<转载> 于老刘的博客http://blog.163.com/jyysff@126/blog/探索适合中国国情的中水道系统新模式(项目论证全文)内容提要:在解决城市水资源短缺问题的过程中,国际上形成了城镇生活污水再生利用的不同模式。我国借鉴了日本的双管供水模式,很多城市制定了“让中水回用进入千家万户”的宏伟计划,这个计划是不切实际的。双管供水模式忽视千家万户的用水特点,所建立的封闭式的中水道系统,存在着不可调和的经济性与安全性的矛盾,出现了微观经济效益低和宏观节水贡献率低的状况,导致我国推行双管供水模式近30年,摆脱不了“投入高见益慢”、步履维艰的困境。应当放弃双管供水模式,而以马克思主义原理和科学发展观为指导,寻找城镇生活污水再生利用的新途径。坚持以消费者为本,树立分类处理的思想,采取中水自用的节水模式,在使用环节、利用既有条件、采取最简便易行的办法,生产出安全、便捷、价廉、耐用、运行费用少、维修保养方便的先进适用的节水产品;以先进适用产品启动节水市场,坚持市场的动力与政府的推力相结合,发挥政府、节水产品生产企业和中水经营企业、消费者三方的积极性,实现全面协调可持续;以改善水环境为目标统筹兼顾,按节水项目的轻、重、缓、急而确定合理的投资比重,根据中水水源和中水用途的不同而灵活地采取不同方式,包括千家万户在内的生活用水采取中水自用的方式,以治污为重点的生态用水采取中水回用的方式,建立一套水资源的开发和再生利用体系,走出一条适合中国国情的中水道发展道路,把我国建设成为水环境友好型社会。
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http://blog.163.com/jyysff@126/blog/
探索适合中国国情的中水道系统新模式(项目论证全文)
内容提要:在解决城市水资源短缺问题的过程中,国际上形成了城镇生活污水再生利用的不同模式。我国借鉴了日本的双管供水模式,很多城市制定了“让中水回用进入千家万户”的宏伟计划,这个计划是不切实际的。双管供水模式忽视千家万户的用水特点,所建立的封闭式的中水道系统,存在着不可调和的经济性与安全性的矛盾,出现了微观经济效益低和宏观节水贡献率低的状况,导致我国推行双管供水模式近30年,摆脱不了“投入高见益慢”、步履维艰的困境。应当放弃双管供水模式,而以马克思主义原理和科学发展观为指导,寻找城镇生活污水再生利用的新途径。坚持以消费者为本,树立分类处理的思想,采取中水自用的节水模式,在使用环节、利用既有条件、采取最简便易行的办法,生产出安全、便捷、价廉、耐用、运行费用少、维修保养方便的先进适用的节水产品;以先进适用产品启动节水市场,坚持市场的动力与政府的推力相结合,发挥政府、节水产品生产企业和中水经营企业、消费者三方的积极性,实现全面协调可持续;以改善水环境为目标统筹兼顾,按节水项目的轻、重、缓、急而确定合理的投资比重,根据中水水源和中水用途的不同而灵活地采取不同方式,包括千家万户在内的生活用水采取中水自用的方式,以治污为重点的生态用水采取中水回用的方式,建立一套水资源的开发和再生利用体系,走出一条适合中国国情的中水道发展道路,把我国建设成为水环境友好型社会。
关键词:中水道系统 国情 模式 生活用水 生态用水 中水自用 中水回用
城市水资源短缺是一个全球性的大问题。为了解决这个问题,世界上很多国家已将城市污水作为“第二水源”加以利用,并根据本国的具体情况,形成自己的再利用模式。日本是城市污水再利用最早的国家,他们创造了中水名词(因水质介于上水与下水之间,故名中水),并高度关注城镇生活杂用,也相应地创造了中水回用的双管供水系统,即居民小区铺设两套供水管线,一套为饮用水系统,另一套为“中水道”系统。不同的水质满足不同的生活用水需要,中水一般用于冲洗厕所和杂用。美国、欧洲等国家主要致力于集中式的污水再生利用,即将城市污水经深度处理后回用于工业、农业、景观水体等,很少直接用于城镇生活杂用。以色列则更为集中,将城市污水一级或二级处理后主要应用于农业灌溉。近年来,阿根廷、智利、印度、科威特、墨西哥、秘鲁、巴西、塞浦路斯、突尼斯、俄罗斯等国也基本采取了以色列模式,用于农业灌溉的比例最大。
我国人口众多,城镇生活用水比重高,因而选择借鉴日本模式。据悉,现在全国已有北京、天津、大连、青岛、西安等十几个大中城市实行了中水入户的推广工作。很多城市制定了“让中水回用进入千家万户”的宏伟计划,据专家乐观估计,尽管中水进入小区和全面普及还需要5年左右的时间,但中水回用进入千家万户已是必然。
双管供水模式在中国经过近30年的实践,已经暴露出许多问题,中水入户这一计划虽然宏伟,但这是不经济的,也不符合人们心理接受程度。在中国,大规模实行双管供水模式是难以实现的,即使强制推行,也是难以持续的。
城镇污水资源化应该建立在改善水环境的基础上,这对水资源的可持续性开发和再生利用至关重要。因此,有必要在科学发展观的指导下,根据我国国情对城镇污水再利用模式进行深入探讨,寻求适合我国经济和社会发展的城镇污水资源化的良好模式。
2楼
上篇:双管供水模式不可行性分析
双管供水模式实质上是在已有的自来水管道的基础上,增加一套中水管道,讨论双管供水模式实质上是讨论中水入户。双管供水模式无论是在日本,还是在中国,基本状况是宏观上对国家总体节水贡献率不大,微观经济效益不划算;存在着经济性与安全性的矛盾且难以有效解决,这些问题是由于忽视了城镇居民生活用水的特点,建立了一套与自来水系统并存的中水道系统所造成的。中国地域辽阔、处于发展阶段,不具备大规模实行双管供水模式的条件。
一、双管供水模式不具有可持续性
日本是个面积窄小的岛国,河流急湍入海,没有大江大湖可作跨流域调水之用,为支撑工业化的发展而选择了污水回用,在各大城市创建并保留使用至今的“中水道”,形成与自来水管道并存的又一条城市动脉。日本1955年开始中水回用,1978年受节能政策调整和城市水荒的影响,从中央到地方制定了中水利用指导计划,从1980年开始以东京为首的城市中水利用设施建设迅速发展。那么,日本的双管供水模式使用效果怎样?有两组数字能够说明问题,一组数字是,截止1996年,日本全国有中水设施2100套投入使用,用水量达32.4万m3/d,占全国生活用水量的0.8%,其中,41%用于工业用水,32%用于环境用水,8%用于农业灌溉。从中可以看出,日本虽然创造了双管供水系统,但中水回用对国家总体节水贡献并不大,再利用率不到1%,且大部分并没有回用于城镇生活杂用。另一组数字是,日本中水处理成本一般为2.5~4.2美元/m3(包括折旧、操作、维修费用,但不包括劳力、污泥处理和处置、水质分析以及附加的内部管道系统),相比较自来水处理成本为1.88美元/m3,日本政府对中水设施建设和水价有较高的补贴,中水价格控制在自来水价格的80%左右。从中可以看出,日本的中水处理成本高于自来水处理成本,在日本使用中水并不便宜,微观经济效益也并不划算。日本的双管供水模式之所以能够坚持下来,主要是因为曾经发生的城市水荒给社会生活和经济发展留下了深刻的影响,人们希望提高供水的保障程度,摆脱水荒的影响;相应的是因为中央政府和地方政府强大的财力支持。
总体节水贡献率低和微观经济效益低,或许是在日本模式之后,又创建出欧美模式、以色列模式的一个原因。
