王兵¹，王伯鐸¹，林積泉¹，張 銘²，馮華偉³

（1.西北大學(xué) 環(huán)境科學(xué)系，西安 710069；2.陜西省環(huán)境保護(hù)局，西安 710004；3.煤炭科學(xué)研究總院西安分院，西安 710054）

　　摘要 基于循環(huán)經(jīng)濟(jì)和清潔生產(chǎn)原理，提出高等學(xué)校污水再生利用的途徑和技術(shù)方法，并以某大學(xué)新校區(qū)為例，分析了污水再生利用的有利條件和工藝流程，討論了污水再生利用的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，研究結(jié)果表明在高等學(xué)校實(shí)施污水再生利用是必要的，而且是技術(shù)可行的。
　　關(guān)鍵詞 污水再生利用；途徑；經(jīng)濟(jì)效益；環(huán)境效益
　　中圖分類號(hào)：X703　　　　　　　 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： 　　　　　　　文章編號(hào)：

Study on approach and benefit of wastewater recycle in university
WANG Bing¹，WANG Bo-duo¹，LIN Ji-quan¹，Zhang Ming²，F(xiàn)eng Hua-wei³

（1.Dept. of Environmental Science ,Northwest University , Xi’an 710069，China；2.Shaanxi Environmental Protection Bureau, Xi’an 710004，China；3 .Xi’an branch ,China coal research institute ,Xi’an 710054,China）

Abstract： The approach and methods of wastewater recycle were mentioned in university according to the principle of recycle economy and clean production, and the advantage factor and technological process were analyzed and the social, economic and environmental benefits of wastewater recycle were discussed. The conclusion shows that wastewater recycle apply in university is necessary and feasible in technology.
Key words：Wastewater recycle；Approach；Economical benefit；Environmental benefit

　　高等學(xué)校污水再生利用主要是將污水處理到非飲用的程度，其水質(zhì)指標(biāo)低于城市給水中飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但又高于污水允許排入地面水體排放標(biāo)準(zhǔn)，以滿足高校雜用水的要求。就目前而言，高等學(xué)校中實(shí)施污水再生利用的高校所占比例并不樂觀。高等院校是用水大戶，人員素質(zhì)較高，而且現(xiàn)有的污水再生利用技術(shù)工藝成熟、可行，所以高等院校應(yīng)充分利用這些有利條件，在污水的再生利用方面樹立典范，同時(shí)也增強(qiáng)了學(xué)生的節(jié)水意識(shí)，響應(yīng)了國(guó)家建設(shè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的號(hào)召。本文以陜西某高校新校區(qū)為例，來探討高校實(shí)施污水再生利用具備的有利條件、采用的工藝以及所帶來的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。并提出居民小區(qū)乃至整個(gè)區(qū)域都對(duì)污水進(jìn)行“減量、再用和循環(huán)”，讓循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念融入社會(huì)生活，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的“雙贏”。

