1.2.2 洗滌過程節(jié)水

在工業(yè)生產(chǎn)過程中要對零件進(jìn)行洗滌以達(dá)到生產(chǎn)要求。有時為了生產(chǎn)質(zhì)量需對零件進(jìn)行重復(fù)洗滌，增加了用水量。從水量重復(fù)利用角度，洗滌方式通常有兩種，可重復(fù)洗滌方式和不可重復(fù)洗滌方式。前者指在洗滌完一批零件后不排放，收集起來再進(jìn)行下一次洗滌，當(dāng)收集到一定量的水后進(jìn)行適當(dāng)處理排放。后者指一次洗滌完畢直接排放。顯然，重復(fù)利用的洗滌方式更加節(jié)水環(huán)保。

2 城市生活節(jié)水

城市生活用水包括居民用水，公共建筑用水，市政用水，景觀園林澆灌用水和消防用水等。城市生活用水與居民生活與利益密切相關(guān)，與城市工業(yè)用水不同，生活用水有自己的特點(diǎn)：用水過程屬于私人行為；水價相對便宜，沒有從經(jīng)濟(jì)上引起百姓的重視；生活用水隨季節(jié)等因素變化具有隨機(jī)性，難以把握，只能宏觀調(diào)控。實(shí)現(xiàn)城市生活節(jié)水可以從觀念上對市民進(jìn)行教育，加強(qiáng)普及節(jié)水觀念。此外，充分發(fā)揮水費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)這一經(jīng)濟(jì)杠桿的核心作用，把節(jié)水和人民生活經(jīng)濟(jì)利益直接掛鉤，強(qiáng)化節(jié)水意識。大力發(fā)展回用水和節(jié)水器具的推廣應(yīng)用也是城市生活節(jié)水有效的舉措[5]。

2.1 發(fā)展回用水

提高城市水資源利用效率的一個有效方法是污水回用。污水回用還可以增加經(jīng)濟(jì)效益，減輕環(huán)境污染和水處理設(shè)施負(fù)荷。與長距離管線引水的投資費(fèi)用相比，污水回用改造所需的投資和維護(hù)費(fèi)用將減少開支。排污收費(fèi)和回用水帶來的經(jīng)濟(jì)收益可以用于污水處理工藝的改進(jìn)和升級，在減輕環(huán)境污染和保護(hù)水源水安全的前提下，增加財政收入。

2.2 推廣應(yīng)用節(jié)水器具

節(jié)水器具可以有效提高水利用效果，減少甚至避免水浪費(fèi)的現(xiàn)象。開發(fā)并推廣應(yīng)用節(jié)水器具在生活節(jié)水方面有重要的作用。有報道指出，家庭用水的40%～50%用于便器和淋浴用水。由于滲漏和不良用水習(xí)慣導(dǎo)致的水浪費(fèi)現(xiàn)象比較嚴(yán)重。采用節(jié)水型便器和噴頭可以減少水量浪費(fèi)，緩解用水壓力。節(jié)水器具還能減少城市生活污水排放，將水體污染和處理成本控制在最低范圍內(nèi)。針對水源不足和污水處理量日漸增大的難題，紐約市為市民發(fā)放補(bǔ)貼，鼓勵市民更換節(jié)水型便器。經(jīng)過3 年時間的推廣，共更換大涌水量便器130 萬套，節(jié)水量34 萬噸/天，相當(dāng)于紐約全市用水的7%。節(jié)水器具的推廣和應(yīng)用將帶來巨大的社會和經(jīng)濟(jì)利益。

2.3 宣傳教育強(qiáng)化節(jié)水意識

節(jié)水宣傳教育可以強(qiáng)化群眾節(jié)水觀念，改善不良用水習(xí)慣，具有不同于節(jié)水的技術(shù)手段、經(jīng)濟(jì)手段的特殊管理作用。節(jié)水宣傳教育可以潛移默化的影響改變居民用水習(xí)慣，從根本上減少用水浪費(fèi)。

