雨水收集利用和中水处理回用对比分析实例

郑剑

一、工程介绍

海口美丽沙1903地块酒店项目位于海口市中心城区组团中海甸岛片区的西北部，南，北，西三面临海，用地面积为45970平方米。包括一栋60层250m高的塔楼及一栋21层89.8米高的低层公寓。两者共用二层地下室，地下建筑面积48422平方米；主楼1～6层为酒店的裙房，面积30145平方米；7～21层为酒店塔楼，面积33783平方米，23～61层为高区公寓塔楼77507平方米，副楼为低层公寓塔楼，占地面积28278平方米，总建筑面积为221741平方米。

二、非传统水源要求

综合考虑LEED顾问和中绿标准顾问提出的要求，本项目需使用非传统水源，其水量不应小于400立方米每日。

三、非传统水源方案介绍

（1） 方案一：雨水收集利用.

收集裙楼屋面的雨水，经过初期弃流过滤以后排至雨水收集池，再经过砂过滤和碳过滤器两级过滤后送至清水池，供非传统水源用水点使用；

（2） 方案二：中水处理回用

收集酒店客房和裙楼公共卫生间的优质杂排水，经过MBR膜工艺（中水调节池→生物氧化池→膜生物反应池→加药消毒→清水池）处理后供非传统水源用水点使用；

四、雨水收集利用方案主要水池和设备计算

（1） 雨水收集池容积计算：根据《GB50400-2006建筑与小区雨水利用工程技术规范》7.1.2之要求，雨水收集池容积按储存二～三天用水量计算。则雨水收集池容积为400*（2～3）=800～1200m?，实取1000m?；

（2） 清水池容积计算：按日用水量25%～35%计算。则雨水清水池容积为400*（25%～35%）=100～140m?，实取120m?；

（3） 雨水收集面积计算：最大24h降雨量：200mm，有效径流系数取90%，初期雨水弃流取3mm，则收集面积S=1000/（（200-3）*0.9）=5640㎡，实取6000㎡；

（4） 雨水处理设备：考虑处理工艺为砂过滤罐+碳过滤罐+次氯酸钠消毒工艺，处理后出水进入清水池之前用紫外线消毒器消毒；

（5） 雨水处理泵房（含水池）面积及层高要求：经估算，雨水处理泵房（含水池）面积约800㎡，净高3.6m以上；

五、中水处理回用方案主要水池和设备计算

（1） 中水处理设备处理规模计算：中水设备自用水量按10%考虑，则中水处理设备日处理规模=400*（1+10%）=440m?/d；

（2） 中水水源：初步计划回收低栋公寓，酒店，高栋公寓及洗衣房的优质杂排水，各区可提供原水量见下表：

编号 回收区域 最高日

用水量

（m3/d） 可回收

用水占比 折减

系数 折减

系数 可提供

原水量

（m3/d）

（1） 裙楼 175.2 100% 0.8 0.85 119.1

（2） 低栋公寓 124.74 79% 0.8 0.85 67.01

（3） 酒店客房 204.8 86% 0.8 0.85 119.77

（4） 高栋公寓 391.8 79% 0.8 0.85 210.47

（5） 洗衣房 294.91 95% 0.8 0.85 190.51

因此有两种原水收集方案：方案1：裙楼+低栋公寓+酒店客房+洗衣房；方案二：裙楼+低栋公寓+酒店客房+高栋公寓。方案一由于洗衣房排水中含有较多洗涤剂，处理难度较大，成本较高，故推荐采用方案二；

（3） 中水调节池容积计算：按日处理水量的35%～50%计算。则中水调节池容积为440*（35%～50%）=154～220m?，实取180m?；

（4） 接触氧化池容积计算：每日运行时间按20小时考虑，接触氧化池的水力停留时间取2小时。则接触氧化池容积为440*3/20=66m?，实取70m?；

（5） 中水清水池容积计算：按日用水量的25%～35%计算。则中水清水池容积为400*（25%～35%）=100～140m?，实取120m?；

（6） 中水膜生物反应池面积计算：膜通量取0.5 m?/（㎡*d），膜支架有效面积取0.8㎡/张；则膜的总张数=437.2/（0.8*0.5）=1093张，每组膜组件取200张，则总计膜组件组数=1093/200=5组；每组膜组件的尺寸为LXBXH=2800X620X2020（mm）；淹没水深取500mm；经布置，中水膜生物反应池尺寸至少为LXBXH=4400X7420X2520mm；

（7） 中处理泵房（含水池）面积及层高要求：经估算，中水处理泵房（含水池）面积约600㎡，净高3.6m以上；

六、两种方案的经济效益对比分析

（1） 经查询，海口市的自来水水费收费标准为：经营性用水为2.6元/吨；污水处理费为1.1元/吨；海口地区年平均降雨量为：1652mm；年平均降雨天数为145天。

（2） 全年需要非传统水源=400*365=14.6万m?；

（3） 全年可回收雨水量=1652*0.001*6000=9912m?；非传统水源水量的滿足率=7544/146000=6.8%，不足部分均需通过自来水补充；

（4） 与全部使用自来水相比，雨水回用系统年节省水费=（2.6+1.1）*9912=36674元；

（5） 雨水回用处理系统设备费用约164.50万元，钢筋混凝土水池建设费用约为67.2万元，合计基建投资约232万元。

（6） 雨水处理运行成本约为1.0元/吨（含人工），则每年处理雨水运行费用（含人工）=9912元；

（7） 雨水收集利用系统初投资收回周期=232/（2.7913-0.7544）=78.6年；

（8） 因为中水原水水源的供应稳定（不用依靠天气），故其非传统水源水量的满足率基本达到100%；

（9） 与全部使用自来水相比，中水处理回用系统年节省水费=（2.6+1.1）*400*365*365=53.7万元；

（10） 处理系统设备费用为157.50万元，钢筋混凝土水池建设费用约为22.78万元，合计基建投资约186.7万元。

（11） 中水处理运行成本约为2.0元/吨（含人工），则每年处理中水运行费用=2*400*365=29.2万元；

（12） 中水回收系统初投资收回周期=186.7/（53.7-29.2）=7.63年；

（13） 雨水收集利用和中水处理回用两种方案的对比汇总如下：

编号 比较项目 雨水收集利用 中水处理回用

（1） 设备初投资（含水池） 232万元 186.7万元

（2） 机房（含水池）占地面积 800㎡ 600㎡

（3） 产水稳定程度 与降雨量有关 产水稳定可靠；

（4） 产水满足率 =6.8% ≈100%

（5） 年节省水费（元） 27913 536702

（6） 每吨处理运行费用 1.0元/吨 2.0元/吨

（7） 年处理运行费用（不含人工）（元） 7544 290110

（8） 系统初投资收回周期（年） 78.6 7.63

七、结论：

根据以上内容，在综合考虑两种方案的经济效益以后，建议采用中水处理回用系统来满足LEED及中绿关于非传统水源的要求。值得注意的是：在项目的后续设计中还需要考虑业主对中水系统的心理接受程度、中水系统的实际运营难度和雨水系统庞大的水池对建筑专业地下室面积的压力来选择。