1 高等學(xué)校污水再生利用的途徑

1.1高校污水再生利用的污水水源選擇和用途
　　高等學(xué)校實(shí)施污水再生利用并不是單純的收集、處理高校內(nèi)產(chǎn)生的所有污水，它是根據(jù)滿足高校內(nèi)雜用水對(duì)水質(zhì)和量的要求而有選擇地收集污水水質(zhì)相對(duì)較好、污水中污染物簡(jiǎn)單、污水量較大的污水來處理，構(gòu)建滿足此要求處理相對(duì)簡(jiǎn)單、處理費(fèi)用較低的污水處理設(shè)施，使得處理成本趨于最小，實(shí)現(xiàn)效益最大化。
　　在高等學(xué)校污水再生利用過程中應(yīng)當(dāng)注意分類收集、分類處理。學(xué)生宿舍是主要的用水建筑，其用水量因?qū)W校不同而占到高?？傆盟康?5～50 %左右。在選擇污水水源時(shí)，應(yīng)首選學(xué)生宿舍衛(wèi)生間的洗滌污水作為收取對(duì)象，洗滌污水用水量大，而且也比較容易處理；浴室和游泳池污水屬于優(yōu)質(zhì)雜排水，是較優(yōu)的污水處理水源，其收集量也較大，可作為污水處理的水源。其出水水質(zhì)完全可以滿足學(xué)校綠化、洗車、沖廁及沖地等方面的用水要求。廁所污水以及食堂污水的水質(zhì)較差，且難處理；實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的污水組成情況較復(fù)雜，處理成本高，因此不考慮回收利用。
1.2高等學(xué)校污水再生利用處理的方法
　　傳統(tǒng)的污水處理再生利用的方法主要有生物處理法、物理—化學(xué)法和膜處理法^[1]。高等學(xué)校污水再生利用目前較多的采用生物處理方法中的活性污泥法、SBR法、化學(xué)氧化法和生物接觸氧化法?；钚晕勰喾ㄖ饕m應(yīng)于大型污水處理廠，雖然其處理效果很好，但由于占地面積較大，抗沖擊能力較差，容易出現(xiàn)污泥膨脹，管理技術(shù)要求高等原因一般不適合高校。SBR法是間歇反應(yīng)，其改進(jìn)工藝主要有CAST、PASS、UNITANK、 MSBR等。優(yōu)點(diǎn)同樣明顯，效率高、效果好，運(yùn)行靈活、安全、穩(wěn)定、可靠，抗沖擊能力較強(qiáng)，占地少，但因其工藝復(fù)雜，自動(dòng)化要求高，管理復(fù)雜而不被高校所采用?；瘜W(xué)氧化法要有光催化氧化法、濕式氧化法、臨界氧化法以及20世紀(jì)90年代末開發(fā)出了強(qiáng)化分子氧化法（ATM法）。但復(fù)雜的工藝、高能耗、復(fù)雜的管理和巨大的基建運(yùn)行費(fèi)用使其止步于高校門外。生物接觸氧化法主要適應(yīng)于小型污水處理廠和工業(yè)污水處理^[2]。其處理效果較好，工藝簡(jiǎn)單，運(yùn)行靈活、穩(wěn)定，管理方便而被許多高校采用。此外，在選擇污水再生利用處理工藝時(shí)，應(yīng)考慮不同地域差別和具體情況。

2 高等學(xué)校污水資源化的效益分析

　　對(duì)污水進(jìn)行再生利用，不僅起到開源的作用，也減輕了對(duì)受納水體的污染，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
2.1高等學(xué)校實(shí)施污水資源化的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益
　　全國(guó)高校林立，在校學(xué)生大約2200萬，其用水量和污水排放量相當(dāng)大。而實(shí)施污水再生處理后，不僅可以滿足高校雜用水在質(zhì)和量上的要求，減少了新鮮水用量，提高水資源的再生利用率，為學(xué)校節(jié)約了資金。同時(shí)，在高等學(xué)校實(shí)施污水再生利用還有著間接的經(jīng)濟(jì)效益，表現(xiàn)在校園污水處理工程可為學(xué)校相關(guān)專業(yè)的學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí)的平臺(tái)，有助于學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率的提高，還可以節(jié)省因進(jìn)行這些課程所帶來的費(fèi)用問題。高等學(xué)校實(shí)施污水再生利用經(jīng)濟(jì)效益顯著。
　　此外，在高等學(xué)校實(shí)施污水再生利用起到了模范帶頭作用，為高等學(xué)校樹立了形象，也為居民小區(qū)污水再生利用乃至區(qū)域?qū)嵤┵Y源循環(huán)利用，變廢為寶，實(shí)施清潔生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。
2.2高等學(xué)校實(shí)施污水資源化的環(huán)境效益
　　資源、環(huán)境和人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，是21世紀(jì)的重大課題。在可持續(xù)發(fā)展中，水具有舉足輕重的作用。水與可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系如同血液對(duì)人體生命的關(guān)系，密不可分。目前人類所面臨的水資源供需矛盾并不是自然界水量不足以支撐人類社會(huì)發(fā)展的需求，而是人類對(duì)利用水資源過于粗放和無序，表現(xiàn)為嚴(yán)重的水資源浪費(fèi)和水資源的嚴(yán)重污染^[3]。
　　高等學(xué)校實(shí)施污水再生利用，提高了水資源的利用率，減少了污水排放量，相應(yīng)的也就減少了污染物的排放量，這樣可以緩解所在城市污水處理廠的負(fù)荷，而且也減輕了對(duì)受納水體的壓力。處理過的污水可用于澆灑道路，解決道路揚(yáng)塵問題，改善校園的大氣環(huán)境，同時(shí)可增加景觀用水量，改善校園生態(tài)環(huán)境，為將該校建成以水為主體的生態(tài)校園提供了一定的基礎(chǔ)。同時(shí)，高校實(shí)施污水再生利用還體現(xiàn)了節(jié)水意識(shí)、減少對(duì)新鮮用水量的需求、緩解了目前由于浪費(fèi)嚴(yán)重造成的水資源短缺，有助于水資源的可持續(xù)利用?？梢?，高等學(xué)校實(shí)施污水再生利用具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