我国从改革开放之初就选择借鉴日本模式,经过近30年的实践,效果怎么样呢?从全国整体情况看,中国环保产业协会水污染治理委员会在《中国城市污水处理事业的发展必须冲出瓶颈》一文中有个定性描述:“在中国,国家大、城市多、人口多,生活污水排放量大、增长快、污染严重,污染治理欠帐多、建设资金投入短缺、处理设施严重不足、城市污水处理率低,运行机制陈旧、运行费用没有保障、运营管理的技术水平低等,是中国城市污水污染控制的一个严峻的现实。”国家建设部《关于全国城市污水处理情况的通报(2005年9月7日)》提供了一组定量数据:“截至2005年6月底,全国31个省(自治区、直辖市)中还有297个城市没有建成污水处理厂。其中,地级以上城市63个,包括人口50万以上的大城市8个。位于重点流域、区域‘十五’规划范围内的城市54个。全国364个建有污水处理厂的城市中,仍有38个城市的污水处理厂运行负荷率低于30%(包括17个已建污水处理厂未投入运行的城市)。其中,地级以上城市17个,包括2个人口50万以上的大城市。位于重点流域、区域‘十五’规划范围内的城市有6个”。尽管定性描述与定量数据不是直接针对中水回用的(由于政府和行业没有直接公布中水回用于城镇生活的全国性的定性分析和精确数据,学术研究的数据不足为凭,故没采用),但污水处理情况可以间接反映中水回用于城镇生活的基本状态,因为污水处理是中水回用的一个必要环节,中水入户还有大量的管网建设、技术队伍建设等项目,其建设层次更高、难度更大。据此可做出大致判断,全国的中水回用情况不可能好于污水处理情况。
直接分析城市中水回用现状与问题的资料很多,据资料显示,在北京、天津、哈尔滨、沈阳、济南、昆明、南宁、石家庄、太原、西安、厦门、自贡、枣庄、良乡、丽水、安阳、东莞、深圳等城市中,已建中水设施运行效率不高是一个普遍性的问题。京津地区是我国开展中水回用起步较早、经验较为成熟的地区,据水利部水利水电规划设计总院《京津地区建筑中水设施调研报告》称,“调研的中水设施设计能力利用效率普遍不高,设计处理能力利用率平均为53%,低于50%的中水设施占到56.25%。由于入住率低、水量平衡系统设计不当、中水水源本身不稳定等原因,约一半受调研的居住小区中水设施存在原水水量严重不足的问题,存在大量补充自来水进入中水贮存池的现象”。“调研中发现不少中水设施建了不用,甚至有的项目当初还作为节水的样板工程,但后来却长期处于停运状态。”媒体报道也可提供印证,《工人日报》2004年10月24日报道,山东城市污水处理设施多数闲置,仅1/3正常运行。《北京晨报》2006年11月28日报道,北京早在2001年就要求在所有新建5万平方米以上社区建设中水设施。5年后,本市已建设中水处理利用设施的单位(包括社区)达到了400多家,在全国中水设施方面位居前列。然而,记者日前调查发现,这些已经建成的中水设施大多处于闲置状态,约有七成小区的中水设施是建而不用。
中水设施运行效率普遍不高甚至建而不用,足以说明一个问题,按双管供水模式建立起来的中水道系统的使用效果不好,不具有可持续性;推行双管供水模式依赖强大的财力支持,而一旦财力在时间上数量上出现短缺,中水设施的运行就难以为继。
我国环境恶化的状况已经相当严重,党和国家制定了建设环境友好型社会的英明决策和又好又快的发展原则,中水设施运行效率普遍不高甚至建而不用,有悖于又好又快的发展原则,并且,这里还隐藏着另一个问题,就是社会资源的浪费和损失。
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3楼
二、推行双管供水模式的两大难题
针对推行中水入户存在的诸多问题,为了突破瓶颈、摆脱困境,学术界也提出了许多对策,主要涉及改革国家建设项目管理体制、开拓投资融资渠道以吸引外资和民间资金、运用市场化手段、大幅提高自来水价格、建立中水回用的公众参与及社会监督体系、加强全民节水意识和环保意识教育等等。这些对策都是针对怎样推行双管供水模式而提出的,缺少对双管供水模式本身问题的分析,缺少对双管供水模式是否可行的探讨,如果这些问题不弄清楚,就靠外力推行,推行力度越大,造成损失也越大。
问题的关键在于,双管供水模式的不可持续性,尽管有外部的原因,但主要是由自身的矛盾所决定的。
推行双管供水模式存在着两大难题且互相牵制,构成一对基本矛盾,即经济性与安全性的矛盾,并由此派生出层层矛盾和问题。
在经济性方面,该问题是影响中水道系统推广应用的主要因素。影响中水设施直接经济效益因素主要是建设投资、运行成本及其与自来水价的比价。中水设施的建设投资主要包括配套管网费用、中水处理站的土地、基建及设备投入等;中水设施的运行成本主要包括动力、药剂消耗、人员工资、设备维修、折旧等。中水道系统建设投资大、运行成本高,是一个普遍性的问题,一般建造中水设施一次性投入较自来水高2~5倍,并且日常运行成本又高于自来水。《中国水利报》2004年2月4日在《中水回用为何难》一文中分析,如果将污水处理至可回用标准,每吨中水处理设施建设和运行投入至少需要5~6元人民币。那么,每吨自来水处理成本是多少呢?据南京市价格成本调查队所做的《2005年南京市自来水处理成本的监审报告》显示,该市自来水处理成本为1.00元/吨,其他城市如长沙市为1.0558元/吨,许昌市为1.46元/吨,上海市为1.072元/吨。这与日本的情况一样,中水处理成本高于自来水处理成本,微观经济效益也并不划算。无论是公共事业性经营,还是市场化经营,经营中水的造血功能不强,必须依靠输血才能生存,推行双管供水模式是一项没有尽头的财政义务。
在安全性方面,既有可能的安全风险问题,又有使用者对于中水存在着心理接受度的问题。可能的安全风险主要涉及技术与监管两个层面。从技术层面上讲,随着膜技术的发展,污水处理技术能够支持每一种中水回用的方式,使水达到或超过(就水质而言)非饮用的要求,保障回用水安全已不是一个技术问题。从监管层面上讲,必须保障中水的生产严格遵守技术规范,保障中水的水质确实达到技术指标,保障中水的使用限定在非饮用的范围内,而监管问题什么时候都不能说已经解决,监管的安全风险会始终存在。
当排除一切可能的安全风险之后,心理接受度仍然是一个很大的问题。心理接受度一般取决于中水水源和中水用途两个主要因素。从中水水源上看,混杂程度与污染程度是两个主要指标,一般来说,混杂程度与污染程度成正向关系,混杂程度和污染程度与接受度成反向关系。从提高消费者对中水接受度的考虑,中水水源混杂程度越低越好,污染程度越低越好。从中水输送环节看,居民居住在高层建筑中,要把中水送入高层,输送管道必须有一定的压力,而压力可能造成管道的泄漏。最现成的例子是,自来水也是管道增压输送到高层建筑的,自来水管道泄漏造成水资源浪费是惊人的且是一大无法彻底解决的难题,输送中水到高层建筑的居民家中,也会存在同样的问题,这就不仅仅是个浪费的问题,还有一个污染问题,随着中水进入室内,污染也会发生在室内,这也会增加消费者对中水安全性的担忧。从中水用途上看,除了区分饮用与非饮用之外,还要将非饮用区分为皮肤接触与非皮肤接触,当使用于皮肤接触性的用途时,其接受度低;当使用于非皮肤接触性的用途时,其接受度较高。心理接受度实际上大大地压缩了中水用途的空间,基本上被限定在非皮肤接触的范围内,这就限制了中水回用于城镇生活杂用从总体上对国家节水贡献率。
经济性与安全性是互相牵制的,降低中水处理成本,就可能增加安全风险或心理排斥;提高安全系数或心理接受度,势必增加中水处理成本。经济性与安全性是中水回用于城镇生活杂用的基本矛盾,经济性是矛盾的主要方面,起决定性作用,安全性起制约作用,有时甚至起决定作用。我国中水回用目前主要存在三大问题,一是中水输送管道不足,二是中水设施运行效率低,三是中水标准及成本过高,而解决这些问题却面对一系列两难选择。