3 濟(jì)南市“十二五”節(jié)水規(guī)劃

根據(jù)濟(jì)南市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平提高對城市節(jié)水的要求，濟(jì)南市規(guī)劃在“十二五”期間從工業(yè)節(jié)水、生活節(jié)水和管網(wǎng)漏失控制三個方面全面進(jìn)行城市節(jié)水[6]。

3.1 工業(yè)節(jié)水

工業(yè)用水是濟(jì)南市用水大戶和污染大戶，從優(yōu)化工藝角度出發(fā)，結(jié)合環(huán)境保護(hù)和節(jié)水節(jié)能，升級改造產(chǎn)品以實(shí)現(xiàn)全面節(jié)水的目標(biāo)。濟(jì)南市高耗水的工業(yè)主要集中在鋼鐵行業(yè)、火力發(fā)電、石油化工和啤酒行業(yè)?！笆濉逼陂g擬針對該類行業(yè)積極推廣節(jié)水工藝改造。

針對火電廠，對現(xiàn)有300MW 機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行改造。把換熱系統(tǒng)的銅管換成不銹鋼管，并采用水質(zhì)凈化三場的再生水作為循環(huán)冷卻水，該項(xiàng)改造可使單位發(fā)電量取水量降至25立方米/萬千瓦時；石油化工行業(yè)通過節(jié)水型煉油生產(chǎn)工藝與設(shè)備的改造，提高冷卻水濃縮倍數(shù)，采用市政再生水、雨水等非傳統(tǒng)水源，提高鍋爐蒸汽水會用率等方法實(shí)現(xiàn)節(jié)水；在鋼鐵工業(yè)方面，計劃提高濟(jì)鋼綜合污水廠的消化能力，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)生活地下水“零”提取和“零污染排放”，噸鋼取水量到2015 年達(dá)到3.0m3；啤酒工業(yè)主要集中在青島啤酒濟(jì)南有限公司，該單位將把工作重點(diǎn)放在提高用水重復(fù)利用上，進(jìn)一步提高行業(yè)用水水平，擬計劃到2015 年單位產(chǎn)品取水量降低到4.7 立方米/千升。

3.2 生活節(jié)水

濟(jì)南市在“十二五”期間對生活節(jié)水的目標(biāo)是推廣節(jié)水型器具，加大利用非傳統(tǒng)水源，推行實(shí)施階梯水價，加強(qiáng)特種行業(yè)水資源管理。

3.3 管網(wǎng)漏失控制

管網(wǎng)漏失是水量浪費(fèi)的重要來源，加強(qiáng)檢漏，嚴(yán)格管理是降低管網(wǎng)漏失切實(shí)可行的辦法。具體的措施有：加強(qiáng)供水管網(wǎng)管理，采用流量計、水表等定量設(shè)備，完善管理制度；加強(qiáng)管網(wǎng)檢漏，通過壓力控制，流量控制及時發(fā)現(xiàn)漏水事故，及時上報及時解決；供水設(shè)施改造，“十二五”期間，濟(jì)南市擬擴(kuò)建4 座加壓站并對400 余座二次加壓設(shè)備進(jìn)行改造。

4 結(jié)論

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)飛速發(fā)展，城市需水量不斷增大。實(shí)現(xiàn)城市節(jié)水是緩解供水不平衡最有效可行的辦法。只要注重管理，因地制宜改造升級節(jié)水工藝，城市節(jié)水的前途是非常光明的。

[1]李欣，郭合軍.城市節(jié)水面臨問題與節(jié)水途徑[J].黑龍江水利科技，2012(40).

[2]鄭亞娟.淺析城市節(jié)水及其途徑[J].水利工程，2012(6).

[3]李曉燕.淺析工業(yè)節(jié)水途徑[J].山西建筑，2005， 31(8).

[4]嚴(yán)力云，沈丹.強(qiáng)化城市節(jié)水管理工作的探討[J].城鎮(zhèn)供水，2011.

[5]成亦平.我國城市節(jié)水途徑的探討[J].工程設(shè)計與研究，2003.

[6]胡寶林，張貢意.濟(jì)南市“十二五”城市節(jié)水重點(diǎn)工作分析[J].城鎮(zhèn)供水，2011.