城市公共機構(gòu)系統(tǒng)節(jié)水技術(shù)研究

徐富民

（西安匯豐節(jié)水管理工程有限公司，西安 710061）

當(dāng)前，我國水資源形勢依然十分嚴峻，用水效率仍然不高，存在的主要問題為：一是節(jié)水制度建設(shè)有待完善；二是節(jié)水內(nèi)生動力不足；三是節(jié)水技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)水平有待提升。強制性的節(jié)水產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系還不完善，節(jié)水產(chǎn)品和設(shè)施質(zhì)量良莠不齊，節(jié)水社會服務(wù)體系尚未形成。全民節(jié)水理念意識還不強。為了全面建設(shè)節(jié)水型社會，人們必須從制度、行動、機制三個方面全面推進城市節(jié)水型單位建設(shè)。

城市節(jié)水型單位建設(shè)的重點是公共機構(gòu)，高校是重點，西安市人數(shù)最多的公共機構(gòu)為高校。據(jù)統(tǒng)計，西安市各類高校數(shù)量在全國僅次于北京，在全國排第二位，包括民營院校，西安高校有近70所，在校學(xué)生120多萬人。高校是城市人口最密集的公共機構(gòu)，也是城市最大的用水大戶。據(jù)初步統(tǒng)計，西安市公共機構(gòu)日用水量占全市用水量的30%左右，是城市的用水大戶，初步估算，西安市公共機構(gòu)的用水總量接近居民的用水總量。據(jù)西安市自來水公司2015年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，西安市的日均用水總量平均在110萬m3，而某知名高校人數(shù)3萬多人，人數(shù)大約是西安市總?cè)丝诘?.4%，日用水量卻在3萬m3，占西安市總用數(shù)量的2.7%。高校是城市用水不折不扣的大戶，由于高校無法精確計量收費，人均耗水量是居民人均用水量的3～5倍[1-2]。

西安市區(qū)耗水工業(yè)企業(yè)不多，城市節(jié)水的核心和重點是城市工公共機構(gòu)節(jié)水。推行階梯水價對于城市居民節(jié)約用水很有效果，但是對于城市公共機構(gòu)無法落實經(jīng)濟責(zé)任，所以制定一套系統(tǒng)的城市公共機構(gòu)節(jié)水方案，并在城市公共機構(gòu)里進行應(yīng)用示范是實現(xiàn)城市公共機構(gòu)節(jié)水的關(guān)鍵。

1 城市公共機構(gòu)綜合節(jié)水技術(shù)方案

城市公共機構(gòu)包括學(xué)校、醫(yī)院、國家機關(guān)和事業(yè)單位等，具有人員密集、綠化面積大、建筑面積大、用水集中的特點。基于管網(wǎng)漏損控制、回收利用雨水和中水，當(dāng)前有必要研究一套適合城市公共機構(gòu)的系統(tǒng)節(jié)水方案，采用綜合節(jié)水技術(shù)，在不改變?nèi)粘Ｓ盟?xí)慣的前提下實施節(jié)水。在《全民節(jié)水行動計劃》《節(jié)水型社會建設(shè)“十三五”規(guī)劃》的實施關(guān)鍵階段，城市公共機構(gòu)的節(jié)水是節(jié)水型城市建設(shè)的重要部分。然而，針對城市節(jié)水用水大戶機關(guān)、高校等公共機構(gòu)的節(jié)水技術(shù)仍然停留在以普及節(jié)水器具為主的“省水”階段。結(jié)合國內(nèi)外城市節(jié)水技術(shù)狀況，筆者認為，人們可以從以下四個方面著手綜合解決城市公共機構(gòu)系統(tǒng)節(jié)水問題。