1、集中与分散的两难选择。为了保证处理后的中水能够送到各家各户,因此需要铺设中水管道到各个用户终端,由于用户终端通常比较分散,铺设中水管道工程量大、费用高。铺设中水管道还有一个施工的问题,在新建社区一般不需要破路施工,在老城区则需要破路施工势必影响交通,特别是老城区的道路和市政管道建设未能预留中水管道的位置,其难度更大,这便造成了推广中水回用的一个主要困难。中水处理越集中,中水管道距离就越长,铺设量越大,施工环境越复杂,成本就越高。
为解决这个困难,就缩小集中的范围,变大集中为小集中(分散),将以一个城市或地区集中处理改变为分小区处理甚至分楼栋处理,就近收集废水、就近处理、就近回用,中水管线成本降低了,监管的困难却出现了,存在难以规范的问题,增加了运行管理的风险及环境风险。中水监管既要考察中水的处理效果、技术性指标,又要评价技术各环节的产物和副产物对生态环境的影响或潜在影响。中水回用是一个变“废”为“宝”的过程,但同时也可能是一个产生二次污染的过程。例如,格栅间、调节池可能散发臭气,处理站内机电设备(尤其是鼓风机)运转时将产生噪声和振动,这些如果处置不当,可能严重污染周边环境。污水回用是介于给水和排水之间的一门新兴学科,技术与管理支撑非常重要。小区处理难以配备必要的专业人员,楼栋处理就更不用说了,缺乏专业人员就会导致中水生产的技术规范得不到实施,中水质量指标得不到保障,中水处理与周边环境不友好协调。事实上,小区和单体建筑污水处理管理单位普遍存在“三无”现象(无水质监测场所,无水质监测仪器,无合格上岗人员),在缺乏现场例行监测和管理部门监测的情况下,大部分中水设施的运行实际上处于失控状态,既无法保证用户用水要求,也无法根据出水水质优化运行参数。小区中水设施的运行监管是目前实践中最薄弱的环节,也是影响中水回用工作能否真正有效开展起来的核心问题之一。并且,用水问题关乎人的健康和安全,中水的使用范围的监管也是一个潜在的问题,当中水误用或被不法分子滥用于饮用时,将会造成灾难性的后果。中水处理越分散,监管的困难就越大,可能的安全风险也越大。
2、中水工程与主体工程是否同步的两难选择。提高中水设施运行效率,就要保持原水量、处理水量和中水用量三者之间的动态平衡,使原水量、处理水量能够实时的、恰当的满足中水用量的要求,使溢流的原水量、补充的自来水量达到最小值,这是最大限度地发挥中水设施效益的前提。准确测算原水量和中水用量是确定中水工程建设规模的关键。要准确测算原水量和中水用量,最好的办法是实践,待主体工程投入使用,入住率稳定下来,住户的用水量也稳定下来,统计实际的用水情况,取得相应的数据,这样确定的中水工程建设规模是科学的。但这样做,中水工程的施工量增加了,所以,我国一般只在新建筑中推行中水回用且采取中水工程与主体工程同步进行。
中水工程与主体工程同步进行,就要在中水工程设计之初,认真分析用水规律,准确计算可集流原水水量和中水用量,准确进行水量平衡计算,作为合理确定中水工程处理规模的重要依据。这时,中水工程是在没有该工程实际的原水水量、中水用量资料的情况下设计处理规模,只能参照现有的有关城市用水定额和建筑给水排水设计规范、建筑中水设计规范等进行日处理量估算,依据估算设计中水处理规模,而实际上的原水量和中水用量受该建筑的入住率、住户成员多少及生活习惯、住户的中水使用率等因素影响,且这些因素在设计阶段是难以准确计量的。因此,为了防止原水量大于处理量造成污水溢流,各规范在有些参量的取值上留有一定的余地,这样一级一级算下来,中水用量最终的设计规模就远远大于将来投入使用后的实际规模,导致中水设施运行效率低。同时,用户对中水的心理接受度低,不用或少用的情况普遍存在,这就使本来就超量设计的中水用量使用不足,又进一步加重了运行效率低的问题。一旦形成恶性循环,就难免陷于中水设施建而不用的困境。
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4楼
3、中水水质标准高低的两难选择。中水水质标准高,处理难度就大,处理成本就高,中水价格就高;中水水质标准低,最终可降低中水价格,但安全风险大。所以,中水水质标准适当,既经济又安全是理想的选择。而实际情况是,我国面对的是中水水质标准高而消费者信任度过低的尴尬局面。一方面,目前我国建筑中水回用执行的水质标准是现行的《生活杂用水水质标准》,该标准中总大肠菌群的要求与《生活饮用水卫生标准》相同,比发达国家的回用水水质标准及我国适用于游泳区的Ⅲ类水质标准还严格。按照现行中水水质标准,是可以作为皮肤接触用途的,用来洗澡、洗衣等用途也不存在安全风险。另一方面,尽管现行中水水质标准很高,尽管我国推行中水回用已有很长时间,宣传教育也不少,很多人对中水的卫生性、安全性等仍存有顾虑,连用于冲洗厕所都不放心。中水标准高,中水处理成本就高。但是,降低中水标准也不现实,在中水高标准的情况下消费者尚且难以接受,降低中水标准就更加难以接受了。
绕开中水水质标准高低的两难选择,提高自来水价格也是一项选择。一般认为,自来水水价偏低是造成中水回用相对成本较高从而难以推广的重要原因之一,其实,我国的中水水价与自来水水价的比价已经相当低了,日本的中水水价控制在自来水水价的80%以内,我国城市普遍控制在40%左右。北京市自来水每吨3.7元人民币,中水每吨1元人民币,比价为27%,降低比价的空间已经不大了。消费者对可互相替代产品的选择看的是比价,而不是绝对价格。
进一步说,居民对于中水入户的抵触情绪不消除,用不用中水,不是钱的问题。提高自来水的价格,就算再降低中水与自来水的比价,只是对于部分用户有促进作用,很多人会认为:如果用中水出了什么问题,省那点水费是划不来的,特别是在总体收入比较高的地方,身体健康摆在了第一位,为了健康肯大把花钱的大有人在,水价的杠杆撬不动他们。在中水水质及中水与自来水的比价问题上,安全感在一定的时期内具有决定性的作用。
三、双管供水模式设计思想的根本缺陷
双管供水模式存在的经济性与安全性的基本矛盾,是固有的,是由于其设计思想的缺陷造成的。因此,不改变设计思想,经济性与安全性的基本矛盾就不能有效地解决。
日本的中水道系统大致可分三类:一是城市污水处理厂集中处理回用的城市中水道系统;二是若干建筑群生活污水集中处理回用的小区中水道系统;三是单栋的建筑物生活污水处理回用的建筑中水道系统。目前日本中水回用正在以新建小区为重点,而一些大城市如东京,则建设了全地区的城市中水系统。我国推行中水回用,与日本目前的方式相似,我们称之为“小中水”(小区)与“大中水”(地区)。无论采取什么具体方式,中水道系统的核心是,在一定范围内(全地区或居民小区或单栋建筑物)建设一个污水处理站,该范围内居民生活污水汇集在这个处理站进行处理,然后将这些处理后的水用于设定范围内的家庭冲厕和杂用。水的流动过程为:收集各用户污水→传输到处理中心→处理→季节性储存→输到各用户→使用,这是一个自成体系的封闭系统。
双管供水模式设计思想的根本缺陷,就是忽视了千家万户的用水特点,而设计了这个自成体系的封闭系统。
分布于千家万户的城镇居民的生活用水有三个特点,一是住户高度分散,遍布城镇的各个角落,中水入户意味着管线要遍布全城,这是一个很大的铺设量,需要巨大的成本,以北京市为例,铺设管线经费为每公里1700万元人民币。尤其是分散在没有预留中水道管线的区域,其铺设管线难度倍增,成本也倍增。二是户用水量相对较小,尽管城镇生活用水在社会总量上是一个巨大数字,但落实到各家各户用量就相对较小,且对各家各户的用量难以准确测算,这就造成中水设施建设规模的不确定性,为了防止中水水源溢出的安全性风险,保险的办法是加大建设规模,规模大则运行率不高,管线的使用率也不高,导致投资回报率不高。三是居室位于高层建筑中,中水输送管道必须增压,而管道增压有泄漏的安全风险。
