高等学校污水再生利用的途径与效益研究

王兵¹，王伯铎¹，林积泉¹，张 铭²，冯华伟³

（1.西北大学 环境科学系，西安 710069；2.陕西省环境保护局，西安 710004；3.煤炭科学研究总院西安分院，西安 710054）

　　摘要 基于循环经济和清洁生产原理，提出高等学校污水再生利用的途径和技术方法，并以某大学新校区为例，分析了污水再生利用的有利条件和工艺流程，讨论了污水再生利用的社会效益、经济效益和环境效益，研究结果表明在高等学校实施污水再生利用是必要的，而且是技术可行的。
　　关键词 污水再生利用；途径；经济效益；环境效益
　　中图分类号：X703　　　　　　　 文献标识码： 　　　　　　　文章编号：

Study on approach and benefit of wastewater recycle in university
WANG Bing¹，WANG Bo-duo¹，LIN Ji-quan¹，Zhang Ming²，Feng 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

　　高等学校污水再生利用主要是将污水处理到非饮用的程度，其水质指标低于城市给水中饮用水水质标准，但又高于污水允许排入地面水体排放标准，以满足高校杂用水的要求。就目前而言，高等学校中实施污水再生利用的高校所占比例并不乐观。高等院校是用水大户，人员素质较高，而且现有的污水再生利用技术工艺成熟、可行，所以高等院校应充分利用这些有利条件，在污水的再生利用方面树立典范，同时也增强了学生的节水意识，响应了国家建设循环经济社会的号召。本文以陕西某高校新校区为例，来探讨高校实施污水再生利用具备的有利条件、采用的工艺以及所带来的经济效益和环境效益。并提出居民小区乃至整个区域都对污水进行“减量、再用和循环”，让循环经济理念融入社会生活，实现经济效益和环境效益的“双赢”。

1 高等学校污水再生利用的途径

1.1高校污水再生利用的污水水源选择和用途
　　高等学校实施污水再生利用并不是单纯的收集、处理高校内产生的所有污水，它是根据满足高校内杂用水对水质和量的要求而有选择地收集污水水质相对较好、污水中污染物简单、污水量较大的污水来处理，构建满足此要求处理相对简单、处理费用较低的污水处理设施，使得处理成本趋于最小，实现效益最大化。
　　在高等学校污水再生利用过程中应当注意分类收集、分类处理。学生宿舍是主要的用水建筑，其用水量因学校不同而占到高校总用水量的25～50 %左右。在选择污水水源时，应首选学生宿舍卫生间的洗涤污水作为收取对象，洗涤污水用水量大，而且也比较容易处理；浴室和游泳池污水属于优质杂排水，是较优的污水处理水源，其收集量也较大，可作为污水处理的水源。其出水水质完全可以满足学校绿化、洗车、冲厕及冲地等方面的用水要求。厕所污水以及食堂污水的水质较差，且难处理；实验产生的污水组成情况较复杂，处理成本高，因此不考虑回收利用。
1.2高等学校污水再生利用处理的方法
　　传统的污水处理再生利用的方法主要有生物处理法、物理—化学法和膜处理法^[1]。高等学校污水再生利用目前较多的采用生物处理方法中的活性污泥法、SBR法、化学氧化法和生物接触氧化法。活性污泥法主要适应于大型污水处理厂，虽然其处理效果很好，但由于占地面积较大，抗冲击能力较差，容易出现污泥膨胀，管理技术要求高等原因一般不适合高校。SBR法是间歇反应，其改进工艺主要有CAST、PASS、UNITANK、 MSBR等。优点同样明显，效率高、效果好，运行灵活、安全、稳定、可靠，抗冲击能力较强，占地少，但因其工艺复杂，自动化要求高，管理复杂而不被高校所采用。化学氧化法要有光催化氧化法、湿式氧化法、临界氧化法以及20世纪90年代末开发出了强化分子氧化法（ATM法）。但复杂的工艺、高能耗、复杂的管理和巨大的基建运行费用使其止步于高校门外。生物接触氧化法主要适应于小型污水处理厂和工业污水处理^[2]。其处理效果较好，工艺简单，运行灵活、稳定，管理方便而被许多高校采用。此外，在选择污水再生利用处理工艺时，应考虑不同地域差别和具体情况。

