城市公共机构系统节水技术研究

徐富民

（西安汇丰节水管理工程有限公司，西安 710061）

当前，我国水资源形势依然十分严峻，用水效率仍然不高，存在的主要问题为：一是节水制度建设有待完善；二是节水内生动力不足；三是节水技术标准水平有待提升。强制性的节水产品技术标准体系还不完善，节水产品和设施质量良莠不齐，节水社会服务体系尚未形成。全民节水理念意识还不强。为了全面建设节水型社会，人们必须从制度、行动、机制三个方面全面推进城市节水型单位建设。

城市节水型单位建设的重点是公共机构，高校是重点，西安市人数最多的公共机构为高校。据统计，西安市各类高校数量在全国仅次于北京，在全国排第二位，包括民营院校，西安高校有近70所，在校学生120多万人。高校是城市人口最密集的公共机构，也是城市最大的用水大户。据初步统计，西安市公共机构日用水量占全市用水量的30%左右，是城市的用水大户，初步估算，西安市公共机构的用水总量接近居民的用水总量。据西安市自来水公司2015年的统计数据，西安市的日均用水总量平均在110万m3，而某知名高校人数3万多人，人数大约是西安市总人口的0.4%，日用水量却在3万m3，占西安市总用数量的2.7%。高校是城市用水不折不扣的大户，由于高校无法精确计量收费，人均耗水量是居民人均用水量的3～5倍[1-2]。

西安市区耗水工业企业不多，城市节水的核心和重点是城市工公共机构节水。推行阶梯水价对于城市居民节约用水很有效果，但是对于城市公共机构无法落实经济责任，所以制定一套系统的城市公共机构节水方案，并在城市公共机构里进行应用示范是实现城市公共机构节水的关键。

1 城市公共机构综合节水技术方案

城市公共机构包括学校、医院、国家机关和事业单位等，具有人员密集、绿化面积大、建筑面积大、用水集中的特点。基于管网漏损控制、回收利用雨水和中水，当前有必要研究一套适合城市公共机构的系统节水方案，采用综合节水技术，在不改变日常用水习惯的前提下实施节水。在《全民节水行动计划》《节水型社会建设“十三五”规划》的实施关键阶段，城市公共机构的节水是节水型城市建设的重要部分。然而，针对城市节水用水大户机关、高校等公共机构的节水技术仍然停留在以普及节水器具为主的“省水”阶段。结合国内外城市节水技术状况，笔者认为，人们可以从以下四个方面着手综合解决城市公共机构系统节水问题。

一是解决地下管网漏损问题，供水系统优化管理，将供水系统漏损控制在3%以内，降低供水管网的漏失率，预计可以节水10%以上。二是综合回收公共机构办公的灰水，做好盥洗水回用，可用于冲厕、绿化浇灌，预计可节水10%左右。三是综合回收雨水，用于绿化节水喷淋智慧浇灌系统、道路喷洒用水、洗车用水等，预计可节水12%。四是建立一套控制管网漏损和灰水、雨水、污水分质供水的智慧节水管理平台来实施监控、管理，确保综合节水效果稳定保持在30%以上。

1.1 降低公共机构地下供水管网漏损率

我国城市地下管网的综合漏损率在20%左右，城市公共机构占地面积大，地下管网分布距离长，产生漏损的概率高。据统计，城市公共机构地下管网的漏损率在15%左右。通常，在用水户发现水质浑浊、地面冒水或地面塌陷时，人们通过探测才能发现漏损点。这时，漏损已经出现很久，大量供水浪费，而且水质产生二次污染。因此，有必要采用基于物联网技术主动型供水管网漏水监测报警系统。该系统通过安装在供水管网上的探漏仪采集管道振动数据，并将之传输到数据分析平台，平台将收集到的数据进行智能分析，发现异常自动报警，同时通过终端设备进行可视化呈现，可以有效控制地下管网的漏损，降低漏损率。供水管网漏损检测报警系统示意图如图1所示。

图1 供水管网漏损检测报警系统

1.2 灰水回收综合利用

学校、机关、事业单位等集中式卫生间可以进行灰水（轻度污染的洗手水）回收改造，对于办公楼、集体宿舍、教学楼场所之卫生间和洗漱间，人们可以将洗漱灰水收集后用于冲刷便池，同时努力实现节水的全程自动化控制。灰水回收流程如图2所示。

图2 灰水回收流程

灰水回收流程由灰水收集、过滤、储存、沉淀、排污等组成，作为再生水，其可以替代自来水用于冲厕。该灰水利用系统是小型中水利用系统，可在单栋楼内独立安装使用，凡产生洗漱污水的公共盥洗间和卫生间都适合安装，不受规模、环境条件限制，可实现全程自动化控制，节水率高。与现有中水利用系统相比，该中水利用系统具有以下不同之处。

1.2.1 实现全程自动化控制，中水利用率高

在灰水转化为中水过程中，该系统实现了全程自动化控制，提高了污水收集率和中水利用率。中水利用采用系统配套开发的自动化冲厕控制器和自动阀门，克服了目前常用冲厕设备工作不稳定和人为操作因素所导致的冲厕用水浪费难题，通过自动控制和冲厕冲水量的调整，仅此阀门即可节水50%左右，有效降低了冲厕用水量，提高了中水利用率。

1.2.2 实施方便，水质安全

针对不同结构的公共盥洗间、卫生间用水特点所设计的单楼小型中水利用系统，与建污水厂、站和改造室外管网相比较，具有投资少，回收快、后期运行成本低等优势（经测算，该产品每吨中水利用成本在0.1元左右，现有中水利用每吨成本在1元左右）。中水水源优质，使用安全。根据国家中水水源分类标准，本中水系统所使用的洗漱污水属优质污水水源，其实现了洗漱污水随即产生，随即过滤、沉淀、排污转化为中水，随即用于冲厕，即产即用，水质不会进一步发生变化，在使用过程中又不与人体发生任何接触，对人体和环境不会产生任何危害。