一是解決地下管網(wǎng)漏損問題，供水系統(tǒng)優(yōu)化管理，將供水系統(tǒng)漏損控制在3%以內(nèi)，降低供水管網(wǎng)的漏失率，預(yù)計可以節(jié)水10%以上。二是綜合回收公共機構(gòu)辦公的灰水，做好盥洗水回用，可用于沖廁、綠化澆灌，預(yù)計可節(jié)水10%左右。三是綜合回收雨水，用于綠化節(jié)水噴淋智慧澆灌系統(tǒng)、道路噴灑用水、洗車用水等，預(yù)計可節(jié)水12%。四是建立一套控制管網(wǎng)漏損和灰水、雨水、污水分質(zhì)供水的智慧節(jié)水管理平臺來實施監(jiān)控、管理，確保綜合節(jié)水效果穩(wěn)定保持在30%以上。

1.1 降低公共機構(gòu)地下供水管網(wǎng)漏損率

我國城市地下管網(wǎng)的綜合漏損率在20%左右，城市公共機構(gòu)占地面積大，地下管網(wǎng)分布距離長，產(chǎn)生漏損的概率高。據(jù)統(tǒng)計，城市公共機構(gòu)地下管網(wǎng)的漏損率在15%左右。通常，在用水戶發(fā)現(xiàn)水質(zhì)渾濁、地面冒水或地面塌陷時，人們通過探測才能發(fā)現(xiàn)漏損點。這時，漏損已經(jīng)出現(xiàn)很久，大量供水浪費，而且水質(zhì)產(chǎn)生二次污染。因此，有必要采用基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主動型供水管網(wǎng)漏水監(jiān)測報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過安裝在供水管網(wǎng)上的探漏儀采集管道振動數(shù)據(jù)，并將之傳輸?shù)綌?shù)據(jù)分析平臺，平臺將收集到的數(shù)據(jù)進行智能分析，發(fā)現(xiàn)異常自動報警，同時通過終端設(shè)備進行可視化呈現(xiàn)，可以有效控制地下管網(wǎng)的漏損，降低漏損率。供水管網(wǎng)漏損檢測報警系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

圖1 供水管網(wǎng)漏損檢測報警系統(tǒng)

1.2 灰水回收綜合利用

學(xué)校、機關(guān)、事業(yè)單位等集中式衛(wèi)生間可以進行灰水（輕度污染的洗手水）回收改造，對于辦公樓、集體宿舍、教學(xué)樓場所之衛(wèi)生間和洗漱間，人們可以將洗漱灰水收集后用于沖刷便池，同時努力實現(xiàn)節(jié)水的全程自動化控制?；宜厥樟鞒倘鐖D2所示。

圖2 灰水回收流程

灰水回收流程由灰水收集、過濾、儲存、沉淀、排污等組成，作為再生水，其可以替代自來水用于沖廁。該灰水利用系統(tǒng)是小型中水利用系統(tǒng)，可在單棟樓內(nèi)獨立安裝使用，凡產(chǎn)生洗漱污水的公共盥洗間和衛(wèi)生間都適合安裝，不受規(guī)模、環(huán)境條件限制，可實現(xiàn)全程自動化控制，節(jié)水率高。與現(xiàn)有中水利用系統(tǒng)相比，該中水利用系統(tǒng)具有以下不同之處。

1.2.1 實現(xiàn)全程自動化控制，中水利用率高

在灰水轉(zhuǎn)化為中水過程中，該系統(tǒng)實現(xiàn)了全程自動化控制，提高了污水收集率和中水利用率。中水利用采用系統(tǒng)配套開發(fā)的自動化沖廁控制器和自動閥門，克服了目前常用沖廁設(shè)備工作不穩(wěn)定和人為操作因素所導(dǎo)致的沖廁用水浪費難題，通過自動控制和沖廁沖水量的調(diào)整，僅此閥門即可節(jié)水50%左右，有效降低了沖廁用水量，提高了中水利用率。

1.2.2 實施方便，水質(zhì)安全

針對不同結(jié)構(gòu)的公共盥洗間、衛(wèi)生間用水特點所設(shè)計的單樓小型中水利用系統(tǒng)，與建污水廠、站和改造室外管網(wǎng)相比較，具有投資少，回收快、后期運行成本低等優(yōu)勢（經(jīng)測算，該產(chǎn)品每噸中水利用成本在0.1元左右，現(xiàn)有中水利用每噸成本在1元左右）。中水水源優(yōu)質(zhì)，使用安全。根據(jù)國家中水水源分類標(biāo)準(zhǔn)，本中水系統(tǒng)所使用的洗漱污水屬優(yōu)質(zhì)污水水源，其實現(xiàn)了洗漱污水隨即產(chǎn)生，隨即過濾、沉淀、排污轉(zhuǎn)化為中水，隨即用于沖廁，即產(chǎn)即用，水質(zhì)不會進一步發(fā)生變化，在使用過程中又不與人體發(fā)生任何接觸，對人體和環(huán)境不會產(chǎn)生任何危害。