3 實(shí)例研究

3.1陜西某高校新校區(qū)污水再生利用概述
　　陜西某高校新校區(qū)位于西安市，校區(qū)用地南北高差3 m，地勢(shì)平坦，背靠秦嶺，面向市區(qū)，自然環(huán)境良好。其中主要包括教學(xué)樓、圖書館、院系教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、辦公樓、學(xué)校辦公樓、體育館、學(xué)生 活動(dòng)中心、藝術(shù)中心、交流中心、學(xué)生公寓、食堂、教職工住宅及其它附屬設(shè)施建設(shè)。同時(shí)為后續(xù)發(fā)展預(yù)留適當(dāng)發(fā)展用地。
　　這所高校新校區(qū)污水處理再生利用給排水系統(tǒng)（圖1）是一個(gè)包括新鮮水供水系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)和污水回用系統(tǒng)的復(fù)雜大系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)又可分為若干個(gè)子系統(tǒng)，各系統(tǒng)是互相聯(lián)系的。新鮮水供水系統(tǒng)是為只能使用新鮮水的用水部門服務(wù)，其用水量是定值。污水處理回用系統(tǒng)承擔(dān)著新鮮用水的排水和雜用水排水的再處理。污水處理設(shè)施的規(guī)模取決于污水回用量和排水量^[4]。
3.2陜西某高校新校區(qū)實(shí)施污水再生利用分析
3.2.1校園類建筑配建污水處理設(shè)施的有利條件
　　盥洗水、洗浴水、游泳池水的水量較大，水質(zhì)好且相對(duì)穩(wěn)定，作為污水處理水源時(shí)可采用較為簡(jiǎn)單的處理工藝，可大大降低處理費(fèi)用。且其水源回收點(diǎn)相對(duì)集中，便于收集。在這所高校新校區(qū)配建污水處理設(shè)施，較居住小區(qū)和其它一些公共建筑配建污水處理設(shè)施有下面的有利條件。

