香港冲厕系统供水

香港水务署 副署长 陈沛华

　　引言

　　1．香港现拥有人口580万，以工业、金融和贸易中心而闻名，要保证市民高标准的生活和蓬勃向上的工业及世界知名的商贸服务业的发展，平均每天需要240万m3的淡水。不幸的是，香港在水资源方面处于不利的位置，要满足对水的这种巨大需求，香港水务工程师们面临着严重的挑战。第一位的是香港地方非常狭小，总的土地面积只有1000多平方公里，而且已经把约1/3的土地面积开发为集水区。又没有大的河流和湖泊。香港处于亚热带地区，每年平均降雨量约有2200毫米，并不少，但全年降雨的时间分布不均，只集中在夏季的几个月内。虽然香港开发了良好的收集水区和贮备水库系统，但从当地能收集到的水的总量，还不能满足香港目前需要的1/3，2/3的淡水只得从中国大陆广东省以很大的代价“进口”。
　　2．如果香港不采取海水冲厕的话，就必须“进口”更多的淡水。当前，香港冲厕水需要量为每天52万m3，用淡水冲厕为17万m3，占1/3，其余的2/3已用海水冲厕，每天35万m3。
　　3．大规模采用海水冲厕，大约始于35年前，也就是50年代末。在此之前，若需冲厕水要从井水获取。独立大厦的房主在地下打井，抽井水作冲厕用。由于人口的增长，井水很快成为一种不可靠的水源，因为城区内越来越多的楼房抽取地下水冲厕，不断增加井的深度。与此同时，伴随着香港的繁荣发展，扩大了工业基地，带动了人口增长，香港对淡水的需求迅猛增加。当时虽然陆续补充完成了水资源方案，但尚未同广东政府签定输水到香港的协议。香港当地水资源难以满足快速增长的需要，到1960年，水的定额限量已是无一例外。针对淡水资源不足的这种情况，香港水务工程师们把注意力转移到海水冲厕。起初，在50年代末，只是用泵将海水输送到政府办公大楼和政府住宅区使用。从那时起，以海水泵站、海水配水库和海水输配管网这种模式的海水供应系统陆续增加，当时，海水供应系统与香港淡水供应系统同时存在，但分别独立。到今天为止，城区的大部分和很多新市镇全都建了海水供应系统，为近70%的香港居民提供了十分可靠的冲厕水源。

　　以经济分析为基础的选择。

　　4．尽管在50年代末推行用海水冲厕是强调节省淡水的产物，但在近几年进一步扩大海水冲厕供应系统却是经济分析的结果。几年来，随着广东省大量淡水的增进和污水处理厂的投产运行，冲厕水的选择可能不是淡水、海水就是处理后的污水厂出水。在对某个新市镇或房屋建筑区的一项冲厕水供应研究计划列表进行经济分析时，从投资费用和运行机制费用两方面考虑，以便找出是用淡水、海水还是用处理后的污水厂出水，到底是哪种水总的费用最低，当然也对环境和健康等其他方面作了考虑。
　　5．表1为沙田冲厕供应系统（72000m3/d）经济分析摘要。可以看出，沙田新市镇使用海水冲厕总的费用比用淡水或处理后的污水厂出水低得多。同用淡水相比，主要因素是它的买水费用（购买“进口”淡水的费用）和从广东边界输送淡水到沙田的费用。至于用处理后的污水厂出水，主要的不利因素是建设三级污水处理厂和它的连续运行费用。
　　6．表2为西贡镇用海水和淡水作冲厕供水选择方案之间费用比较一览表。在此，用处理后的污水出水没作考虑，因为要处理污水达到可以接受的水质所需费用太高。就西贡镇来说，从表上可以看出，它在人口密度低的农村开发区，用淡水冲厕比用海水更经济，尽管从大海中取海水不需费用。这与在需求量小的农村开发区建一套新的海水供应系统投资费用高有关。