错误从中水道系统的起点就开始发生了,收集各用户污水,没有区分中水水源的具体情况,在既定范围内采取了统一的采水模式。即:不区分第一次用过水的水质如何,一律经过下水道排向污水处理场集中处理,起点的错误不可避免地延续到全过程,陷于恶性循环之中而不可自拔。
产生于城镇居民生活用水的中水水源的质量是有很大差别的,混浊程度和污染物成份均有所不同。从混浊程度看,洗菜、盥洗(漱口、洗脸、洗手)水污染混浊程度低,属于优质的用过水;洗澡、洗衣水一般在第一道工序混浊程度较高,属于中度污染的用过水,后续工序的混浊程度逐步降低,也趋向于优质的用过水;冲洗厕所、清洗性杂用(拖地、擦家具、擦门窗、擦楼梯、洗涤器物、洗车)的用水混浊程度严重,属于重污染的用过水,尤其以冲洗厕所的用水混浊度最为严重。从污染物成份看,由洗涤所产生的污水,主要由一些糖类、淀粉、纤维素、蛋白质、油脂等组成的无毒有机物和洗涤剂所含的氮、磷、硫等化学成份,对人体有一定危害;由冲洗厕所产生的污水,含有相当数量的微生物,其中一些病源体,如病菌、病毒、寄生虫等,对人的健康有较大危害。
中水水源的水质,对中水处理成本有直接影响,水源水质较好,处理难度小、工艺简单、中水处理设施标准及造价低;水源水质较差,处理难度加大,要求采用高效可靠的中水处理技术及设施,中水处理成本自然抬高。
中水水源的水质,对人们的心理接受度低也有直接影响,水源水质较好,人们使用中水的顾虑少;水源水质较差,人们使用中水的顾虑多,甚至忽略技术的可靠性,从感情上无法接受。
中水水源优劣混合,在混浊度上产生中和效果,污染最严重的水体因中和而降低了混浊度;在污染物成份上产生扩散效果,污染最严重的水体所含的对人的健康有较大危害病源体(如病菌、病毒、寄生虫等),扩散到整个水体之中。对于优劣混合的水体,处理标准必须按污染最严重的水体的处理标准进行,即使这部分水体比重很小,从技术出发点上不能放过任何有害成份存在于中水之中,整个水体的处理难度加大,要求采用高效可靠的中水处理技术及设施,中水处理成本自然抬高;对于优劣混合的水体,消费者用看待污染最严重的水体来看待整个水体,即使污染最严重的水体比重很小,人们使用中水的顾虑多,甚至忽略技术的可靠性,从感情上无法接受。
按照自我封闭的中水道系统的设计,没有分质采水概念,而是不区分中水水源水质的混合采水,一个区域内的生活废水(还包括可收集的其他废水如工业污水)都无差别的集中起来,因而中水水源极其混杂,由此带来一连串的后果。由于中水水源的混杂,导致污染最严重的水体向整个水体扩散,从而导致污水处理必须用处理污染最严重水体的标准对整个水体进行无差别的处理,进而导致所有污水处理厂都采用高效可靠的中水处理技术及设施,所有污水处理厂的中水处理成本都很高。同时,中水使用者的眼光始终盯在这部分污染最严重的水体,即使这部分水体比重很小,他们也认为中水是由这部分水体加工而成。不区分中水水源的水质最明显的错误是,将粪便纳入中水水源并最终提供城镇居民生活杂用,使得中水使用者根深蒂固地认为中水是由粪水加工的,或产生相关地联想,因而产生抵触情绪,不愿意接受中水进入自己的室内。因此,不区分中水水源的水质是造成高成本与低安全感的根源。
从水源控制开始,采用分质采水的方法,进而分质加工、分质供水,是解决存在于中水道系统中经济性与安全性这对基本矛盾的有效方法。但是,自我封闭的中水道系统设计的错误,造成新的问题又出现了,要分质采水,势必增加一套或多套排水收集管道,相应地会成倍或多倍地增加排水系统管网的建设成本和难度,这是一个经济性的问题,又回到了基本矛盾的主要方面上去了。
我国推行中水回用近30年,没有一座城市能够拿出完整的符合实际的成功经验,尽管各级政府尽了很大努力,但无法摆脱“投入高见效慢”的局面,无法走出步履维艰的困境,这在建国以来公共事业的发展中是少有的事情。之所以如此,就是因为自我封闭的中水道系统设计错误使问题复杂化,各种矛盾相互牵制、纠缠不清,使我们无法有效地解决经济性与安全性的基本矛盾,使我们面临一系列两难选择。
经济性是基本矛盾的主要方面,如果能够及时、足额地保障中水回用工程的资金,也是一条解决途径,但我国处于发展阶段,在经济与社会发展中还有许多事情要做,不可能不计成本地拿出足够的资金来解决中水回用的问题;我国没有真正经历过城镇水荒,没有水荒给经济与社会发展带来深刻影响的记忆,相反,有的却是抗洪的记忆,连严重缺水的西北地区也要抗洪,我国并不是绝对缺水,而是相对缺水,我们应该从自然降水中寻找水源,包括寻找水灾与水荒的协调途径;我国地域辽阔,不同地域的情况千差万别,西北与东南的水资源状况几乎有根本的区别,我们应该因地制宜解决城镇用水问题。因此,在全国普遍地大规模地推行借鉴日本的双管供水模式,不符合中国的国情,是不可行的,“让中水回用进入千家万户”的计划应该放弃。
当然,放弃“让中水回用进入千家万户”的计划,并不意味着放弃生活污水的再生利用,并不意味着放弃中水道计划,我国人口众多的国情,决定我们不能像欧美模式、以色列模式那样,置城镇生活用水再利用于不顾,我们要寻找更好的办法,建立一套中水道系统的中国模式。
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下篇:中水道系统中国模式的构想
胡锦涛同志在党的十七大报告中指出:“开发和推广节约、替代、循环利用和治理污染的先进适用技术,发展清洁能源和可再生能源,保护土地和水资源,建设科学合理的能源利用体系,提高能源资源利用效率”。这为城镇生活污水再生利用指明了方向,要实现开发和推广先进适用技术、建立科学合理的利用体系、提高水资源利用效率的工作目标,其中,先进适用技术是基础。
科学技术的发展,要有科学的思维方法,先进的思想是技术突破的源泉。科学发展观是马克思主义关于发展的世界观和方法论的集中体现,是先进的思想体系,具有普遍的指导意义。研究城镇生活污水再生利用,要在科学发展观的指导下,树立正确的技术设计思想,寻求在适用技术上的突破。
一、用科学发展观思考中水道系统中国模式
科学发展观,第一要义是发展,核心是以人为本,基本要求是全面协调可持续,根本方法是统筹兼顾。因此,中水道系统中国模式的设计,也要以人为本,也要具有全面协调可持续,也要在建设环境友好型社会的大局下统筹兼顾,中水利用要在大局下行动,成为促进因素,而不能牵制大局。
按照科学发展观的以人为本思想,在消费领域,要以人的需要为本,节水也要以水的消费需要为本。我国所建设的小康社会,一个重要的指标是提高人民的生活品质,表现在水消费上,为了清洁、卫生、健康、舒适、美丽,用水量就要有所提高。节水不是比过去少用水,也不是鼓励或迫使人们少用水,不是以牺牲生活品质为代价,节水要在满足人民生活品质不断提高的需要的前提下,减少水的浪费,根本的出路在于提高水资源利用效率。提高水资源利用效率既要提高人们的节水意识,更重要的是通过先进适用的节水技术来实现。
分布于千家万户的城镇居民的生活用水,就其特点而言,一是住户高度分散,二是户用水量相对较小,三是居室位于高层建筑中;就可能节约用水的范围而言,一是冲洗厕所,二是杂用。怎样根据这些特点,把冲洗厕所及杂用水节省下来?这是节水技术所要解决的问题。
中水代替自来水冲洗厕所和杂用,其实有很多办法。事实上,很多有关节约用水的建议,提倡居民家中配备几个水桶,将轻度污染的用过水收集、贮存起来,用于冲洗厕所和杂用,我国政府大力推广这种做法。在这里,水桶所贮存的水也可算一种中水,只是水桶使用时比较麻烦,许多居民因嫌麻烦而不采用或不坚持采用。从中可以看出,便捷,是消费者的一个基本需求。
中水入户,既满足了中水冲洗厕所和杂用的需求,也满足了便捷性的需求,而且由于政府对中水价格的补贴,中水价格比较低,但消费者仍然接受度不高,原因出在安全感上。安全,是消费者的另一个基本需求。