2 高等学校污水资源化的效益分析

　　对污水进行再生利用，不仅起到开源的作用，也减轻了对受纳水体的污染，具有明显的经济效益和环境效益。
2.1高等学校实施污水资源化的社会经济效益
　　全国高校林立，在校学生大约2200万，其用水量和污水排放量相当大。而实施污水再生处理后，不仅可以满足高校杂用水在质和量上的要求，减少了新鲜水用量，提高水资源的再生利用率，为学校节约了资金。同时，在高等学校实施污水再生利用还有着间接的经济效益，表现在校园污水处理工程可为学校相关专业的学生提供实验和实习的平台，有助于学习兴趣和学习效率的提高，还可以节省因进行这些课程所带来的费用问题。高等学校实施污水再生利用经济效益显著。
　　此外，在高等学校实施污水再生利用起到了模范带头作用，为高等学校树立了形象，也为居民小区污水再生利用乃至区域实施资源循环利用，变废为宝，实施清洁生产奠定了基础。
2.2高等学校实施污水资源化的环境效益
　　资源、环境和人类社会的可持续发展，是21世纪的重大课题。在可持续发展中，水具有举足轻重的作用。水与可持续发展的关系如同血液对人体生命的关系，密不可分。目前人类所面临的水资源供需矛盾并不是自然界水量不足以支撑人类社会发展的需求，而是人类对利用水资源过于粗放和无序，表现为严重的水资源浪费和水资源的严重污染^[3]。
　　高等学校实施污水再生利用，提高了水资源的利用率，减少了污水排放量，相应的也就减少了污染物的排放量，这样可以缓解所在城市污水处理厂的负荷，而且也减轻了对受纳水体的压力。处理过的污水可用于浇洒道路，解决道路扬尘问题，改善校园的大气环境，同时可增加景观用水量，改善校园生态环境，为将该校建成以水为主体的生态校园提供了一定的基础。同时，高校实施污水再生利用还体现了节水意识、减少对新鲜用水量的需求、缓解了目前由于浪费严重造成的水资源短缺，有助于水资源的可持续利用。可见，高等学校实施污水再生利用具有明显的经济效益和环境效益。

3 实例研究

3.1陕西某高校新校区污水再生利用概述
　　陕西某高校新校区位于西安市，校区用地南北高差3 m，地势平坦，背靠秦岭，面向市区，自然环境良好。其中主要包括教学楼、图书馆、院系教学、实验、办公楼、学校办公楼、体育馆、学生 活动中心、艺术中心、交流中心、学生公寓、食堂、教职工住宅及其它附属设施建设。同时为后续发展预留适当发展用地。
　　这所高校新校区污水处理再生利用给排水系统（图1）是一个包括新鲜水供水系统、污水处理系统和污水回用系统的复杂大系统，每个系统又可分为若干个子系统，各系统是互相联系的。新鲜水供水系统是为只能使用新鲜水的用水部门服务，其用水量是定值。污水处理回用系统承担着新鲜用水的排水和杂用水排水的再处理。污水处理设施的规模取决于污水回用量和排水量^[4]。
3.2陕西某高校新校区实施污水再生利用分析
3.2.1校园类建筑配建污水处理设施的有利条件
　　盥洗水、洗浴水、游泳池水的水量较大，水质好且相对稳定，作为污水处理水源时可采用较为简单的处理工艺，可大大降低处理费用。且其水源回收点相对集中，便于收集。在这所高校新校区配建污水处理设施，较居住小区和其它一些公共建筑配建污水处理设施有下面的有利条件。

Figure 1　 Water supply and drainage system in campus

　　（1）优质杂排水容易收集 淋浴排水、盥洗排水、洗衣排水比厨房排水和厕所排水污染浓度低，为优质杂排水，其BOD₅≤100mg/L，COD≤150mg/L，应作为污水资源化首选的原水，经过较为简单的污水处理工艺后，就可作为杂用水。杂用水的主要用途是冲洗厕所，另外还可用于消防用水和喷洒道路、花草等。现有的居住小区和许多公共建筑，多采用合流制管道，厨房、厕所污水和洗涤、沐浴污水没有分流，无法得到优质杂排水，其排水水质较差，不易处理。而学校类建筑如教学楼、学生宿舍、实验楼等，其卫生间的排水立管自然形成了水质分流，只要把排放洗浴、洗涤污水的立管集中起来，就可形成分流管系。
　　（2）污水再生处理设施便于筑建 这所高校新校区具有学校类建筑的共同特点，用水点比较集中，空间开阔，对美观方面的要求不高，室内外安装中水管道就容易很多，污水处理站应设置在所收集污水的建筑与污水再生利用地点便于连接的地方，可将之设在相对偏僻的半地下，并注意建筑荫蔽、隔离和环境的美化。
3.2.2污水处理再生利用水源的选择
　　这所高校新校区的污水主要为生活污水，在选择水源时，首先应该选择较容易处理且量大的学生宿舍楼洗涤水作为水源，同时还应当考虑教工住宅楼盥洗污水、教学楼部分的洗涤污水以及澡堂污水和游泳池污水均是较优的水源，比较容易处理，出水水质完全可以满足学校绿化、洗车及冲地等方面用水要求。实验污水、食堂污水以及厕所污水水质较差，难以处理，在这里不予考虑。这所高校新校区主要建筑污水排放量的情况如表1所示。
　　对表1数据的分析可以发现，学生公寓产生的可用污水占总排水量的25%，教工住宅产生的可用污水占总排水量的23%、教学实验排水中教学部分、办公、中小学、幼儿园、游泳馆、公共浴室、交流中心和活动中心等产生的可用污水占总排水量的18.7%。除去部分较难处理污水如冲厕所产生污水、厨房污水等，可用污水为2528m³，占总污水量的67%。经处理后可用于绿化、洗车等杂用水达到2000多m³，完全满足新校区预算1658 m³的杂用水量。

