城市生活用水处理与再应用的探讨

2018-03-25周鹏宇

陕西水利 2018年2期

周鹏宇

（中国地质大学(北京)水资源与环境学院，北京 100083）

1 生活用水处理与再利用的必要性

地球上的淡水资源有限，而且分布不均，合理使用淡水资源是我们每个地球人的职责。一些人口集中而降水量少的地区为了保证供水不得不滥采地下水，导致地下水缺失、破坏地质环境，甚至引起地质灾害（如地面塌陷等）。节约用水能降低供水压力，减少人类对自然界的胁迫，是最终有利于人类自身发展的。在有的干旱地区，必须做到节约用水才能保证生活所需、保证基本农业用水。

虽然通过数据显示，我国总用水量只占水资源总量的21%，节约生活用水对水资源总量的影响是很小的，而由此带来的对其他地区的间接影响就更小了。简单来说节约用水对缺水地区基本没有影响，即使两个地区处于同一河流上下游。但是我们需要明确，水资源问题本来就是一个区域性问题，除了南水北调这种情况。个人看来，实现城市生活用水处理和再应用的意义是可以降低城市管网的压力和生活用水处理厂的负担，降低能耗，虽然程度也很有限。不浪费水是应该的，尤其是公共场所用水。重申一下水资源问题，政府层面的管理和政策，远比个人的节约用水行为有效。另外节约用水是值得鼓励的，但是不推荐以降低生活品质为前提。譬如，很多人提议的用其他使用过的生活用水来冲厕所，抽水马桶在负压的情况下是很少有水滴溅射到马桶坐垫上的，但是自己冲的话几率就会大很多，而且水质差于自来水，这样感染概率就会大很多。而且抽水马桶在冲刷效果和防臭方面也远远好于自己用水冲。

2 城市生活用水处理与再应用的策略探讨

2.1 城市排水管道修建

以北京的城市排水系统为例，是建国初期建造的，甚至部分路段要更早。当时的排水系统设计和规划的水平都不够，缺乏长远的考虑。随着北京城的逐渐扩展，老的排水系统越来越无法满足要求，但是更严重的问题是改造的成本太高，由于排水系统都是在地下的，很多时候不可能彻底的改造旧的系统。这就形成了今天北京低劣的城市排水系统。即使有部分路段是后期建设的，但是由于木桶效应，短板非常明显，只要遇到大雨天，北京城的积水就随处可见。知道了问题的根源相信就不难得出解决城市排水问题的方法了，其实难的不是设计，而是规划，这涉及到各方面的利益和投资等问题，是综合性的问题，不是几个人和几个部门能够解决的。

市政修建的排水管道一般为城市地下排水管道，分为雨水排水系统和生活用水排水系统。基本上就是先定线再算流量、再调整水力坡度和管径以确定流速、管道埋深，还要校核充满度。排水管道对于洪涝灾害有着极大的预防和抢救作用，意义十分重大。排水管道施工中首先需要分析地势，分析现状的地势对应的排水方向与汇水区域及会产生的影响（比如可能的接纳水体及生活用水厂），划分大致的排水分区，也就是我们经常说的布局；其次就开始计算流量，根据当地的暴雨强度公式或者相关资料以及近远期的居民用水量或者生活用水定额，计算会产生的雨水量、生活用水量，需要注意的是还要调查清楚有没有工厂等类似的较大生活用水流量排放处，如果设计内容包括防洪，还要注意有米有泄洪通道，这是计算管径的前提；再次是选择恰当的管材：一般是按当地的经济条件以及使用习惯结合工程实例来定，我们一般是D800及以下排水管采用HDPE双壁波纹管，d800以上采用钢筋混凝土管，尺寸特别大或者采用管道不便时可以考虑箱涵，钢筋混凝土结构。

同时，在施工的整个过程中，不论是前期准备、中期施工还是后期维护，作为施工方都需要做到整体把控，统筹全局去考虑问题。所有工程建设工作都是为投入正常生产以后满足人们的安全功能要求与使用功能要求，工程产出产品的质量及相关参数都要达到预期标准。所以，不管施工单位的专业水平高低，都既要满足工程的质量标准要求，又要从工程整体角度出发考虑问题，每道工序间均树立统一思想和精神，土建施工工程要为排水管线安装工程及其他设备安装工程制造良好客观条件，同时，管线安装和其他设备安装工程也要保护已完成的土建工程。

2.2 城市中水系统的建立

我们常说的中水以及水资源回收利用，模糊的说可以是reuse water或者reclaim water，但是更加细分的话，也可以中水gray water、厕水black water和正常的white water。中水就是我们日常洗衣服洗脸洗菜拖地之后所用的水，其中含有一些人工化学物质以及少量的人体脱落物（如死皮或头皮屑），当然这只是家用的范畴，另一个用水区就是工业使用。black water就是冲掉厕所后混有人体粪便的污水，其中含有大量病菌病原体，不易于重复使用，但是可以加工成肥料。中水的循环使用即使是在世界范围内也没有有效地推广，美国日本研究的比较早技术上有优势但不代表应用上广泛。