国家专利局储备了大量的针对家庭使用的节水专利技术,很多专利在经济性与安全性上优于双管供水模式,为什么没有得到推广应用?一个很重要的原因,双管供水模式获得了政府的财政补贴,政府承担了大部分经济支出;我国大量的节水专利技术没有获得政府的财政补贴,由消费者承担经济支出。分析我国大量的节水专利技术,有一个共同特点,就是使用电力驱动,在消费者自己承担经济支出的情况下,自然关注产品价格、运行费用、维修保养等问题。所以,尽管节水是一项关乎国计民生的大事,尽管有很多专利技术,但难以推广应用。从中可以看出,价廉、耐用、运行费用少、维修保养方便,也是消费者的一些基本需求。
因此,中水代替自来水冲洗厕所和杂用,技术的发展要以人为本,要满足消费者的安全、便捷、价廉、耐用、运行费用少、维修保养方便的需求。这样,安全、便捷、价廉、耐用、运行费用少、维修保养方便,就应该成为节水技术和产品的技术标准。
按照科学发展观的全面协调可持续思想,节水事业的发展要协调好各方面的关系,调动各方面的积极性,形成内在的发展动力。有了动力,才能可持续发展。
节约用水涉及千家万户,既要靠市场推动,也要加强政府行为。单靠政府行为,没有市场推动,节水必然动力不足;单靠市场推动,没有政府引导,节水也必然难见成效。政府、节水产品生产企业和中水经营企业、包括家庭在内的用水单位,都要有积极性,三方目标一致、形成合力,节水事业才能可持续地发展。
强有力的政府推动与市场动力不足,是我国节水事业发展的基本状况。中水入户微观经济效益不划算,使得市场因素中的经营者与消费者的积极性不高,真正意义上的节水市场疲软,迟缓了我国的节水事业的发展。客观地说,政府在推行双管供水模式上做了大量的工作,但在决策上有待改善。就其社会投资总量来说,推行双管供水模式是一个比三峡工程还要浩大的投资项目,如此浩大的工程却没有必要的论证,工程的启动在改革开放之初,出于良好的愿望而仓促上马,当结果与愿望相悖时,也因为是政府行为而忽略了投资收益的评价。在推行双管供水模式上投资大、收益低,造成一个严重的后果,就是在治理河流污染等其它关系水环境状况的项目上投资不足,没能及时有效地遏制我国环境状况的恶化。
市场因素中的经营者与消费者关注投资回报率,要求微观经济上划得来。要调动经营者与消费者的节水积极性,就要靠先进适用的技术取得“划得来”的效果,调动消费者的节水积极性。消费者的节水积极性一旦真正调动起来,就会给节水市场注入活力,经营者的积极性也会随之调动起来。市场的动力与政府的推力相结合,政府、节水产品生产企业和中水经营企业、包括家庭在内的用水单位,三方都有积极性,我国节水事业的才能可持续发展。因此,当务之急是果断地放弃“投入高见益慢”的项目,选择“投入小见益快”和“可普及性强”的项目,要鼓励和支持具有安全、便捷、价廉、耐用、运行费用少、维修保养方便的节水技术和产品,由政府主导启动节水市场,并依靠市场动力推动普及,提高国家整体节水效益。
按照科学发展观的统筹兼顾思想,要在建设环境友好型社会的高度筹划节水问题,对影响水环境的各个要素进行统筹兼顾,只有这样,才能从根本上优化水环境。
节水的问题,实质上是一个水环境的问题,节水型社会,实质上是水环境友好型社会,它是建设环境友好型社会基础。建设水环境友好型社会,要正确处理好第一水源与第二水源的关系,以及第一水源内各种存水形态的关系、第二水源的各种用途的关系,只有统筹兼顾,才能分清轻重缓急、综合平衡地发展。
我国水环境已经恶化,面临的主要问题是存水量减少、水质遭受污染,甚至在有些地方出现了“有河则干、有水则污”的局面;根本的出路在于增加地表水和地下水的存量并保障存水的水质;根本的办法是处理好滞水与排水的关系,科学利用洪水资源,创造充盈而不泛滥的水环境;当前的主要任务是恢复水的生态功能,要在增加存水量、冶污、节水与再生利用诸方面统筹兼顾,建立水资源开发与利用体系。
改善水环境,离不开资金的投入,而资金往往是有限的。统筹兼顾说到底,就是落实在资金的分配上,按项目的轻、重、缓、急确定合理的投资比重,该多投的项目要多投,该少设的项目则少投,可以不投的项目则不投。城镇污水回用于冲洗厕所和杂用,在改善水环境中有一定的作用,但不处于重点位置,重点应该放在增加存水量和冶污上,但这几年在中水入户上占用资金过大,影响到重点项目反而资金投入不足,造成很多城市水质性缺水,守着河水无水吃,河流对水资源的输配功能也几近丧失。对于城镇污水回用于冲洗厕所和杂用,应该采用先进适用的技术,逐步转向通过市场来解决,腾出资金,解决更重要、更紧迫的水环境问题。
总之,用科学发展观思考中水道系统中国模式,核心是以消费者为本,要设计安全、便捷、价廉、耐用、运行费用少、维修保养方便的先进适用的节水产品,满足消费者的需求;基本要求是市场动力与政府推力相结合,发挥政府、节水产品生产企业和中水经营企业、包括家庭在内的用水单位的积极性,实现全面协调可持续;根本的办法统筹兼顾,建立水资源开发与利用体系,按项目的轻、重、缓、急而确定合理的投资比重,对于城镇污水回用于冲洗厕所和杂用,应该采用先进适用的技术,逐步转向通过市场来解决,腾出资金,解决更重要、更紧迫的水环境问题。
解决了安全、便捷、价廉、耐用、运行费用少、维修保养方便的节水产品这个核心问题,就具备了调动消费者节水积极性的条件,只有具备了这个条件,全面协调可持续和统筹兼顾才能得到实现。
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二、中水道系统中国模式的设计思想
安全、便捷、价廉、耐用、运行费用少、维修保养方便的技术标准,是用科学发展观思考中水道系统中国模式的核心,它是一个既安全又经济的产品标准,解决了这个核心问题,也就是解决了节水中存在的安全性与经济性的基本矛盾。
设计生产安全、便捷、价廉、耐用、运行费用少、维修保养方便的节水产品,不能像双管供水模式那样构造一个与自来水管道并存的自成体系的封闭系统,而要在自来水的使用环节寻找解决途径;不能追求自身的设备齐全,而要利用一切可利用的既有条件;不能指望用一个方法解决所有的问题,而要具体问题具体分析、采取不同的方法解决不同的问题。
(一)在自来水使用环节寻找解决途径,提高水资源的利用效率。解决安全性的问题,就要解决分质采水的问题,人们对中水的安全性担忧是由冲洗厕所的用水纳入中水水源而产生的,这样,冲洗厕所的用水不能列入中水的水源,而是我们要努力解决的中水的用途。按照双管供水模式的自成体系的方法是行不通的,它要么不能做到分质采水,要么分质采水而成本太高。这就需要另辟蹊径,从水的使用环节寻找解决途径。
自来水流出水龙头到进入下水道,是自来水的使用环节,现在的家庭、机关、学校、部队、宾馆等生活用水场所,用水量全部是在这个使用环节消耗的。其实,这一环节可以延长水循环的环节链,自来水流出水龙头,经过第一次使用,可以再收集、处理,再经过第二次使用,直至实在没有利用价值了,这才让它进入下水道流走。即重复使用自来水,以提高自来水的使用效率。第二次使用的水量,就是节约的水量,且是低成本节约的水量。
自来水的水质是从使用开始发生变化的,用途不同,污染程度不同。同时,用途不同,对水源水质的要求也不同。这就给水资源的再利用留下了余地,具有可挖掘的潜力。要确定使用环节的水资源的再利用,首先要弄清在城镇居民生活中有哪些正常的用途可以用中水来替代?替代量是多少?即弄清居民的中水用途和中水用量;然后,弄清第一次用过水的水质和用量,并根据水质和用量进行合理搭配。
