高校宿舍全方位分质供水系统的探究

马振 万皓 张萌上海大学环境与化学工程学院、上海大学能源管理办公室

高校宿舍全方位分质供水系统的探究

马振1万皓2张萌31上海大学环境与化学工程学院2、3上海大学能源管理办公室

为了减少高校学生宿舍巨大的生活用能用水量，该文提出对宿舍用水实行全方位的分质供水系统，通过对高校宿舍用水现状调研、查阅大量文献并了解相关的节能新技术，文章最终提出高校宿舍全方位分支供水体系明确的规划方案及资金筹措方式。此系统具有良好的节能效果与经济效益，为类似高校的供水系统改建提供新的模式。

高校；宿舍；分质供水；节能

目前上海高校学生数量已高达60多万人，高校学生宿舍生活用水量巨大。上海部分高校用水情况见图1。伴随着巨大的能源消耗，如燃煤锅炉耗煤，电加热开水消耗电能等，存在着很大的节能节水空间。因此，本文提出运用当下先进的节能节水技术与理念对宿舍供水系统实施改造，进行高校宿舍全方位分质供水的建设，大大降低上海市高校学生生活用水及能源消耗。

图1 2013年上海部分高校用水统计情况

1国内外分质供水现状

分质供水是指供水系统根据用户对水质要求的不同而分开供应相应用水的一种供水形式。分质供水系统源于美国、丹麦、荷兰等国家，在国外有着长期的应用历史，目前发达国家已普遍使用。国外现有的分质供水系统，都是以可饮用系统作为城市主题供水系统，实行自来水供水系统，而另设管网系统用于低质水或海水供冲洗卫生洁具清洁车辆及部分工业用水等，是主体供水系统的补充。而中国目前所推行的分质供水形式被称为管道分质供水，就是将自来水进一步深度处理、加工和净化后，在原有的自来水管道系统上，再增设一条独立的优质供水管道，将水输送至用户，供居民直接饮用。1996年，上海锦华小区率先建设了全国第一个分质供水系统，之后，分质供水开始选用不同的净水工艺推广应用，涉及应用领域也开始增多。

2宿舍全方位分质供水概念

校园宿舍全方位分质供水体系，是基于现有的分质供水理论上，进行创新与改进后应用在高校宿舍中的分质供水体系，是学校里按不同用水对水质的要求不同而实行生活用水的分别供应。该系统对以往的分质供水进行创新改革，突破以往两种供水模式的分质供水理念，将供水终端由单一的饮用水增加了洗浴水、冲厕水等终端设置，将校园宿舍生活用水当中的饮用水、洗浴水及回用水三种对水质要求各不同的生活用水进行整体规划，构建一套多层次，全方位的高效、节能的分质供水体系。计划将直饮水，太阳能热水以及校园中水三大管道实施综合管理、统一设计，并进行一体化施工，形成多层次的管网供水体系。校园宿舍全方位分质供水体系创新独特，充分体现出循环经济的节能理念。不仅方便了学生的生活，也大大降低了高校的用水支出。

高校宿舍分质供水改造使宿舍供水形成含循环用水的复杂管网，即原学校自来水供水管分为三路宿舍用水供水：一路为自来水直接供应；一路进入太阳能空气源热泵热水机组制作热水，热水接入宿舍原供水管道，提供洗浴用水；还有一路作为原水进入直饮水机房净化处理后，专设直饮水管道供水。洗浴后的污水、简单的清洁用水及饮用水的排水在经污水管道汇合后进入中水处理站，处理后的污水在达到回用的水质要求后，经回用水管道接入宿舍的冲厕用水系统进行回用。整个系统是一体化的供水模式，三条用水路线的组合如图2。

图2高校宿舍分质供水流程图

3改造的必要性与可行性

3.1必要性分析

（1）中水回用

经简单处理后的生活污水用于冲厕、浇花等用水水质要求相对较低的地方，节约了宝贵的水资源，达到资源的循环利用的目的。中水生产成本相比自来水水费较低，因此中水回用可大大降低校区的水费支出，具有巨大的经济效益。

（2）直饮水。

目前上海高校学生饮用水一般为电加热开水或桶装水。校园自来水管道使用多年严重腐蚀，水中带有余氯的味道，且水中大大肠杆菌无法严格控制，易引起肠道病，而桶装水使用周期较长，出水关口以及桶内易滋生细菌，二者均存在着安全隐患；而直饮水即开即饮，价格低廉，水的质量高，同时避免了将水烧到高温而消耗的电能，具有很好的节能意义。

（3）热水入室：

在调查中发现目前上海众多高校宿舍楼内虽有淋浴设施，但并未有热水，因此使用率不高。如能将热水引入每个宿舍，方便学生使用热水，大大增加学生洗浴的舒适性，而且避免燃煤锅炉制热水的煤炭消耗，可节省大量能源。