注：（ⅰ）仅对取决于资源而不同的费用列表比较
　　（ⅱ）采用的贴现率为4%/年
　　（ⅲ）土地费用没作考虑　

　　7．全香港在海边上现有16座海水泵站（见图1），每座海水泵站将抽取的海水，通过输配管网既可直供又可送到配水库。图2是典型的海水供水系统。另外有15座内陆海水泵站，从较低水位系统将海水打到高位供水区。海水供水冲厕的能力，以满足每人每天70升来设计。
　　8．泵站装有运行和备用泵数台。它通过取水渠与大海相连接。泵上装有流量计、控制设备和加氯装置，直接海水的泵的一些部件都用不锈钢材质，防止海水腐蚀。
　　9．每个海水输配系统基本上由铺设在地下的干管和支管管网组成。600mm以上直径的用钢管，管内衬里采用抗硫酸盐混凝土做防海水腐蚀的材料；小于600mm直径的管用石棉水泥管，或抗硫酸盐混凝土衬里的球墨铸铁管，或用UPVC管。由于石棉水泥管已被逐渐淘汰，新的中等尺寸的海水管网大多用球墨铸铁管。在香港通用的海水家用管是UPVC管。配水系统最低的水压应保持在15米水柱。目前，香港海水管网正以每年25km的平均速度扩展。
　　10．传统的海水配水库建在高地上，为一个敞开式素混凝土或钢筋混凝土配水库，以供储备之用。为了保持海水中高余氯浓度，近年来新建的配水库已经装了顶盖。当用泵直供海水时，只把富余的海水打到配水库，配水库做平衡池用，也就是说用一个共用的进出水管，而贮存的水弥补高峰期的需要。在香港总共有36个海水配水库，总贮存能力为200,000m3。设计一个海水配水库的容量应是该库服务范围每日冲厕平均需水量的1/4。
　　11．在淡水管网和海水管网都存在的区域内，为双系统作消防供水。由于淡水消防与海水消防是独立的，实际上两个独立消防系统互为补充。为了便于区分，淡水消火栓涂红白色，海水消火栓涂黄色。

　　海水供水系统运行及其问题

　　12．在海边泵站取水渠内对海水处理是进行粗筛滤，然后加氯以防配水管网内生长海生物和结垢，并杀死使海水产生气味的微生物。泵供海水的质量取决于泵站（处理）海水的质量。取水口格栅挡住了大的漂浮有机残渣，但海水中小的悬浮固体还是被抽进系统被泵送出去。为了使取水渠免收漂浮物的干扰，通常（规定）海事活动如：货船装卸或船只停泊至少距取水渠60m以外，取水口格栅每周至少清理一次。为进行化学分析和调整泵站的投氯量，要在系统的不同地方有规律的取海水水样。为了确保冲厕水的水质，在海边泵站需要维持1mg/L的余氯浓度。
　　13．由于污染，在海水质量差的海域必须增加投氯量，以便抑制细菌增长，减少腐败，并因此去掉泵供水的气味。为确保可接受的冲厕水的质量，新的海水供水方案规定，海边泵站应坐落在能满足水务署制定的取水口水质指标的地方。表3为当前水质指标参数。
　　14．香港是一个高速发展的地方，不能满足对居民、商业、工业和基础设施发展的土地需求。在建筑多的地区要填海造地，海水泵站经常是填海工程的受害者。首先，泵站不得不重建，而新泵站投入运行之前，老的泵站还必须忠实的履行它供冲厕水的职责。当围绕着泵站开始填海时，海水质量变坏，取水渠有淤泥问题，导致运行困难。在香港海水冲厕不长的历史进程中，在新的海岸线上又重建了3座海水泵站。在今后的三年内，还要重建两个以上海水泵站，作为对西九龙填海的补偿。
　　15．在输配系统中，海水的腐蚀性表现在阀门的阀座和阀板被腐蚀。海水系统中阀门的腐蚀很快，常发现不能关到滴水不漏的情况。受腐蚀的阀门降低了输配系统运行中的灵活性，如果因维修或进行改造工作，需要停止部分输配系统运行时，由于某些管线的阀门关不严，不得不切断大面积的供水。香港采用夜间流量检测和分步检测方法，来查输配管网 的漏损，而这些检测要求，按顺序关闭某区域的阀门，若阀门被腐蚀，进行这些检测就不会有准确的结果。只有用好的阀门替换了受腐蚀的阀门后，才能取得有意义的检测结果。

注：（1）化学结果以mg/L计；
　　（2）这些海水水质指标要考虑海岸海水水质的变化和处理工艺能力，定期的进行修 正；
　　（3）为了达到适宜的水质指标，需要改进处理设备；
　　（4）若在特殊情况下，海水的DO、气味、BOD5和细菌浓度方面低于水质指标时, 应考虑通过曝气/加氯来改善。