Figure 1　 Water supply and drainage system in campus

　?。?）優(yōu)質(zhì)雜排水容易收集 淋浴排水、盥洗排水、洗衣排水比廚房排水和廁所排水污染濃度低，為優(yōu)質(zhì)雜排水，其BOD₅≤100mg/L，COD≤150mg/L，應(yīng)作為污水資源化首選的原水，經(jīng)過較為簡(jiǎn)單的污水處理工藝后，就可作為雜用水。雜用水的主要用途是沖洗廁所，另外還可用于消防用水和噴灑道路、花草等?，F(xiàn)有的居住小區(qū)和許多公共建筑，多采用合流制管道，廚房、廁所污水和洗滌、沐浴污水沒有分流，無法得到優(yōu)質(zhì)雜排水，其排水水質(zhì)較差，不易處理。而學(xué)校類建筑如教學(xué)樓、學(xué)生宿舍、實(shí)驗(yàn)樓等，其衛(wèi)生間的排水立管自然形成了水質(zhì)分流，只要把排放洗浴、洗滌污水的立管集中起來，就可形成分流管系。
　?。?）污水再生處理設(shè)施便于筑建 這所高校新校區(qū)具有學(xué)校類建筑的共同特點(diǎn)，用水點(diǎn)比較集中，空間開闊，對(duì)美觀方面的要求不高，室內(nèi)外安裝中水管道就容易很多，污水處理站應(yīng)設(shè)置在所收集污水的建筑與污水再生利用地點(diǎn)便于連接的地方，可將之設(shè)在相對(duì)偏僻的半地下，并注意建筑蔭蔽、隔離和環(huán)境的美化。
3.2.2污水處理再生利用水源的選擇
　　這所高校新校區(qū)的污水主要為生活污水，在選擇水源時(shí)，首先應(yīng)該選擇較容易處理且量大的學(xué)生宿舍樓洗滌水作為水源，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)考慮教工住宅樓盥洗污水、教學(xué)樓部分的洗滌污水以及澡堂污水和游泳池污水均是較優(yōu)的水源，比較容易處理，出水水質(zhì)完全可以滿足學(xué)校綠化、洗車及沖地等方面用水要求。實(shí)驗(yàn)污水、食堂污水以及廁所污水水質(zhì)較差，難以處理，在這里不予考慮。這所高校新校區(qū)主要建筑污水排放量的情況如表1所示。
　　對(duì)表1數(shù)據(jù)的分析可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)生公寓產(chǎn)生的可用污水占總排水量的25%，教工住宅產(chǎn)生的可用污水占總排水量的23%、教學(xué)實(shí)驗(yàn)排水中教學(xué)部分、辦公、中小學(xué)、幼兒園、游泳館、公共浴室、交流中心和活動(dòng)中心等產(chǎn)生的可用污水占總排水量的18.7%。除去部分較難處理污水如沖廁所產(chǎn)生污水、廚房污水等，可用污水為2528m³，占總污水量的67%。經(jīng)處理后可用于綠化、洗車等雜用水達(dá)到2000多m³，完全滿足新校區(qū)預(yù)算1658 m³的雜用水量。

表 1　　陜西某高校新校區(qū)排水量
Tab 1　 Tonnage of new campus of certain university in Shaanxi

3.2.3污水再生處理工藝
　　學(xué)生宿舍衛(wèi)生間的洗滌水屬優(yōu)質(zhì)雜排水，其主要污染物濃度BOD₅≤100mg/L，COD≤150ｇ/L，SS≤100mg/L，LAS（陰離子合成洗滌劑）≤5mg/L，在設(shè)計(jì)處理工藝時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮去除洗滌水中的洗滌劑，強(qiáng)化消毒措施以殺滅水中的細(xì)菌、病毒。
　　通過各種處理方法的比較分析，新校區(qū)采用生物接觸氧化法比較合適。其工藝流程如圖2所示。
　　該生化處理工藝技術(shù)成熟，出水水質(zhì)穩(wěn)定，運(yùn)行費(fèi)用低，在使用中應(yīng)注意下面幾點(diǎn)：
　?。?）在資料不確切的情況下，調(diào)節(jié)池容量按日處理量的30～40 %計(jì)算，貯水池按日處理量的20%～30%計(jì)算。
　?。?）生物接觸氧化池中的生物載體（填料）有固定式和懸浮式，懸浮填料比固定填料更具優(yōu)勢(shì)。

