高校污水處理廠建設現(xiàn)狀調查研究

(華北電力大學，北京 102206)

目前，在各個國家地區(qū)的發(fā)展過程中，水資源的重要性日益凸顯。我國雖然水資源總量豐富，但是人均水資源量少，且水資源管理技術和理念較滯后，水資源浪費和污染現(xiàn)象嚴重[1]。為優(yōu)化水資源配置，提高其利用效率，從2017年開始，非常規(guī)水源被水利部納入系統(tǒng)水資源配置中。

高校作為社會的重要組成部分和高素質人才的聚集地，對于緩解水資源短缺問題有著不可推卸的責任。對高校來說，建立污水處理廠并進行中水回用是比較經(jīng)濟有效的方式,同時，也是節(jié)約水資源一種非常必要的方式。目前，清華大學、華北電力大學、沈陽大學等高校都已建設污水處理廠，并進行中水回用。隨著大家對中水的接受程度增加及“綠色校園”概念的推廣，越來越多的高校會建立污水處理廠。本文對高校污水處理廠的建設現(xiàn)狀入手，從經(jīng)濟、技術、污水處理系統(tǒng)、管理等方面進行了總結，希望能夠為高校建設污水處理廠提供一些借鑒。

1 高校污水處理廠建設的現(xiàn)狀

高校人口密集，是用水大戶[2]。并且高校擴招趨勢明顯，在校師生人數(shù)進一步增加，同時高校擴建校區(qū)多位于城郊，產(chǎn)生的污水難以排入市政管網(wǎng)體系，若不經(jīng)過污水處理廠處理，即污水直排會造成嚴重的環(huán)境污染。在高校校園內建立污水處理站能極大地提高水資源的利用率，處理后的中水作為第二水源，可用于沖廁、綠化、道路清掃及景觀用水。在高校校園內建立污水處理廠，除了具有顯著的環(huán)境、社會、經(jīng)濟效益外，還能發(fā)揮其潛在的教育效益。污水處理廠可以作為相關專業(yè)的科研和實習基地，既可以提高學生的實踐和理解能力，也可以加強大家的節(jié)水意識。除此之外，高校建筑分區(qū)明確，自然形成水質分流[3]。污水來源主要是宿舍、食堂、浴室，污水中污染成分較單一，主要是氨氮、有機物等，可以作為優(yōu)質中水水源，處理技術要求較低。全國各省市高校污水處理廠的分布情況見表1。

表1 全國高校污水處理廠的分布情況

由表1可以看出，我國北部較為缺水的城市及經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的高校比較重視建設污水處理廠：陜西省目前共有14所高校建設有污水處理廠，如西安電子科技大學、西安思源學院等；北京市目前有清華大學、華北電力大學等12所高校建設有污水處理廠。除此之外，遼寧省、臺灣省分別有8所、6所高校建設了污水處理廠。根據(jù)本次調查28個地區(qū)共89所高校的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，總體上，由于資源性缺水，北方地區(qū)的高校比較注重通過污水處理廠將污水資源化，但隨著節(jié)水意識的提出，更多南方地區(qū)的高校，如昆明理工大學和湖北文理學院，也開始了污水處理及中水回用。

2003年，沈陽師范大學建成全國第一個中水回用校園污水處理站[5]。從2005年開始，清華大學相繼建成生活廢水處理系統(tǒng)、生活污水處理系統(tǒng)[6]。2008年，華北電力大學建立污水處理廠并進行中水回用。目前在國家的支持下，新建學校一般都有污水處理廠建設的規(guī)劃。

高校用水有非常明顯的時間規(guī)律，從每一日用水來說，6：00—8：00與21：00—23：00為用水高峰期；從周用水來說，周末用水較工作日偏多；從學期來說，秋季學期用水略低于春季學期[4]。