1.2.3 安裝簡單，維修簡便，安全可靠，選材考究，長久耐用

灰水小循環(huán)綜合利用項目安裝不破壞原有結(jié)構(gòu)和布局，安裝簡單。在所有控制器外殼上設(shè)有電源、信號、電機等電器工作狀態(tài)指示燈，一般維修人員經(jīng)簡單培訓(xùn)都能迅速查找故障點并準(zhǔn)確進行故障排除。整個產(chǎn)品采取了安全用電措施，運行安全可靠。

根據(jù)公共機構(gòu)的特點、樓房結(jié)構(gòu)布局和衛(wèi)生間的便池形式，筆者總結(jié)了兩種灰水收集方案和三種綜合利用方案。

一是灰水分層回收方案：上層集水，下層用水；底層集水，頂層用水；適用于學(xué)生宿舍、教學(xué)樓多層集中水房，灰水分層回收示意圖如圖3所示。二是灰水集中回收方案：集中收集，逐層用水；適于高層分散用水。灰水集中回收示意圖如圖4所示。

1.3 雨水回收綜合利用

學(xué)校、機關(guān)等公共機構(gòu)的綠化面積都比較大，綠化澆灌用水量占總用水量的5%～8%。格柵雨水收集系統(tǒng)是成熟的雨水回收方案，將雨水根據(jù)需求進行收集和處理，使其達到使用標(biāo)準(zhǔn)。目前，多數(shù)由棄流過濾系統(tǒng)、蓄水系統(tǒng)、凈化系統(tǒng)組成。雨水收集系統(tǒng)根據(jù)雨水源不同，可粗略分為兩類。一是屋頂雨水。屋頂雨水相對干凈，雜質(zhì)、泥沙及其他污染物少，可通過棄流和簡單過濾后，直接排入蓄水系統(tǒng)，進行處理后使用。二是地面雨水。地面的雨水雜質(zhì)多，污染源復(fù)雜。在棄流和粗略過濾后，還必須進行沉淀才能排入蓄水系統(tǒng)。

通過模塊式蓄水箱收集到的雨水資源用來沖洗廁所、澆灑路面、澆灌草坪、水景補水，甚至用于循環(huán)冷卻水和消防水。城市公共機構(gòu)回收利用雨水，可以減少5%～8%的自來水用量。

圖3 灰水分層回收示意圖

圖4 灰水集中回收示意圖

1.4 智慧節(jié)水管理平臺保障節(jié)水率持續(xù)穩(wěn)定

集成供水系統(tǒng)漏損報警、灰水回收利用、雨水利用的公共機構(gòu)分質(zhì)供水的遠程信息監(jiān)控節(jié)水管理平臺，實施漏損報警、分質(zhì)供水系統(tǒng)自動化管理，達到長期實時監(jiān)控各級用水單元用水量、水壓控制的目的，并隨時監(jiān)控供水工況運行狀況，及時對供水系統(tǒng)的非正常狀態(tài)進行處理，確保長期有效的節(jié)水效果。智慧節(jié)水管理平臺系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模型如圖5所示。

城市公共機構(gòu)節(jié)水需要綜合運用多種工程技術(shù)，其中，供水管網(wǎng)漏損的控制、雨水和中水回收綜合利用的核心是自動控制技術(shù)，而供水管理平臺可以保證節(jié)水效果。人們需要制定城市公共機構(gòu)水平衡測試標(biāo)準(zhǔn)來評估項目節(jié)水空間，確保節(jié)水效果和節(jié)水效益。地下供水管網(wǎng)是一個復(fù)雜的給水系統(tǒng)，給水系統(tǒng)的使用與管理是一門專門的學(xué)科。供水管網(wǎng)的運行、管理、監(jiān)測、分析、探測和勘測等需要專業(yè)化運作，要達到長期節(jié)水的目的，人們不僅需要進行長期投資，而且必須對供水管網(wǎng)做到長期系統(tǒng)管理。

