論中水回用技術(shù)在建筑消防節(jié)能節(jié)水中的應(yīng)用

陳瑋軍

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

關(guān)鍵詞：中水回用；建筑消防；回用技術(shù)

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(xiàn)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(qū)甚至低于最低限，靠本地水已難維系生態(tài)需求。而跨流域調(diào)水不能解決水資源短缺的根本性問題，根據(jù)水利部《全國水資源綜合規(guī)劃》，到2030年，考慮南水北調(diào)因素，沿海地區(qū)年缺水量仍將達到214億立方米。

城市貧水狀況更為嚴峻：據(jù)統(tǒng)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(yè)每年損失達數(shù)千億元。水的回用是環(huán)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(fā)生的嚴重火災(zāi)在事后分析原因發(fā)現(xiàn)，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(yīng)用中水回用具有實際意義。

1 中水水源及其雜用水水質(zhì)

“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(jīng)過相應(yīng)處理后作雜用水，其水質(zhì)指標處于上水和下水之間，故稱作中水，所對應(yīng)的的技術(shù)叫做中水技術(shù)。對于淡水資源相對缺乏，城市供水相對不足的缺水地區(qū)，應(yīng)用中水技術(shù)既能節(jié)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(qū)重點推廣的新技術(shù)、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(yè)污水、醫(yī)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(zhì)標準有：《生活雜用水水質(zhì)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(zhì)標準》（CJ/T95-2000）等。中水作為生活雜用水，其水質(zhì)必須滿足以下基本條件：衛(wèi)生上可靠安全，沒有有害物質(zhì)，其重要的衡量指標有細菌總數(shù)、大腸菌群數(shù)、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(shè)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(shù)

為了將生活污水等處理成為符合中水水質(zhì)標準的水，至少要分三個階段進行處理：首先是預(yù)處理，通過格柵以及調(diào)節(jié)池，去除掉污水中的固體雜質(zhì)和均勻水質(zhì)；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(tǒng)處理技術(shù)包括生物法和物化法。其中，中水回用常規(guī)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(zhì)的要求，所以中水回用需將不同污水處理技術(shù)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(diào)節(jié)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(diào)節(jié)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(diào)節(jié)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(diào)節(jié)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(yīng)器MBR工藝，該工藝是將生物處理與膜分離技術(shù)相結(jié)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(yè)廢水的處理常常應(yīng)用該工藝，MBR工藝在中水回用處理中應(yīng)用也十分廣泛。它的優(yōu)點是出水的水質(zhì)良好，不會產(chǎn)生衛(wèi)生問題，感官性狀佳，同時處理流程簡單、占地少、運行穩(wěn)定、易于管理且適應(yīng)性強，但投資費用相對較高，存在技術(shù)壁壘。由于面臨水質(zhì)標準的提高以及可利用建設(shè)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(guī)模超1萬m3/d的MBR工程投入運行，并出現(xiàn)了近20座超10萬m3/d處理規(guī)模的MBR工程。MBR工藝在我國市政領(lǐng)域中得到越來越廣泛的應(yīng)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(chǔ)上發(fā)展起來的，即在SBR的進水端增加了一個生物選擇器，實現(xiàn)了連續(xù)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(jīng)粗格柵除污機除去大粒徑漂浮物后進入調(diào)節(jié)池，由調(diào)節(jié)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(yīng)池，污水在這里發(fā)生缺氧（攪拌）反應(yīng)，再經(jīng)好氧（曝氣）反應(yīng)除去有機物，隨后經(jīng)硝化、反硝化處理氨氮和磷，最后經(jīng)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(shè)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(tǒng)的運行穩(wěn)定性。

CASS工藝對于降解污染物是推流過程，實現(xiàn)反應(yīng)、沉淀、排水功能，是一個“好氧—缺氧—厭氧”交替反復(fù)運行的過程，具有一定程度的脫氮除磷效果。與傳統(tǒng)的活性污泥法比較，CASS工藝有建設(shè)和運行費用低、有機物去除效果好、出水的水質(zhì)好、管理運行上簡易可靠、污泥產(chǎn)量低、性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點。CASS工藝的設(shè)計參數(shù)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(yōu)越性更加明顯。endprint

3 中水回用在城市建筑消防中的應(yīng)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(yīng)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(wǎng)上設(shè)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(dǎo)致城市消防用水失去可靠的保障，一旦發(fā)生重大火災(zāi)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(chǎn)的損失。消防用水對水的質(zhì)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(huán)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(fā)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(zhì)問題

從消防的實際意義上看，用于撲救火災(zāi)的水體都可以用來做消防水源。消防規(guī)范中明確規(guī)定：消防用水可由給水管網(wǎng)、天然水源或消防水池供給。深入研究《生活雜用水水質(zhì)標準》（CJ25.1-89）與《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB 5749-85）可以發(fā)現(xiàn)，中水水質(zhì)與生活飲用水水質(zhì)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(yōu)于大部分自然水源，因此，將中水應(yīng)用于消防，水質(zhì)并不影響。