3.2可行性分析

高校宿舍用水量大且用水较为集中，便于统一设计、规划管理。对于直饮水净化处理装置、生化法处理宿舍生活污水及采用太阳能空气源热泵热水三条供水体系的改造技术均较为成熟且安全可靠。结合各高校的校园规模、地理位置、学生人数等实际情况选择最为适合的节水改造方案并进行经济效益的分析，最终达到降低用水量、节能减排的目标。对于工程项目资金的筹措，其中部分由校方出资，可申请市教委里的节能项目，获得资金补助，同时可采用合同能源管理运作模式，以完成项目的施工建设。由此可见，高校全方位分质供水的改造具有较强的可行性。

4三条供水系统概述

4.1直饮水系统

管道直饮水系统是指楼宇和学校办公室公共场所安装大型水质处理器,对市政自来水再处理后,通过优质管道,直接送至用户的供水系统[1]。作为城市居民的生活用水水源，自来水一直是主要来源。但是近年来，由于水源的污染等因素，使得“优质饮用水分质供水系统”应运而生[2]。居民对现有自来水水质不满意，很多人选择直接饮用纯净水，而且直接饮用纯净水更加方便[3]。

高校宿舍直饮水的处理是采用以反渗透为核心的净化处理系统，自来水原水在机房净化处理后，由供水管网送至各用户终端，所制备的直饮水通过全封闭管路送至管线机，学生可刷卡饮水，系统为连续循环供水。直饮水终端管线机分两路出水，一路为直接饮用的常冷水，另一路为通过电加热器加热的开水。系统中总饮用水的计量方式采用安装水表计量，即在总出水管以及循环回水管两处安装水表计量，则：总饮用水量为总出水管水表数减去回水管水表数。

管道直饮水系统工艺流程多种多样,经过多年观察表明,多数水质指标变化不大,而耗氧量有升高趋势，这可能与膜和活性炭使用年限过久、未及时更换有关[4]，因此需对直饮水处理设备进行及时的维修与更换。

4.2太阳能热泵热水系统

对高校现有的基础设施、加热要求等分析后提出相应的太阳能空气源热泵热水系统改造方案。优先利用太阳能制热，用空气源热泵作为补充。在晴朗高温天气，使用太阳能热水系统即可；若遇到阴雨天等恶劣天气，仅凭太阳能加热不能达到设置的水温，则需空气源热泵辅助加热，水箱内部还安装电加热装置作为备用。热水由水箱出水口经泵送至浴室，向浴室供应热水，学生洗浴实行刷卡计费。在热水使用的同时制热过程依然可以正常运行，这样可以相应减少部分储热水箱的容积。

上海大学宝山校区对原热水供应系统进行改造，改变原燃油锅炉为太阳能热泵热水系统，自去年改造成功并全面运行后，获得了很好的节能效果并带来了很大的收益。表1为改造前后一些月份的用能量及费用支出对比。

4.3中水回用系统

中水回用工程主要指收集上述宿舍楼内洗浴等污染较轻的生活污水，通过简单的污水净化处理，使其达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》标准后回用于学生公寓冲洗厕所、校园绿化以及洗车冲地等。中水系统的改造已应用于多种场合，而小区的中水回用，则因投资小，回报速度快而广泛[5]，其成为中水回用改造较为理想的场所。高校宿舍与小区模式相近，因此，易于进行中水系统的改造。

表1锅炉改造前后用能及费用支出情况对比

中水水源一般都取自学生宿舍的洗浴水、清洁排水等，这些污水水质污染较轻，处理成本较低，而厕所排水由于污染程度高，则不易作为中水的原水。

高校宿舍生活用水的时间性极强，一般在早上七点到九点，晚上九点至十一点的两个时间段用水量较大，而其他时间用水量则趋于平稳，污染物以易处理的有机污染为主，因此可采取生化法处理工艺。宿舍学生洗衣、洗澡等生活污水统一收集后经污水管送至中水处理系统，首先经格栅将毛发等杂物滤去，再由调节池调整后进入核心处理系统接触氧化池，在活性污泥的生物接触氧化反应之后的出水再经过沉淀、除臭处理即可作为冲厕、浇花等杂用水回用。

中水回用量的估算：对于回用的中水，一般用于重测、浇花、洗车等地方。据统计,学校冲厕用水量占总量的30%～50%；机关冲厕占总用水量达55%，而冲洗厕所实际仅需一般标准水[7]。经过调查得知，学生公寓的冲厕用水、绿化用水及洗车用水量所占比例仅为总污水量的1/2左右，即中水回用量约为污水排放量的1/2。只需要将部分污水进行中水回用处理以满足校内的冲厕等杂用需求，设计规模适中即可，否则将会降低其经济效益。