2 高校污水處理廠的運行現(xiàn)狀

根據(jù)目前高校污水處理廠的建設現(xiàn)狀，下面從經(jīng)濟、技術、污水處理系統(tǒng)等7個方面介紹目前其運行現(xiàn)狀。

2.1 經(jīng)濟效益

項目的經(jīng)濟可行性，是高校在前期決定是否建設污水處理廠的一個非常重要的考量方面。經(jīng)濟上是否可行，是指處理污水的單位費用，包括污水處理站的前期建設費用、后期維修管理費用、藥劑費、電費等，與市場水價相比是否合理。建設污水處理廠前期投資較大，投資回收期較長，而高校每年的財政撥款是一定的，選用一個好的融資模式可減少政府和學校的經(jīng)濟負擔，規(guī)避風險，早日獲得經(jīng)濟效益。沈陽大學采用了BOT模式(建設-運營-移交模式)，節(jié)約了污水處理廠的前期投資費用，同時又保證了其運行質量[7]。

另外，污水處理項目有規(guī)模經(jīng)濟的特點，即污水處理量越大，污水處理的單位成本越小，故對于高校集中的大學城，其優(yōu)勢更加明顯。現(xiàn)在我國幾乎每個城市都規(guī)劃有大學城，在大學城統(tǒng)一規(guī)劃建設污水處理廠比在每個大學單獨修建污水處理廠更能發(fā)揮其巨大潛力。

2.2 污水處理技術

高校建設污水處理廠時，會選擇流程簡單、占地小、處理效果達標、出水穩(wěn)定、經(jīng)濟且易管理的技術。

目前高校中應用比較廣泛的污水處理技術是A2/O工藝(厭氧/缺氧/好氧工藝)和MBR技術(膜生物處理技術)，如江蘇建筑職業(yè)技術學院、西安思源學院、山東建筑大學、山西大學商務學院等采用A2/O工藝；華北電力大學、清華大學、湖北文理學院、北方工業(yè)大學等采用MBR工藝。另外，人工濕地作為一種生態(tài)的污水處理方式也被越來越多的高校應用。目前許多高校都采用人工濕地與其他方式組合的模式來進行污水處理，如湖南農業(yè)大學采用厭氧處理/人工濕地的方法，沈陽大學采用生物接觸氧化和土壤地下滲濾系統(tǒng)相結合的方法。人工濕地充分利用植物根系的吸收作用及土壤微生物的分解作用，進一步降解氮磷及有機物等污染物，綠色、經(jīng)濟地實現(xiàn)了對中水的高效凈化[8]。

2.3 污水處理系統(tǒng)

高校污水處理系統(tǒng)主要分為小集中系統(tǒng)和統(tǒng)一系統(tǒng)，兩者的具體內容及優(yōu)缺點見表2。

表2 污水處理系統(tǒng)

高校應該綜合考慮自身規(guī)模、污水的水量水質情況、財政情況等，選擇最適合本校的污水處理系統(tǒng)。考慮到高校自身用水的規(guī)律，小集中系統(tǒng)可能更有優(yōu)勢。例如：可采用生化法來處理盥洗室、浴室污水，因為這種污水為優(yōu)質中水水源，以有機污染為主，污染成分單一，易于處理；食堂廢水是以油為主的高濃度有機廢水，色度高，可采取膜法處理工藝[9]。

采用小集中系統(tǒng)可以更有針對性地進行污水處理，出水水質的穩(wěn)定性和達標率也有保證，更有利于高校污水處理廠的可持續(xù)發(fā)展。華北電力大學有西區(qū)、東區(qū)兩座污水處理廠，西區(qū)主要處理新建的主教學樓及行政樓的污水，采用生物接觸氧化法；東區(qū)采用MBR工藝，主要處理食堂及宿舍的污水。但是大多數(shù)高校建筑格局已定，污水管網(wǎng)已建成，難以進行改造，利用小集中系統(tǒng)的優(yōu)勢不明顯。對于新建高校，在前期規(guī)劃時，需要科學設計給排水管道和中水回用管道，對污水處理站的位置及工藝也要進行合理選擇，以充分發(fā)揮其價值和效益。