表 1　　陕西某高校新校区排水量
Tab 1　 Tonnage of new campus of certain university in Shaanxi

3.2.3污水再生处理工艺
　　学生宿舍卫生间的洗涤水属优质杂排水，其主要污染物浓度BOD₅≤100mg/L，COD≤150ｇ/L，SS≤100mg/L，LAS（阴离子合成洗涤剂）≤5mg/L，在设计处理工艺时，应重点考虑去除洗涤水中的洗涤剂，强化消毒措施以杀灭水中的细菌、病毒。
　　通过各种处理方法的比较分析，新校区采用生物接触氧化法比较合适。其工艺流程如图2所示。
　　该生化处理工艺技术成熟，出水水质稳定，运行费用低，在使用中应注意下面几点：
　　（1）在资料不确切的情况下，调节池容量按日处理量的30～40 %计算，贮水池按日处理量的20%～30%计算。
　　（2）生物接触氧化池中的生物载体（填料）有固定式和悬浮式，悬浮填料比固定填料更具优势。

Figure 2　 Techniques of wastewater recycle

　　（3）从安全方面考虑，消毒液宜采用NaClO溶液或O₃，不宜采用液氯。
3.3陕西某高校新校区污水再生利用效益分析
3.3.1污水处理再生利用设施的建设费
　　污水处理再生利用设施的建设费主要包括污水处理站的建设和污水收集管道的敷设，其费用大小会因情况不同有较大的变化。按照这所高校新校区杂用水量及水质要求，建设日处理能力1600m³的污水处理设施，基建费用约200万元^[5]。
　　3.3.2污水处理再生利用的费用
　　污水处理再生利用的经济性是决定其能否广泛应用的关键因素之一。污水处理再生利用的成本主要由能源消耗费用、药剂费、工人工资福利等费用构成。按照这所高校新校区的杂用水量和用水水质要求，其运行费用约为25万元。污水处理设施使用寿命按20年算，加上检修及运行费用，处理费用约0.9元/m³，费用—效益比为0.46。
3.3.3污水再生利用效益分析
　　根据西安市现行的居民用水水价，这所高校新校区如果实施污水再生利用，按照目前居民用水1.95元/m³，每年可以节省绿化、洗车等杂用水费用约52.2万元，20年收益为1044万元。随着目前水市场进一步的完善，在最近5年内，水价将占到衣食住行等八大基础支出的1/32或1/16，每立方米自来水水价将达到3元或5元^[6]。如此新校区实施污水再生利用后每年将可以节约水费104.5万元或203.9万元，20年可以带来2089万元或4078万元的收益。同时，这所高校新校区实施污水再生利用可以节约用于绿化等杂用水的新鲜用水1658 m³/a，减少1842 m³/a的污水排放量。
　　这所高校新校区只要加强运行管理，严格操作程序，污水经生化—物化处理系统后出水水质可满足《生活杂用水水质标准》要求。在新校区实施污水处理再生利用，既缓解了水污染所带来的环境问题，又起到了节约用水的目的。污水经再生处理水质满足厕所冲洗用水、绿化用水、浇洒用水等生活杂用水水质标准。其技术上也是可行的，有着较好的经济效益，尤其具有显著的环境效益。

4 结论

　　（1）高等学校污水再生利用技术成熟，采用生物接触氧化法处理能很好处理所收集来的污水，出水水质完全可以满足陕西某高校新校区杂用水的要求，实现了污水的再生利用。
　　（2）通过对陕西某高校新校区污水处理再生利用经济效益分析，不难看出污水资源化有着很高的经济可行性，它解决了占新校区总用水量约25 %绿化等方面的用水，经济效益显著。目前污水处理再生利用技术日趋成熟，为高校实现污水资源化铺平了道路。
　　（3）本文由于种种原因的限制只对陕西某高校新校区污水再生利用进行了探讨，应当指出，这所高校新校区污水的回用率还是很可观的，占到了新鲜水总供水量的50 %。目前国内居民小区污水再生利用并不乐观，这所高校新校区污水再生利用可以为其提供很好的范例，具有一定的推广作用。同时也为区域实施资源再生利用的循环经济理念迈出了坚实的一步，起到了很好的带头作用。

参考文献：

[1] 杨宗政，庞金钊.校园生活污水处理新技术[J]，城市环境与城市生态，2002，15（5）：14-16.
[2]. 孙忠吉，刘　勇，周　涛.学生公寓中水回用工艺的研究与实践[J]，大连水产学院学报，2003，18（3）：232-235.
[3] 贾绍凤，王 国，夏 军等.社会经济系统水循环研究进展[J]，地理学报2003，58（2）：255-262.
[4] 王有乐，张 婷.校园污水资源化模型研究与应用[J]，环境导报，2002，（2）：15-17.
[5] 高俊发，王社平.污水处理厂工艺设计手册[M]，化学工业出版社，2003.
[6] 吴季松.循环经济[M]，北京：北京出版社，2003.

基金项目：陕西省教育厅专项科研基金资助项目（01JK109）
作者简介：王兵（1982-　 ），男，陕西杨凌人，西北大学硕士生，主要从事污染防治与治理方面的研究工作。