Figure 2　 Techniques of wastewater recycle

　?。?）從安全方面考慮，消毒液宜采用NaClO溶液或O₃，不宜采用液氯。
3.3陜西某高校新校區(qū)污水再生利用效益分析
3.3.1污水處理再生利用設(shè)施的建設(shè)費(fèi)
　　污水處理再生利用設(shè)施的建設(shè)費(fèi)主要包括污水處理站的建設(shè)和污水收集管道的敷設(shè)，其費(fèi)用大小會(huì)因情況不同有較大的變化。按照這所高校新校區(qū)雜用水量及水質(zhì)要求，建設(shè)日處理能力1600m³的污水處理設(shè)施，基建費(fèi)用約200萬元^[5]。
　　3.3.2污水處理再生利用的費(fèi)用
　　污水處理再生利用的經(jīng)濟(jì)性是決定其能否廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵因素之一。污水處理再生利用的成本主要由能源消耗費(fèi)用、藥劑費(fèi)、工人工資福利等費(fèi)用構(gòu)成。按照這所高校新校區(qū)的雜用水量和用水水質(zhì)要求，其運(yùn)行費(fèi)用約為25萬元。污水處理設(shè)施使用壽命按20年算，加上檢修及運(yùn)行費(fèi)用，處理費(fèi)用約0.9元/m³，費(fèi)用—效益比為0.46。
3.3.3污水再生利用效益分析
　　根據(jù)西安市現(xiàn)行的居民用水水價(jià)，這所高校新校區(qū)如果實(shí)施污水再生利用，按照目前居民用水1.95元/m³，每年可以節(jié)省綠化、洗車等雜用水費(fèi)用約52.2萬元，20年收益為1044萬元。隨著目前水市場(chǎng)進(jìn)一步的完善，在最近5年內(nèi)，水價(jià)將占到衣食住行等八大基礎(chǔ)支出的1/32或1/16，每立方米自來水水價(jià)將達(dá)到3元或5元^[6]。如此新校區(qū)實(shí)施污水再生利用后每年將可以節(jié)約水費(fèi)104.5萬元或203.9萬元，20年可以帶來2089萬元或4078萬元的收益。同時(shí)，這所高校新校區(qū)實(shí)施污水再生利用可以節(jié)約用于綠化等雜用水的新鮮用水1658 m³/a，減少1842 m³/a的污水排放量。
　　這所高校新校區(qū)只要加強(qiáng)運(yùn)行管理，嚴(yán)格操作程序，污水經(jīng)生化—物化處理系統(tǒng)后出水水質(zhì)可滿足《生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》要求。在新校區(qū)實(shí)施污水處理再生利用，既緩解了水污染所帶來的環(huán)境問題，又起到了節(jié)約用水的目的。污水經(jīng)再生處理水質(zhì)滿足廁所沖洗用水、綠化用水、澆灑用水等生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。其技術(shù)上也是可行的，有著較好的經(jīng)濟(jì)效益，尤其具有顯著的環(huán)境效益。

4 結(jié)論

　?。?）高等學(xué)校污水再生利用技術(shù)成熟，采用生物接觸氧化法處理能很好處理所收集來的污水，出水水質(zhì)完全可以滿足陜西某高校新校區(qū)雜用水的要求，實(shí)現(xiàn)了污水的再生利用。
　　（2）通過對(duì)陜西某高校新校區(qū)污水處理再生利用經(jīng)濟(jì)效益分析，不難看出污水資源化有著很高的經(jīng)濟(jì)可行性，它解決了占新校區(qū)總用水量約25 %綠化等方面的用水，經(jīng)濟(jì)效益顯著。目前污水處理再生利用技術(shù)日趨成熟，為高校實(shí)現(xiàn)污水資源化鋪平了道路。
　　（3）本文由于種種原因的限制只對(duì)陜西某高校新校區(qū)污水再生利用進(jìn)行了探討，應(yīng)當(dāng)指出，這所高校新校區(qū)污水的回用率還是很可觀的，占到了新鮮水總供水量的50 %。目前國(guó)內(nèi)居民小區(qū)污水再生利用并不樂觀，這所高校新校區(qū)污水再生利用可以為其提供很好的范例，具有一定的推廣作用。同時(shí)也為區(qū)域?qū)嵤┵Y源再生利用的循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念邁出了堅(jiān)實(shí)的一步，起到了很好的帶頭作用。

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基金項(xiàng)目：陜西省教育廳專項(xiàng)科研基金資助項(xiàng)目（01JK109）
作者簡(jiǎn)介：王兵（1982-　 ），男，陜西楊凌人，西北大學(xué)碩士生，主要從事污染防治與治理方面的研究工作。