2.4 污水處理廠管理

校園污水處理廠建成后，為保證其有效運行，學校需要選擇合適的管理方式，將建成的污水處理廠運行管理好，發(fā)揮其預期效益，可以從以下兩方面來考慮：

a.選擇合適的管理模式。目前主要有3種管理模式，分別是由大學后勤集團進行管理、委托給專業(yè)機構進行管理、由大學二級學院進行管理[10]。無論選用哪種模式，都要盡可能提高維修管理人員的專業(yè)素質，確保污水處理廠的正常運行。

b.選擇有效的管理機制。清華大學采用獨立核算策略，以自負盈虧的政策激勵各部門降低能耗成本。同時將學校水網(wǎng)和水務管理部門作為獨立核算單位，并在污水處理站和管網(wǎng)改造后，實現(xiàn)了盈虧平衡。

2.5 余熱回收方面

對于高校浴室的盥洗用水，若直接排入污水管道，會增加受納水體的溫度，故可以考慮利用水源熱泵技術，不僅能避免對水體造成熱污染，而且能回收這部分低品位熱能，以減少資源和能源的浪費。內蒙古財經(jīng)大學的洗浴中心，將洗浴污水余熱回收系統(tǒng)、太陽能集熱系統(tǒng)和沸水燃氣機組加熱系統(tǒng)有機組合在一起，提供洗浴用水，大大提高了能源的利用率[11]。

2.6 水質評價

可定期請專業(yè)的水質檢測公司或學校環(huán)境專業(yè)的老師和學生對污水處理廠的進水、出水水質進行監(jiān)測并評價，既可以保證污水處理廠的有效運行，又能規(guī)避中水回用帶來的環(huán)境風險。對于不符合標準的出水，需要分析原因并找到解決措施。不合標準的再生水，在噴灑道路或綠化帶時接觸人體皮膚或進入呼吸道，一些病毒細菌可能會對人體造成危害，故只有再生水水質滿足相關的標準，才能進行回用。

3 污水處理廠運行規(guī)則研究

高校還需充分考慮自身的需求，針對自身特點，制定與之相符的污水處理廠運行規(guī)則：

a.考慮對于實驗室廢水的處理方式。根據(jù)調查，部分理工類大學會定期請專門的公司來回收實驗室廢水，或者有專門的實驗員進行廢液處理和沉淀回收。每個學校應根據(jù)實驗室類型、實驗頻率、實驗廢水類型等，選擇合適的處理方式，并強化同學回收廢液的意識，避免實驗廢水直排所帶來的不可挽回的環(huán)境污染。如清華大學購入管道閘閥截留，用以處理微電子所實驗廢水。

b.研究學校自身的用水規(guī)律。雖然高校用水極具規(guī)律性，但是在初期設計階段，需要針對自身情況進行科學的水量平衡計算。如北京工業(yè)大學是一所市屬高校，只有少量外地生源，周末用水量驟減，故并非像一般高校周末用水量略高于平時[12]。

c.考慮所處地區(qū)的氣候特點。北方寒冷地區(qū)，冬天受低溫影響，生物膜活性受到限制，污染物的削減率明顯降低，故可將污水處理站設計為地下式，保溫效果好，同時減少占地面積。昆明四季如春，年內用水量變化較其他地區(qū)更平緩。

d.對于自然地理條件相似的高校，可加強交流，相互借鑒其污水處理廠的成功案例，或一起研究存在的共性問題。

4 結 語

根據(jù)教育部統(tǒng)計數(shù)據(jù)，截至2013年，全國共有2491所普通高等學校。隨著高校擴招擴建，其規(guī)模還會進一步擴大，故在高校中建設污水處理廠和中水回用是必然的選擇。根據(jù)文獻調研，本文對全國范圍內高校建設污水處理廠的情況進行了分析。在此基礎上，從經(jīng)濟、技術、污水處理系統(tǒng)等方面進行了總結，希望能夠促進污水處理廠的普及與發(fā)展。建議應將污水處理和中水回用作為一個有機系統(tǒng)，考慮水污染、水回用、水安全、資源化的多重目標；同時盡可能以最低的能耗來減少環(huán)境污染，并且盡可能地減少化學品，采用不造成二次污染的清潔能源。高校重視污水處理廠的建設和正常運行，才能充分的發(fā)揮污水處理廠的作用，進而更大程度地緩解城市水資源短缺的緊張局面。