中水的处理肯定是要去普通杂质（颗粒）、去化学物质，并且根据应用等级除菌。首先过滤可能是一层沙子或者颗粒岩石，当然少不了木炭。然后再经过特殊的生物质过滤，活性炭层，增氧层和厌氧层。

然而在中国城市中推行中水系统还是具有不小的难度，由于住房环境依旧是集中式小区高层为主，建筑群密集，中水回收后在哪里储存解决不了，地下有限的地方可能都成车位了。而外国一些中水利用较好的地区都是自己的小别墅，可能在自家院子底下就挖好地方了，回收利用起来非常方便。一般来看，建议使用城市生活用水的蓄水系统进行收集，蓄水收集后需要将它们存储起来，由于传统的水泥池、玻璃钢池等都存在着这样，那样的泄漏维护不便问题，新型PP储水模块池，就有抗压能力强，施工方便，储水能力强，抗老化等特点深收市场的欢迎，也是目前生活用水收集中储水池应用的最多的工艺。我们需要对收集存储的生活用水进行消毒、过滤泥沙等净化处理，达到城市普通用水的水质要求，通常我们会采用紫外线消毒器、地埋式一体机等净化过滤装置。

中水实际上更适合工业上循环利用，一个是工业上水用量大，对水质要求不高，对于居民来说，除非水价非常高，否则新增铺设管道，维护(由于水质，对于硬件损耗更大)，以及各个终端的更换(厕所，厨房使用更大的排水口)，得不偿失。

2.3 城市生活用水处理与再利用的人才培养与挖掘

一方面发展职业技术教育，提高劳动者素质。首先抓职前教育，以满足社会的需要为已任，科学地决策所设专业、开设的课程，强化管理，以教育的高质量来塑造自身的社会形象。其次重视职后教育，通过半脱产学习、业余学习和函授教育，提高在职人员的业务能力。此外设立下岗人员培训中心，发挥下岗职工实际操作经验比较丰富的优势，使下岗职工经过一段时间的培训，重新走上新的工作岗位。最后加强校企合作，发挥各自的优势，提高办学的效益，使学校和企业各得其所，并且能较好地解决教育与就业的问题。

另一方面企业和用人单位要转变错误的招聘观念，在注重学历成绩的同时更要注重实操能力，要不拘一格降人才。同时要着眼于企业的长远发展，录用创新型、复合型人才。建立长效招人、育人、用人、留人机制，做好新员工的岗位培训，提高本岗位的专业技能，提升工资福利待遇，让人才能够留下来、做下去。

2.4 树立节约用水意识，提高公民素质

水作为资源，只谈数量的话，的确是取之不尽。但是如果谈了质量，就变了。例如，污水给你钱你都不喝，矿泉水就需要花高价钱。所以，重视水的质量更为关键。进入人体的水分，有三种途径：呼吸、皮肤传导、口喝。三种都很重要，三种接触的水也都很重要。当前的国民情况下，价格是最好的办法。阶梯水价或者优质优价才是解决问题的关键。我们需要明确，我们用过的水，就是被污染的水，最终还是要排回自然的，但是被污染的水，自然界是需要重新分解和循环的，这就会增加大地的负担。所以，我觉得节约用水，就是尽可能少用水，尽可能少制造污染的水。

2.5 地下管网的科学合理设计

一般来说，地下管网称为城市给水系统和城市排水系统。排水系统又分为污水排水系统、雨水排水系统、雨污合流排水系统。在上个世纪六、七十年代我国大部分三四线城镇的排水系统都不健全或者采用的雨污合流的排水方式（即雨水，城市污水采用一套管道系统排除）。有些城市发展迅速，人口也不断增大，这自然加大了城市排水管网的排水压力，而城市排水系统的改建速度跟不上城市发展速度，导致城市大雨内涝。而实际的污水管网系统的设计是根据勘察设计人员提供的城市地形图以及城市规划图，根据地形选择最佳的重力流排水干管布置方式。换句话说，城市的排水绝大多数采用重力的方式让污水自行随设计管网排出，生活污水从每家每户流入小区的排水管网，小区排水管网接入市政排水管网，经支管汇入干管，最终流入污水处理厂。在这方面可以考虑借鉴巴黎的地下管网设计，以排防雨水和污水为主的重力流管线系统，涉及面积广，包括上万个排污口和下水道盖，六千多个地下蓄水池，同时还在管网内部铺设了供水管、煤气罐、通信电缆和光缆等管线，提高了地下管网的利用率，做到美观与实用的一体化。