圖5 智慧節(jié)水管理平臺系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模型

2 采用合同節(jié)水管理模式實施城市公共機構(gòu)綜合節(jié)水

城市公共機構(gòu)做好供水管網(wǎng)漏損的控制、雨水和中水回收綜合利用，綜合節(jié)水率在35%以上，節(jié)水效果明顯。但是，從節(jié)水改造立項到實施，周期長，資金難以保障。一種新型市場化節(jié)水服務(wù)機制應(yīng)運而生——合同節(jié)水管理模式，節(jié)水服務(wù)企業(yè)與用水戶簽訂合同，為用水戶募集資本，集成先進技術(shù)，提供節(jié)水改造和管理等服務(wù)，以分享節(jié)水效益方式收回投資、獲取收益[3]。推行合同節(jié)水管理，有利于降低用水戶節(jié)水改造風(fēng)險，提高節(jié)水積極性；有利于促進節(jié)水服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，培育新的經(jīng)濟增長點；有利于節(jié)水減污，提高用水效率，推動公共機構(gòu)創(chuàng)建節(jié)水型單位。與節(jié)水技改相比，合同節(jié)水管理模式具有顯著優(yōu)勢，如表1所示。

表1 節(jié)水技改模式和合同節(jié)水管理模式對比

《關(guān)于推行合同節(jié)水管理促進節(jié)水服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的意見》要求到2020年，合同節(jié)水管理成為公共機構(gòu)、企業(yè)等用水戶實施節(jié)水改造的重要方式之一。通過上述比較，合同節(jié)水管理模式相對于技術(shù)改造有以下優(yōu)勢。

（1）項目方零投資、零風(fēng)險；合同期內(nèi)有關(guān)節(jié)水項目的設(shè)備、工程、人力全部由節(jié)水技術(shù)服務(wù)公司100%投資，項目方無風(fēng)險；可以有效保障節(jié)水效果；節(jié)水技術(shù)服務(wù)公司的收益從節(jié)水效果中獲取，節(jié)水無效果，節(jié)水技術(shù)服務(wù)公司無法回收投資，節(jié)水技術(shù)服務(wù)公司評估節(jié)水空間，確保節(jié)水效果。

（2）項目方可以獲得節(jié)水管理技術(shù)，合同期內(nèi)節(jié)水技術(shù)服務(wù)公司把節(jié)水系統(tǒng)的全套管理技術(shù)移交給項目方，為項目方提供節(jié)水經(jīng)驗；合同節(jié)水管理模式的效率高，節(jié)水技術(shù)服務(wù)公司投資投入資金、技術(shù)、設(shè)備和技改工程，避免甲方籌措資金周期等影響進度，項目效率高，速度快。雙方共同分享節(jié)約的效益。

3 結(jié)語

基于漏損控制、灰水綜合利用、雨水回收、智慧節(jié)水平臺管理的集成綜合節(jié)水技術(shù)是城市公共機構(gòu)綜合節(jié)水的有效手段，合同節(jié)水管理模式是創(chuàng)造性的市場機制節(jié)水模式，基于節(jié)水成果的分享與共贏，具有強大的生命力[4]。對于公共機構(gòu)來說，推行合同節(jié)水管理，有利于推廣漏損控制、灰水綜合利用、雨水回收、智慧節(jié)水平臺管理的集成節(jié)水技術(shù)，提高用水效率，降低污水排放量，改善生態(tài)環(huán)境；有利于最大限度地吸引社會資本積極投入節(jié)水事業(yè)，促進節(jié)水服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展；有利于提升用水保障能力，降低用水治污成本，建立長效運行管理機制。合同節(jié)水管理模式節(jié)水之路在公共機構(gòu)節(jié)水領(lǐng)域?qū)⒃阶咴綄挘?/p>