　　16．海水和淡水干管两种管线同时都在地下，双系统运行需十分小心，特别是连接生活干管时，外表上看，海水干管确实同淡水干管一样，如果接错了管，海水就会进入饮水系统中，造成污染，给用户健康带来危害。由于淡水的消耗量大于海水的消耗量，通常在一个地方使用海水和淡水的管径不同，因此，只要查一下水的干管记录就能区分出哪个是海水管，哪个是淡水管。为了双保险起见，某区域确实有海水和淡水干管两套系统，在连接生活干管之前，要进行可靠的检测，从接好的管子里取水样，并在水样中投加氯化钡溶液，如果是海水，会出现硫酸钡白色浑浊沉淀。这种简单的检测方法可以准确的鉴别出海水干管，而当海水和淡水干管彼此靠近时，还提供给工作人员快速区分它们的办法。

　　能经受海水腐蚀的内部设施

　　17．在香港用海水冲厕受法律保护。“水务设施条例”规定，未经许可使用淡水冲厕违法。在能用海水冲厕的地方，用户不允许使用淡水冲厕，必须用海水冲厕，为用户所供的海水，不计量，不收费。要求连接到海水供应的每幢大楼去接收地面集水储罐的海水，大楼房主需用泵将海水打到楼顶贮罐，然后将海水配送到大楼公寓的各个房间，“水务设施条例”要求楼里的内部设施，即内部管件必须适合使用海水，就是说它们必须能经受海水的腐蚀。在香港，用于海水的管件为UPVC管，用海水冲厕对排水系统和污水处理不会产生任何问题。
　　18．在不能供海水的地方，由卫生保健部门批准，才允许临时用淡水冲厕。大楼用淡水冲厕按时段计量，而且每个生活单元只收取在四个月记帐期内超出30m3耗水量的那部分费用。根据“水务设施条例”规定，还要求连到淡水供应冲厕的用户，即使正在使用淡水冲厕，也应安装能耐海水腐蚀的内部管件，目的是为了当海水供水工程完成以后，能用海水时，不用再重新更换室内管件。

　　淡水冲厕作为一种临时措施

　　19．尽管香港当前冲厕水大约2/3为海水，水务署仍计划进一步扩大海水供水系统，尚未装备海水供水系统的地区，仅把用淡水冲厕作为一种临时措施。现在用淡水冲厕的大部分地区，主要住在新市镇的地区，已计划建成一套用于冲厕的永久性海水供应系统。在某些新市镇海边的海水泵站建设需晚些日子完成，因为新市镇规划，填海还没到允许建设海岸泵站或建设从泵站到供水区输水干管这个阶段，在此期间，把淡水输入冲厕配水系统，为了冲厕，特殊供一下淡水。如西贡镇所证明的那样，当冲厕水量小时，淡水冲厕仍是经济的，这不违背经济规律。
　　20．当淡水干管和海水干管在一起时，通过临时把淡水和冲厕配水系统之间相连接，可使淡水进入冲厕配水干管中。只要双系统都用淡水，这种相连是无害的，但是，若开始供应海水冲厕之前，必须将连接管去掉，否则会使饮用供水受到海水的污染，因此，必须保存这些连接管的详细记录。这样当使用海水时，人们可找到位置，有规律的换好。1984年屯门新市镇，将临时供的冲厕淡水换成海水时，首先是按记录将所有连接管去掉。另外在所有已知的连接管去掉后，整个冲厕系统还要关闭三天，目的是让疏忽连接管的情况，或者在公共配水干管中或在私人室内设施中存在的问题，在三天内都暴露出来。还可建议用户根据报纸上的通知进行更换。报告或观察没有违规的事情，到三天末完全有把握地将海水供应系统交付使用，不会因错误将海水供到用户厨房。

　　结论

　　香港位于华南沿海地区，利于利用海洋，由于香港经受不起淡水的浪费，为了节省淡水的唯一目的，使用海水冲厕已35年多了，当前每天平均向公众配送海水的量为350,000m3，以满足全港冲厕水量的2/3，现仍有1/3用户用淡水冲厕，实际上，它只是一种临时措施。还准备进一步扩大海水供应系统，最终目的是停止使用淡水冲厕，除在不能实行海水冲厕和用海水冲厕不经济的区段之外。在今后的三年内，海水冲厕将要扩大到5个区段以上。在香港和世界许多其他地方一样，淡水像稀缺的商品一样是珍贵的，虽然海水供水系统在运行和维护上有许多问题。香港为了节省淡水，为了向公众提供经济可靠的冲厕供水，仍决心继续扩大海水冲厕系统。

1993年8月