建筑节能设计：水系统优化方案

随着城镇化进程加快，城市用水量大幅上升，大量污废水的排放污染水源，使水质日益恶化，严重影响人们生活和生产，中水回用技术在这种情况下得到了研究、应用和推广。

中水是指建筑物或建筑小区内的生活污废水（包括沐浴排水、盥洗排水、洗衣排水、厨房排水、冷却排水等杂排水，不含厨房排水的杂排水称为优质杂排水）、雨水等各种排水，经过适当处理后达到规定的水质标准，回用于建筑物或建筑小区内，作为杂用水的水源。可以说，中水是第二水源，水质介于自来水和生活污水之间，可用于冲厕、道路冲洗、园林绿化、汽车冲洗、景观补水等。建筑中水系统设计要参照现行的国家规范《建筑中水设计标准》（GB 50336—2018）进行设计。

1.建筑中水水源

建筑中水水源可取自建筑的生活排水和其他可以利用的水源。中水水源应根据排水的水质、水量、排水状况和中水回用的水质、水量选定。

建筑中水水源可选择的项目和选取顺序为：卫生间、公共室的浴盆、淋浴等的排水；盥洗排水；空调循环冷却系统排污水；冷凝冷却水；游泳池排水；洗衣排水；厨房排水；厕所排水。

用作中水水源的水量宜为中水回用量的110％～115％。

综合医院污水作为中水水源时，必须经过消毒处理，产出的中水仅可用于独立的不与人直接接触的系统。传染病医院、结核病医院污水和放射性污水不得作为中水水源。建筑屋面雨水可作为中水水源或水源的补充。

2.建筑小区中水水源

建筑小区中水水源的选择要依据水量平衡和经济技术比较确定，并应优先选择水量充裕稳定、污染物浓度低、水质处理难度小、安全且居民易接受的中水水源。

建筑小区中水可选择的项目和选取顺序为：建筑小区内建筑物杂排水；小区或城市污水处理厂出水；相对洁净的工业排水；小区内的雨水；小区生活污水。

当城市污水处理厂出水达到中水水质标准时，建筑小区可直接连接中水管道使用。当城市污水处理厂出水未达到中水水质标准时，可作中水原水进一步处理，达到中水水质标准后方可使用。

3.中水处理工程设计总则

各种污水、废水资源，应根据当地的水资源情况和经济发展水平充分利用。缺水城市和缺水地区，在进行各类建筑物和建筑小区建设时，其总体规划设计应包括污水、废水、雨水资源的综合利用和中水设施建设的内容。对于适合建设中水设施的工程项目，应按照当地有关规定配套建设中水设施。中水设施必须与主体工程同时设计，同时施工，同时使用。

中水工程设计，应根据可用原水的水质、水量和中水用途，进行水量平衡和技术经济分析，合理确定中水水源、系统型式、处理工艺和规模。中水工程设计应由主体工程设计单位负责，中水工程的设计进度应与主体工程设计进度相一致，各阶段设计深度应符合国家有关建筑工程设计文件编制深度规定。(www.xing528.com)

中水工程设计质量应符合国家关于民用建筑工程设计文件质量特性和质量评定实施细则要求。中水设施设计合理使用年限应与主体建筑设计标准相符合。中水工程设计必须确保使用、维修安全，严禁中水进入生活饮用水给水系统。

4.中水处理常用工艺简介

中水处理常用工艺由原水收集、储存、处理及供给等设施构成，中水系统是目前现代化住宅功能配套设施之一，采用建筑中水后，居住小区用水量可节约30％～40％，废水排放量可减少35％～50％。在以上几种中水水源内，盥洗废水水量最大，其使用时间较均匀、水质较好且较稳定等，因此，其应作为建筑中水首选水源，但目前建筑中水技术具有运行效果稳定性差且造价较高等缺点，因而，在设计过程中应综合技术、管理、投资等多方面因素来选择新的优良的处理工艺。图4-12所示为以杂排水为水源的中水流向示意。

人工湿地是中水处理利用的一种工艺，它是由人工建造并控制运行的与沼泽地类似的地面，将污水、污泥有控制地投配到经人工建造的湿地上，污水与污泥在沿一定方向流动的过程中，主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理的一种技术。其作用机制包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用。

图4-12　以杂排水为水源的中水流向示意

人工湿地污水处理工艺的设计和建造是通过对湿地自然生态系统中的物理、化学和生物作用的优化组合来进行废水处理的。它一般由以下结构单元构成：底部的防渗层、水体层和湿地植物（主要是挺水植物）等。它能高效去除有机污染物，氮、磷等营养物和重金属，以及盐类和病原微生物等多种污染物。人工湿地处理系统具有缓冲容量大、处理效果好、工艺简单、投资省、运行费用低等特点，非常适合中、小城镇的污水处理。人工湿地表面布水系统如图4-13所示，人工湿地构造剖面示意如图4-14所示。

图4-13　人工湿地表面布水系统

图4-14　人工湿地构造剖面示意

人工湿地是一个综合的生态系统，它应用生态系统中物种共生、物质循环再生的原理，结构与功能协调原则，在促进废水中污染物质良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防止环境的再污染，获得污水处理与资源化的最佳效益。根据污水在湿地中水面位置的不同，人工湿地可分为表面流（自由水面）人工湿地和潜流人工湿地。

（1）表面流（自由水面）人工湿地处理系统。表面流人工湿地（SFCW）类似于自然湿地。在表面流湿地系统中，四周筑有一定高度的围墙，维持一定的水层厚度（10～30cm），湿地中种植挺水植物（如芦苇等）。污水从湿地床表面流过，污染物的去除依靠植物根茎的拦截作用及根茎上生成的生物膜的降解作用。这种湿地造价低，运行管理方便，但是不能充分利用填料及植物根系的作用，在处理废水的过程中容易产生异味、滋生蚊蝇，在实际应用中一般不采用。

（2）潜流人工湿地处理系统。在潜流人工湿地系统中，污水在湿地床中流过，因而能充分利用湿地中的填料，且卫生条件好于表面流人工湿地。根据污水在湿地中水流方向的不同，可分为垂直潜流式人工湿地、水平潜流式人工湿地。垂直潜流式人工湿地系统中，污水由表面纵向流至床底，在纵向流的过程中污水依次经过不同的专利介质层，达到净化的目的。垂直潜流式湿地具有完整的布水系统和集水系统，其优点是占地面积较其他形式湿地小，处理效率高，整个系统可以完全建在地下，地上可以建成绿地和配合景观规划使用。水平潜流式人工湿地系统是潜流式湿地的另一种形式，污水由进水口一端沿水平方向流动的过程中依次通过砂石、介质、植物根系，流向出水口一端，以达到净化目的。

人工湿地与传统污水处理厂相比，具有投资少、运行成本低等明显优势。在农村地区，由于人工密度相对较小，人工湿地同传统污水处理厂相比，一般可节省投资1/3～1/2。在处理过程中，人工湿地基本上采用重力自流的方式，在处理过程中基本无能耗，运行费用低，污水处理厂处理每吨废水的价格在1.0元左右，而人工湿地平均不到0.2元。

中水回用是一条开源节流的有效途径，具有一定的环境效益、社会效益和经济效益。在此基础上，须继续加强中水回用技术开发和新产品研制，进一步降低中水处理成本和使用成本，尽快为人们所接受。