1.2.3 安装简单，维修简便，安全可靠，选材考究，长久耐用

灰水小循环综合利用项目安装不破坏原有结构和布局，安装简单。在所有控制器外壳上设有电源、信号、电机等电器工作状态指示灯，一般维修人员经简单培训都能迅速查找故障点并准确进行故障排除。整个产品采取了安全用电措施，运行安全可靠。

根据公共机构的特点、楼房结构布局和卫生间的便池形式，笔者总结了两种灰水收集方案和三种综合利用方案。

一是灰水分层回收方案：上层集水，下层用水；底层集水，顶层用水；适用于学生宿舍、教学楼多层集中水房，灰水分层回收示意图如图3所示。二是灰水集中回收方案：集中收集，逐层用水；适于高层分散用水。灰水集中回收示意图如图4所示。

1.3 雨水回收综合利用

学校、机关等公共机构的绿化面积都比较大，绿化浇灌用水量占总用水量的5%～8%。格栅雨水收集系统是成熟的雨水回收方案，将雨水根据需求进行收集和处理，使其达到使用标准。目前，多数由弃流过滤系统、蓄水系统、净化系统组成。雨水收集系统根据雨水源不同，可粗略分为两类。一是屋顶雨水。屋顶雨水相对干净，杂质、泥沙及其他污染物少，可通过弃流和简单过滤后，直接排入蓄水系统，进行处理后使用。二是地面雨水。地面的雨水杂质多，污染源复杂。在弃流和粗略过滤后，还必须进行沉淀才能排入蓄水系统。

通过模块式蓄水箱收集到的雨水资源用来冲洗厕所、浇洒路面、浇灌草坪、水景补水，甚至用于循环冷却水和消防水。城市公共机构回收利用雨水，可以减少5%～8%的自来水用量。

图3 灰水分层回收示意图

图4 灰水集中回收示意图

1.4 智慧节水管理平台保障节水率持续稳定

集成供水系统漏损报警、灰水回收利用、雨水利用的公共机构分质供水的远程信息监控节水管理平台，实施漏损报警、分质供水系统自动化管理，达到长期实时监控各级用水单元用水量、水压控制的目的，并随时监控供水工况运行状况，及时对供水系统的非正常状态进行处理，确保长期有效的节水效果。智慧节水管理平台系统网络模型如图5所示。

城市公共机构节水需要综合运用多种工程技术，其中，供水管网漏损的控制、雨水和中水回收综合利用的核心是自动控制技术，而供水管理平台可以保证节水效果。人们需要制定城市公共机构水平衡测试标准来评估项目节水空间，确保节水效果和节水效益。地下供水管网是一个复杂的给水系统，给水系统的使用与管理是一门专门的学科。供水管网的运行、管理、监测、分析、探测和勘测等需要专业化运作，要达到长期节水的目的，人们不仅需要进行长期投资，而且必须对供水管网做到长期系统管理。

图5 智慧节水管理平台系统网络模型

2 采用合同节水管理模式实施城市公共机构综合节水

城市公共机构做好供水管网漏损的控制、雨水和中水回收综合利用，综合节水率在35%以上，节水效果明显。但是，从节水改造立项到实施，周期长，资金难以保障。一种新型市场化节水服务机制应运而生——合同节水管理模式，节水服务企业与用水户签订合同，为用水户募集资本，集成先进技术，提供节水改造和管理等服务，以分享节水效益方式收回投资、获取收益[3]。推行合同节水管理，有利于降低用水户节水改造风险，提高节水积极性；有利于促进节水服务产业发展，培育新的经济增长点；有利于节水减污，提高用水效率，推动公共机构创建节水型单位。与节水技改相比，合同节水管理模式具有显著优势，如表1所示。

表1 节水技改模式和合同节水管理模式对比

《关于推行合同节水管理促进节水服务产业发展的意见》要求到2020年，合同节水管理成为公共机构、企业等用水户实施节水改造的重要方式之一。通过上述比较，合同节水管理模式相对于技术改造有以下优势。

（1）项目方零投资、零风险；合同期内有关节水项目的设备、工程、人力全部由节水技术服务公司100%投资，项目方无风险；可以有效保障节水效果；节水技术服务公司的收益从节水效果中获取，节水无效果，节水技术服务公司无法回收投资，节水技术服务公司评估节水空间，确保节水效果。

（2）项目方可以获得节水管理技术，合同期内节水技术服务公司把节水系统的全套管理技术移交给项目方，为项目方提供节水经验；合同节水管理模式的效率高，节水技术服务公司投资投入资金、技术、设备和技改工程，避免甲方筹措资金周期等影响进度，项目效率高，速度快。双方共同分享节约的效益。

3 结语

基于漏损控制、灰水综合利用、雨水回收、智慧节水平台管理的集成综合节水技术是城市公共机构综合节水的有效手段，合同节水管理模式是创造性的市场机制节水模式，基于节水成果的分享与共赢，具有强大的生命力[4]。对于公共机构来说，推行合同节水管理，有利于推广漏损控制、灰水综合利用、雨水回收、智慧节水平台管理的集成节水技术，提高用水效率，降低污水排放量，改善生态环境；有利于最大限度地吸引社会资本积极投入节水事业，促进节水服务产业发展；有利于提升用水保障能力，降低用水治污成本，建立长效运行管理机制。合同节水管理模式节水之路在公共机构节水领域将越走越宽！