5节能效益评估

高校宿舍分质供水系统的建设，具有良好的节能、节水效果，可为学校创造可观的经济效益。除去寒暑假，学生在校时间按260天计，下面以每万人计，对该系统进行节能估算。

5.1直饮水节能估算

饮水定额是不同的，目前国家对直接饮用水定额没有制定规定，工程所采用的数据一般根据经验得来。一般居民用水定额为q=3-5L/（人·d）。南方部分城市可适当提高用水定额[8]。按人均日饮水量3L/人，则一年饮用水量约为7800m3/万人。将1m3水从10℃加热到100℃，需热量90000kcal。

则烧开1m3水所需电量为104.65kWh，因电加热还存在一定的效率问题，因此烧水所耗用的电量会更多。

电加热水一年的耗电量为81.63万kWh（7800m3×104.65kWh/m3），折合标煤100.4t标煤。

而在学生饮用水中约有95%的饮水为直接常温饮用，而需加热至100℃开水的量为5%左右，因此每年大约可省去加热水所消耗的能源量为：95.38t标煤（100.4t标煤×95%）。

5.2太阳能热水节能估算

若一年人均日洗澡用水水量按30L计，则年热水用量为78000m3/万人，将1m3水由10℃加热至55℃，则耗热量为45000 kca l。

加热1m3热水需耗电为52.33kWh，则一年耗电量为408.17万kWh，折合标煤：502.05t标煤。

5.3中水回用节能估算

若一普通高校一年内宿舍生活污水量为a m3，则一年内回用水量约为0.5a m3，上海市水费及排污费总价按每m32.93元算，对于一般规模的高校，中水成本约每m31.8元，则一年可节省自来水水费为：0.565a元[（2.93-1.8）×0.5×a元]。

6总结

（1）高校宿舍全方位分质供水系统的构建，节约了煤炭能源与水资源，迎合了当今社会节能减排的需求；大大减少了学校的用能、用水支出，为学生的日常生活提供了极大的便利与舒适。

（2）本文提出的高校宿舍全方位分质供水体系，对学校里按用水水质的不同要求而实行生活用水的分别供应，突破两种供水模式的分质供水理念。该供水系统的构建开创了一个多层次的供水体系新思路，形成了多方面分质供水的新模式，为高校开辟了一种全新的可行性模式，为类似高校的供水系统改建提供参考。

[1]甘日华,杜达安,梁志雄.管道分质供水的卫生及管理探讨[J].中国卫生监督杂志,1999,6(1): 35-36.

[2]李盛.优质饮用水供水系统设计探讨[J].工业用水与废水,2002,33(4):50-52

[3]宋广瑞,陈光明.分质供水的可行性研究[J].中国测试技术,2003,2:61-62.

[4]甘日华,张永慧,叶兵,等.广东省管道直饮水系统卫生学调查[J].环境与健康杂志,2009,26 (1):45-49.

[5]李红岩,左金龙.MBR处理洗浴废水与雨水的中水回用工程[J].哈尔滨商业大学学报:自然科学版,2006,22(1):36-38.

[6]沈丽娜.西安某高校中水回用工程实例研究[J].地下水,2011,33(6)

[7]陈新明,徐志勇.天津市污水处理及中水利用初探[J].天津建设科技,2003,3:37-38.

[8]戴之荷，韩路，戴艳。管道直饮水系统的设计探讨[J]中国给水排水，2002，18（6）：68-69

Discovery on Full Scale Sub Quality Water Supp ly System in High Schoo l Dorm itory

Ma zhen,Wan hao,Zhang meng

In order to reduce the huge water and energy consump tion in college students′dorm itories living,this artic le p roposes a comp rehensive Sub-quality water supp ly system for dorm itory water using.By investigating the water using Situation in college dorm itory,read ing a lot o f literatu re and learning abou t the new energy-saving techno log ies, Fina lly,The artic le p roposes the exp lic it p lanning schem e and fund raising o f com p rehensive Sub-qua lity water supp ly system in co llege dorm ito ries.This system has good ene rgy-saving e ffect and econom ic benefits,it can p rovides the new m odel for transformation o f water system in other universities.

university,dorm itory,sub-qua lity water supp ly,energy conservation

马振，男，1990年6月生，上海大学环境与化学工程学院硕士研究生，研究方向节能减排、循环经济技术与管理。万皓，男，1975年1月生，博士，获得环境学、计算机、生态经济学等不同学科的学位，主要研究方向为循环经济技术与管理。现兼任上海大学能源管理办公室主任，正在将研究成果应用到高校管理实践中。