城镇居民的家庭生活用水量,在细项的用量上没有精确计算的资料,但有大致的估算,用于做饭、饮用的水占居民的生活用水量的5%左右,这部分水已经消耗了,不能作为中水水源,除此以外,其他的家庭生活用水都可以作为中水水源。以面盆为用水工具的洗菜、盥洗(漱口、洗脸、洗手)及洗涤器物(主要是厨具、餐具),因主要在厨房中完成,一般列为厨房排水,占30%左右;冲洗厕所占25%左右;洗衣占15%左右;洗澡占10%左右;室内卫生的清洗性杂用(主要是拖地、擦家具、擦门窗、擦楼梯)占5%左右。
家庭中第一次用过水污染程度是不一样的,厨房排水、洗衣、洗澡属于优质用过水或轻度污染水,占60%左右;冲洗厕所、清洗性杂用属于中度污染或严重污染水,占30%左右。将60%左右优质用过水或轻度污染水收集、贮存起来,滞留在家中,对这部分水重复使用,用于30%左右中度污染或严重污染的用水需要,既提高了水资源的利用效率,用户也有高度的安全感。
之所以说用户有高度的安全感,道理很简单,第一,中水水源很单纯,全部是自家的,没有经过下水道的交叉感染;第二,实行了分质采水,以优质用过水作为重污染用水的用途;第三,优质用过水与重污染用水在实际生活中有一个基本稳定的比例关系,生活用水自身维持供需平衡,储存水因而处于流动之中,水质不会产生异味。
(二)利用一切可利用的既有条件,减少一切可以节省的费用支出。这是解决经济性问题的一个重要因素。实际上,在使用环节内解决水的第二次使用问题,自然地充分利用了自来水管道和下水道的既有条件,节省了水的输入输出的管道建设费用,节省了一大笔成本支出。在此基础上,水的流动规律也是可利用的既有条件。
在自然状态下,水的流动规律是“水往低处走”,并且一去不复返,具有不可逆性,在没有外力的作用下,水不可能自己回到高处,而外力的作用是需要工程成本的。
在没有得到推广应用的专利储备中,有些专利已经涉及在使用环节解决水的第二次使用问题,但在解决方案中,为了提高水的冲力,采取了增加水位落差的办法,设计电力驱动系统,将水输送到使用环节所在空间的高位,既增加了购置成本和运行成本,也增大了损坏的几率和维修成本。
在冲洗厕所和清洗性杂用中,清洗性杂用不要求水的冲力,冲洗厕所对水的冲力有一定要求。水的冲力要解决将大便冲下便盆,冲过下水道弯管,而难度在于冲过下水道弯管。增加水位落差,是试图通过增加水的压力而加大水的冲力,它在将大便冲下便盆时压力已经被释放了,对于冲过下水道弯管已不存在压力,而主要依靠水量,水量越大冲力越强。在自来水的使用环节,优质用过水的水量远远大于重污染用水量,对这部分属于重复使用的水不需要再考虑节约用水的问题,具备了用提高水量办法提高冲力的条件。充分利用这一条件,节水产品可以在无动力条件下满足实用的需要。只需要考虑三个因素,第一,存水点高于用水点;第二,保持足够的存水量;第三,加粗存水容器与便盆的连接管,市场上便盆产品的水管接口比较大,过去出于节水的考虑,连接管细于水管接口,现在排除节水因素之后,连接管与便盆接口可以配套,以增加出水量,提高冲力。
(三)采取一切可能的最简便易行的方法,分类处理、化繁为简。这是解决经济性问题的另一个重要因素。关键是运用具体问题具体分析的思维方法。家庭的用水模式主要是以面盆、洗衣机、热水器、便盆为工具,要解决的问题主要是冲洗厕所和杂用,水源与用途综合处理有一些困难,就可以分类处理,化复杂为简单。科学分析第一次用水的质与量,可以根据水质和用量,分质分量地采水、处理、贮存、供水,用不同的方法解决不同的问题,从质和量上进行用项匹配,分别达到供需平衡。
在以面盆为工具的用过水中,洗菜、盥洗(漱口、洗脸、洗手)水属于优质的用过水,洗厨具、洗餐具除第一道工序外,也属于优质的用过水。冲洗厕所的用过水是污染最严重的,而冲洗厕所完全没有必要使用自来水,将以面盆为工具的用过水用于冲洗厕所,在水质是匹配的,在水量上面盆用水大于冲洗厕所用水。此外,以面盆为工具还可以收集空调冷却水、热水器浴前水这些优质的用过水,在水量上足以保障冲洗厕所的需要。
洗衣水一般在第一道工序混浊程度较高,属于中度污染的用过水,后续工序的混浊程度逐步降低,也趋向于优质的用过水。现在的洗衣机一般设计为“三清”的程序,即用洗衣粉洗涤一遍后,经过三次清洗,洗衣水的水质变化伴随洗衣机多次换水而污染程度逐步降低。洗衣水再利用于清洗性杂用(拖地、擦家具、擦门窗、擦楼梯、洗涤器物)是很合适的,洗衣水的第一道工序中含有洗衣粉,作清洗性杂用时,不需要再添加洗涤剂一类的物质,减少了化学物质的污染。并且,伴随洗衣机程序进展,洗衣水水质变化也适合清洗性杂用的要求。洗衣水的水量大于清洗性杂用的需求量,适当扩大清洗性杂用的范围,也可保障水量平衡的。
除了解决冲洗厕所和清洗性杂用外,洗澡水也可纳入再利用的范围。洗澡水在室内再利用时,需要配备动力,且室内的正常用途已得到解决;当在有落差的室外再利用时,不需要配备动力,所以考虑在室外再利用,有车的家庭可以用来洗车。洗澡水中含有一定的洗涤用品,但含量较少,经过简单处理后用于洗车不会对车辆造成损害,在用量上一般家庭洗澡日用量在100L左右,积攒二、三日洗一次车是可行的。
上述三项用途可使家庭生活用水量减少40%左右,也等于污水排放量也减少了40%左右。由于中水水源单纯且实行了分质采水,处理难度小,可采用简单工艺和标准及造价低的中水处理设施,城镇居民使用这样的中水处理设施在自己家中或在本楼栋中就可以自己生产中水,并将自产的中水用于自己的生活需要,中水不出家门楼门就被第二次使用了。
为了区别统一收集污水、集中处理、分别供水的中水回用模式,我们将收集自家废水、自行处理、用于自己的生活需要的中水模式称为“中水自用”,所采取的中水处理设施称为“自用式中水道节水装置”,由此建立的中水系统称为“自用式中水道系统”。
在使用环节、利用既有条件、采取最简便易行的办法,设计生产出安全、便捷、价廉、耐用、运行费用少、维修保养方便的节水产品。贯穿了分类处理的设计思想,形成了中水自用的节水模式,实现了安全性与经济性的有机统一。
分类处理的设计思想,就是根据水质水量进行分类,在水源和用途上合理搭配,基本上将家庭用水分成三类,收集面盆用水冲洗厕所,收集洗衣水作清洗性杂用,收集洗澡水洗车。能再次使用的水发挥了最大的使用价值,提高了水资源利用效率。
中水自用的节水模式,就是中水水源、中水处理、中水用途都在同一个使用环节(自家、自单位),构成多个小型的中水系统,与双管供水模式相比,同样是节省了冲洗厕所及杂用水,节水成本却大大降低。
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三、“自用式中水道系统”的技术模式
解决同样的问题,不同的思维方式会产生不同的解决方法。分类处理的思想和中水自用的节水模式是“具体问题具体分析”的马克思主义原理和科学发展观在技术设计上的运用,一种方法不能解决由多种因素构成的复杂问题,就对复杂的问题进行分析、分解,用不同的方法解决不同的问题,一把钥匙不能打开千把锁,就用一把钥匙打开一把锁。科学技术的发展,很多时候就是一个思维问题,思维正确了,技术问题其实很简单,中水自用模式也是这样。下面就自用式中水道节水装置进行技术性探讨。
1、冲洗厕所的中水自用。其节水装置主要是在面盆的下方设置一个水箱,水箱处于面盆与便盆之间,且面盆、水箱、便盆依次连接,水箱与便盆的连接线上设置开关,形成可控制的水的流动通道;在水箱的中上部靠近面盆出水口的地方设置一道过滤层,在水箱的底部设置沉淀层,过滤层与沉淀层可使用砂石、活性炭混合的就便材料,也可使用膜材料等新材料。为防止面盆产生的水量超过水箱容量而溢流,影响环境卫生,在水箱体上设置泄水口,超过既定容量的水通过泄水口所连接的管道自动排泄出水箱通向下水道。在面盆里完成洗脸、洗手、洗菜、洗碗等洗涤事项后,水进入水箱,此时水箱与便盆连接线上的开关处于关闭状态,面盆所产生的水储存在水箱里,经过简单的过滤、净化处理;当需要冲洗厕所时,打开水箱与便盆连接处的开关,储存在水箱里的水流出冲洗厕所的便盆。