考慮到消防系統(tǒng)在平時均要充滿水，需要充分驗證中水是否會對消防系統(tǒng)的管道和設(shè)備造成危害，中水和普通自來水作靜置對比試驗的結(jié)果顯示，經(jīng)長期靜置后，中水和自來水的濁度、色度、總大腸菌群數(shù)、氨氮、細菌總數(shù)等各項關(guān)鍵指標的變化量無明顯差異?？梢缘贸鼋Y(jié)論，在無其他污染的情況下，中水水質(zhì)相對于普通自來水不會快速惡化。據(jù)研究，中水一般屬于輕度腐蝕性。通過開展金屬腐蝕試驗結(jié)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(tǒng)管道采用鍍鋅鋼管時，中水對消防系統(tǒng)管道幾乎不會產(chǎn)生危害。因此，從水質(zhì)方面講，中水作為建筑消防水源是可行的。

3.2.2 工程技術(shù)問題

從工程技術(shù)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(shè)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(shè)有止回閥、穩(wěn)壓泵等設(shè)施的管路連接等各種形式都是不被允許的。因此，在設(shè)計中可以考慮通過應(yīng)用技術(shù)措施，實現(xiàn)消防用水和生活用水分離的要求，比如在設(shè)計時將消防水箱與中水箱合并，當中水系統(tǒng)沒有設(shè)置中水箱時，可以考慮單獨設(shè)置消防水箱的方法。因此，通過采取一定的技術(shù)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(shù)上也是可行的。

3.3 相關(guān)配套設(shè)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(shè)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(jié)約了大量的時間。此外，水鶴系統(tǒng)環(huán)?？箖?、無滲漏、無污染，沙土回填后還能節(jié)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(yīng)用將極大的提高火場的撲救能力，縮短火災(zāi)的撲救時間，減少火災(zāi)帶來的人民和財產(chǎn)危害。在我國城市消防供水系統(tǒng)中安裝配套適當數(shù)量的水鶴，將可以有效滿足提高消防車加水速度的要求，節(jié)省大量的加水時間?？稍谥兴到y(tǒng)的主管道每隔2公里設(shè)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(shè)置一個，這樣每平方公里至少要設(shè)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(yōu)勢。綜上所述，我國城市新區(qū)的市政建設(shè)，可考慮設(shè)置配備獨立的中水消防供水系統(tǒng)，設(shè)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(shù)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(zhì)水量相對不夠穩(wěn)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(shè)備保證不了項目需求，實現(xiàn)不了預(yù)期效果，同時現(xiàn)階段的系統(tǒng)運行管理水平有待提高，造成一旦發(fā)現(xiàn)問題可能得不到及時解決，從而影響水質(zhì)水量；其次，中水回用設(shè)施的設(shè)計規(guī)模得不到充分發(fā)揮，導(dǎo)致其運行和管理成本提高，不能真正實現(xiàn)節(jié)能與節(jié)水；再次，中水回用水質(zhì)標準過高，甚至一些指標與飲用水水質(zhì)指標相同，對中水技術(shù)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(jié)語

總的來說，中水回用技術(shù)對于環(huán)境保護和污水治理具有重要意義，它能夠?qū)⑽鬯厥绽?，降低排污量，從而降低污水對環(huán)境的負面影響和污水處理的負荷，達到了節(jié)能節(jié)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(shè)計和布置中水回用系統(tǒng)，實現(xiàn)過程的管理和運行，用最小的構(gòu)建成本發(fā)揮最大的環(huán)境效益，中水技術(shù)將具有十分廣闊的前景。

城市消防關(guān)系到國家發(fā)展和人民的生命財產(chǎn)安全，時刻面臨城市火災(zāi)的威脅和隱患，我國應(yīng)當不斷完善和改進城市消防設(shè)施，為防止和治理火災(zāi)創(chuàng)造條件保障和政策支持。城市消防規(guī)劃指導(dǎo)著城市消防設(shè)施的建設(shè)，其中城市消防供水設(shè)施的建設(shè)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(zhì)可以完全滿足城市消防需求，用消防系統(tǒng)的管道采用鍍鋅鋼管時，中水對消防系統(tǒng)幾乎不會產(chǎn)生危害。

參考文獻

[1]程云，林青博.中水回用處理技術(shù)[J].河北化工，2010，（08）：78-80.

[2]林金生.中水回用技術(shù)在建筑消防中的應(yīng)用[J].低碳世界，2016，（12）：227-228.

[3]姚奇，劉巖，李歡，張悅.污水處理廠CAST工藝的調(diào)試及運行[J].環(huán)境科技，2010，（S2）：45-46+49.

[4]韓云飛，丁林，何翊.中水回用技術(shù)及其在建筑消防中的應(yīng)用[J].武警學(xué)院學(xué)報，2009，（02）：44-47.

[5]潘麗英，張迎春.城市規(guī)劃中土地利用結(jié)構(gòu)與城市交通系統(tǒng)關(guān)系的探討[J].科學(xué)咨詢（決策管理），2007，（08）：31-32.endprint