在厨房使用此节水装置时,选择市场上的双面盆式的洁具,充当水源分类处理器,一般大面盆的出水口通向水箱,小面盆的出水口水管与泄水口的水管并联。使用过程中,当洗涤血、腥、油、泥等影响水质的物品时,在小面盆中用少量水进行第一道洗涤工序,用过水通过泄水口排出,不进入水箱。在设计有过滤、净化设施的基础上,从源头上进一步保证冲洗厕所的用水质量。
这套节水装置主要在家庭使用,也可以在有面盆与便盆同地存在的一切用水场所使用,机关、学校、部队等单位的集体宿舍及宾馆、招待所等临时住所,在面盆中产生的水量很大,除漱口、洗脸、洗手外,一般还有洗衣水,面盆产生的水量大大超过正常冲洗厕所的用水量,并且,这些地方往往既是用水大户,又是浪费水大户,冲洗厕所是用水浪费最厉害的地方。办公楼的用水主要是洗手和打扫室内卫生,打扫室内卫生的用过水混浊度稍高,但主要是尘土,经过过滤和沉淀,也能与冲洗厕所匹配。公共厕所、旅客列车,在面盆中主要是盥洗用水,从理论数字来看,在面盆中产生的水量略小于冲洗厕所的用水量,但由于公共场所存在用水浪费的现象,实际的水量基本平衡。
2、清洁性杂用的中水自用。其节水装置主要是设计生产集水箱、洗涤槽,且将洗衣机、集水箱、洗涤槽依次连接起来,洗涤槽的出水口直接或间接通向下水道,构成水的流动通道。在集水箱与洗涤槽的连接线和洗涤槽的出口线上安装开关,控制水源按需要贮存或流动。集水箱体内设置过滤层,分隔集水箱的进水口和出水口,过滤层主要是动植物的毛、丝状材料和海绵类块状工业材料。在使用中,洗衣水通过洗衣机的出水管流向集水箱与洗涤槽中,此时集水箱与洗涤槽的连接管处于开通状态,洗涤槽的出口管处于关闭状态,从洗衣机排出的洗衣水贮存在集水箱与洗涤槽中,当洗涤槽的积水达到一定程度,就可以用来进行清洗性杂用(拖地、擦家具、擦门窗、擦楼梯、洗涤器物),在洗衣机第二次排水之前,完成第一轮洗涤事项并打开洗涤槽的出口管处的开关,排除集水箱与洗涤槽的积水。伴随洗衣机多次换水且水质污染程度逐步降低,完成或基本完成洗涤事项。
这套节水装置要正常运行,有两个问题需要考虑,一是洗衣机的整体高于集水箱,洗衣水才能顺利地进入集水箱;二是一般情况下住房空间有限,应尽量减少占地空间。将洗衣机放置在集水箱上,可同时解决这两个问题。由此带来一个新的问题,就是集水箱与洗衣机规格的配套问题,解决配套问题主要考虑三个方面,第一,集水箱要成为洗衣机的放置平台,集水箱的顶部平面不小于洗衣机的底部平面,为在集水箱体上合适地放置洗衣机准备物质条件;第二,集水箱要达到一定的承重要求,能承载注入最大用水量的洗衣机并承受洗衣机的最大振动,当洗衣机在集水箱体上工作时,集水箱保持稳定状态;第三,集水箱、洗涤槽的相加容积大于或等于洗衣机的最大用水量,当洗衣机排水时可无阻碍地全部排入集水箱、洗涤槽中。
这套节水装置适合配备洗衣机的用水场所,当前主要适合家庭,随着中国小康社会建设的有步骤推进,集体宿舍及临时住所配备洗衣机也会逐步增多,也可使用。
3、洗车的中水自用。洗澡的工具主要有三种,一是浴盆,二是沐浴罩,使用这两种工具的洗澡水集中;三是人站在地面上沐浴,洗澡水分散,可在地面设置一个沐浴水收集器,使之集中。将集中的洗澡水通过管道通向室外,并在室外设置一个蓄水箱,蓄水箱的容量为日洗澡水量的2-3倍。在蓄水箱中上部和底部分别设置过滤层与沉淀层,过滤层与沉淀层可使用砂石、活性炭混合的就便材料,也可使用膜材料等新材料,洗澡水进入蓄水箱后进行简单的水处理,用于洗车。
中水自用由于处在自来水的使用环节,原地收集、原地处理、原地再使用,节省了输出和输入的管线费用;由于对中水水源采取了分质采水、分质处理、分质供水,处理难度小,中水设施工艺简单,不需要高技术保障,只需要比水桶制式化的一套“自用式中水道节水装置”,造价低,投入少;由于遵循从高到低的水的规律流动,滞留水高于用水点,水在自然流动过程中完成使用功能,不需要动力保障,节省了运行费用和维护费用;由于水源是直接来自于自家的生活用过水,排除了一切可能的安全风险,用户有高度的安全保障;由于中水自用的整个过程是在家中完成,监管由自家负负责,这也有高度的安全保障。
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总之,中水自用有效地解决了困扰双管供水系统的基本矛盾及一系列两难选择,具有既经济又安全的特点。体现在安全性方面,消除了消费者对中水的疑虑,可以放心使用,这是应用和推广中水自用的重要基础。体现在经济性方面,虽然安装一套“自用式中水道节水装置”会有一定的费用发生,但毕竟是低廉的,且一旦投入可长期使用,相对于家庭生活用水量可减少50%左右,从微观经济上讲也是划算的。随着已成必然趋势的水价上涨,微观经济效益呈提高趋势。从总体上对国家节水贡献率来看,采取中水自用的模式,生活用水量可减少50%左右,一旦普及到千家万户,其数量也是可观的,按城镇生活用水占全国总用水量26%计算,中水自用从总体上对国家节水贡献率的理论数字可达10%左右。
中水自用是一种因地制宜的水资源再利用方式,还具有简单、灵活的特点,易于推广、普及。中水自用由于不需要另行铺设中水管道,凡是自来水到达的地方,都可采用中水自用,不仅新建筑可用,老建筑也可以用,不受道路状况等既有的条件限制,便于推广普及。同时,对于普及中水自用,在经费上由居民和单位承担,政府只需要给予一定的政策鼓励,不需要无尽头地承担财政义务。任何一种节水方式,无论技术含量的高低,只有普及,才能产生整体性的节水效益。在当前城市水资源紧张的情况下,应用和推广中水自用,对于提高全社会的节水效益、缓解水资源的压力,具有重大意义。
四、“生活用水中水自用、生态用水中水回用”的中水发展道路
建立中水自用概念之后,中水道技术的外延得到了扩展,它包含两项基本技术,一是中水回用技术,二是中水自用技术。中水自用不是对中水回用的否定,而是在水循环的使用环节延长了环节链,生活用水多了一次使用过程,中水自用与中水回用两种方式可以共存,构成一种新的水循环环节链,当自来水经过第一次使用后,原地收集并经过简单处理,在进入下水道之前完成第二次使用,再进入中水回用过程成为第三次使用的水源,即:自来水→第一次使用→收集处理→中水自用(第二次使用)→下水道→中水回用(第三次使用)。很显然,中水自用与中水回用共存的新模式,具有更好的节水效果。
中水回用与中水自用各有自己的优势和劣势,中水回用的根本性问题是成本高、安全感低,但它具有规模优势,供水量相对较大,能够满足大用水量的要求;中水自用的优势是成本低、安全感高,但规模小,不适合大用水量的用途。中水自用与中水回用的优势和劣势正好相反,这两种方式不仅可以共存,还应该互补,演绎一条新的中水发展道路。中水自用适合解决分布于千家万户的具有散、小、高特点的生活用水,即:生活用水中水自用。当把生活用水从中水回用中剥离出来之后,中水回用就可以面向集中的用水点,从而大大减少管网铺设量;面向用水量大的用户,从而提高中水设施的运行率;用于户外非皮肤接触的用途,从而减少消费者的心理抵触。这样,中水回用可以实现功能性转变,由关注生活用水转向关注生态用水,关注从根本上优化城镇水环境的问题,即:生态用水中水回用。
城镇水环境的恶化,从根本上说,是由两个因素造成的,一是地表滞水能力下降,水土流失严重。水资源来源于自然降水,而自然降水因有季节性而不稳定,大自然制造了一个高低不平的地球,它所设计的坑洼地、潭塘、湖泊及植被,担负着滞水的责任,使自然降水增加稳定性,起调节余缺的作用,雨季滞水减缓洪水破坏力,旱季供水减缓旱情。尽管这个设计不是尽善尽美,在有些地方需要加强滞水力或减弱滞水力,但总体上还是合理的,基本上保障了农业文明的需要。随着工业文明的到来,打乱了大自然的原有安排,平整土地、修筑道路、垦荒造田、城镇建设等大规模的人为活动,使很多坑洼地、潭塘、湖泊消失或缩小,植被减少,出现了大片水泥地面,滞水能力大大地削弱,水无处停留而急湍入海,水的调节功能退化,河水易爆满也易干涸。地表滞水能力下降,不仅影响地表水量减少,也影响到渗透与蒸发,造成局部地区地下水和降水量的减少。二是水质污染严重,生活污水、工业污水、农业污水直接排放入河流,使本来就减少的河水失去使用价值。这两个因素的综合作用,使水资源陷于恶性循环之中,造成了水资源整体性匮乏甚至地区性枯竭,在一些地方出现了“有河皆干、有水皆污”的局面,过去被认为取之不尽的水资源就成为了稀缺资源。
水资源的缺乏是生态破坏的产物,解决水资源的问题必须抓住生态建设这个根本。因此,中水回用应该树立生态文明的观念,要有天人水量平衡的大视野,要以恢复、完善、维护自然界良性水循环为目标,一手抓滞水,解决水资源的量的问题;一手抓治污,解决水资源的质的问题。从而,切实改善水环境,恢复水的生态功能。
抓滞水,就是从天上降水于地面的第一个环节做起,让水留在我们生活的土地上。这是最大地开源,而且自然界也提供了足够的来源。过去,为了加快水的流速,减少水灾的危害,建立了排水科学;现在,为了滞缓水的流速,减少水荒的危害,有必要建立滞水科学。滞水既要增加地表水与地下水的存量,满足直接取用水资源的需要;也要提高蒸发、渗透能力,促进水的良性循环。滞水与排水协调发展,共同营造水量充沛而不泛滥的水环境。
从大的范围来讲,一是处理好抗洪与滞水的关系,在缺水地区,抗洪不能一味地排水,而要有效地利用洪水资源,有计划地恢复湖泊类湿地,滞留足够的水量。我国西北地区属于严重缺水地区,也是地广人稀的地区,将洪水资源与土地资源进行合理配置,具有战略意义。二是发挥山区、高地的滞水优势,采取多种措施,使洼地、山沟、小溪、潭塘、河流发挥滞水功能,还可在山体上开挖横切式滞水壕和点状滞水坑,提高山体滞水力;三是平原地区恢复农田水塘设置,并利用水塘发展生态农业;四是城镇周边乡村因地制宜开展小型滞水工程,开发荒山野岭的滞水价值;五是利用自然水源,大力发展水产种植养殖业,以生态文明促进经济发展。
从小的范围来讲,城镇屋顶雨水的利用应当成为中水发展方向,在城镇的小片空地,挖枯井、建水窖,回灌地下,枯井、水窖之上进行覆盖式绿化。在城镇的大片空地,引雨水多发展与绿化相结合的人工湖、水塘、水景风光带,少搞单纯的绿化广场、绿化风光带、喷泉。流经城镇的河流要处理好疏与堵的关系,在水位警戒线之上要疏,在水位警戒线之下则要适当地堵,在河床上修筑不超过水位警戒线的河埂,留有河槽以利运输,没有运输功能的小河则不留河槽。城镇建设以水系为纽带,综合考虑山、水、树、草的合理布局,建设生态化城镇。
抓治污,就是让留下来的水能够为生活所需。自然界本身就具有一定的自净能力,只要人类的活动不超越自然界自净能力范围,只要适当处理生活污水、工业污水、农业污水,保证废水排入环境时不会使环境受到危害,水质是完全可以得到保障的。这样,不仅能够解决水资源的问题,而且还能恢复地上水网和地下水网的输配水功能,能够大大减少输配水(特别是远距离输配水)的工程成本,为使用水资源提供自由空间。
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9楼
我国城镇缺水,基本上属于水质性缺水,住在河边无水吃,是由于河水污染造成的。在充分利用降水资源,保障“有河则有水”的基础上,做到“有水则清澈”,是解决城镇水资源的根本途径;中水回用于生态,则是根本的办法。鉴于目前水污染造成水的生态功能几近丧失,中水回用于生态,在当前的重点是治污。
工业污水、生活污水、以规模化畜禽养殖为重点的农业污水,在排入环境之前,都要进行技术处理,达到中水标准。经过中水自用之后的生活污水,由公共事业部门负责达标排放。工业污水和以规模化畜禽养殖为重点的农业污水处理,是企业必须付出的一项生产成本,应由企业负责,不能将企业成本转嫁于社会,政府也不能包揽这项成本开支,政府的职能是把住排水口,不达标不得排放。排入环境的中水标准要适当,标准过低危害环境不行,标准过高企业无法承受也行不通,应在维持环境的自净能力范围内制定适当标准。这样,随着回用于生态的中水标准适当降低,处理难度也随之减小,就可以提高污水处理能力,确保排入环境的污水都经过技术处理。
在确保生态用水的前提下,或在城市缺水已迫在眉睫的情况下,以回用于生态的中水为水源,开展污水的深度处理,生产高一级标准的中水,回用于市政用水。其水量平衡完全根据市政用水量而定,用多少,加工多少,提高中水设施运行效率。
中水自用与中水回用,都要具体问题具体分析。中国地域广,各地条件不一样,解决问题方式也不能一样,应当因地制宜,寻找适合当地条件的中水发展方式。在中水水源上,要区分水源的水质,对于优质水源,要最大限度地发挥它的使用价值,尽可能地延长使用环节的环节链,能就地使用的,就不要让它匆匆忙忙地流走,再远距离输送回来;能分类使用的,就不要优劣混合,然后花高成本再处理利用。在中水处理技术和工艺上,要根据实际情况的需要,采取合适的技术和工艺,不能一味地追求高技术,热衷引进洋设备,更不能攀比设施的先进性,如西北和东南地理气候条件完全不同,采取的处理工艺是不能完全一样的,西北地广人稀,天然条件下的生物处理工艺有着广阔的应用前景,在南方温度比较高的情况下则可以采用厌氧生物处理工艺。工艺没有优劣之分,只有是否合适的区别。在这个问题上,要有点实用主义的态度,能用简单技术解决的问题,就不要人为地复杂化;能用低技术解决的问题,就不要追求高技术。在中水的用途上,不同的用途采取不同的方式解决。中水可用于生态用水、生活用水、市政用水、工业冷却水、景观及绿化用水、增加河流流量、补充地下水、农田灌溉等等,用途相当广泛,一种方式不可能解决所有的问题,如果说生活用水采取中水自用的办法,工业冷却水也由企业采取中水自用的办法,景观及绿化用水、增加河流流量、补充地下水、农田灌溉采取滞留雨水的办法,治污性的生态用水和市政用水采取中水回用办法,就可以建立一套水资源的开发和再利用体系,走出一条适合中国国情的中水道发展道路,这样才能建设一个水环境友好型社会。
主要参考资料
1、袁志彬:《城市小区中水回用的现状及展望》(2004城市水业战略研讨与技术交流会);
2、王玉兰:《关于推进中水利用,建设节水城市的思考》(2003年中国法学会环境资源法学研究会年会论文集);
3、中国环保产业协会水污染治理委员会:《中国城市污水处理事业的发展必须冲出瓶颈》(2003年2月);
4、水利部水利水电规划设计总院:《京津地区建筑中水设施调研报告》(2005年4月);
5、罗晖 张爱华:《专访董文艺教授:小区中水回用的现状及问题》(中国水网2007年9月7日);
6、孙玉波:《我国污水再生利用面临三大难题》(新华网2003年11月16日);
7、卢红:《中水利用为何步履维艰》(陕西日报2005年9月15日);
8、徐琦《中水要畅流 需过四道坎》(中国环境报2007年1月5日)。
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10楼
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11楼
:handshake 受教了,多谢!:victory:
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