高校非常规水资源优化配置研究_以桂林理工大学雁山校区为例_何昭菊

2014年1月轻工科技

LIGHTINDUSTRYSCIENCEANDTECHNOLOGY

高校非常规水资源优化配置研究

——以桂林理工大学雁山校区为例

何昭菊，陆燕勤，朱丽

（桂林理工大学环境科学与工程学院，广西桂林541004）

【摘

要】文章论述国内高校用水概况及非常规水资源概况，并对桂林理工大学雁山校区非常规水利用量进行分析和统计计

算，并以此为基础提出建议，为桂林理工大学的非常规水进一步有效利用提供参考和思路。

【关键词】非常规水资源；雨水；再生水；优化配置【中图分类号】X703.1【文献识别码】A1

国内高校用水概况

截至2013年5月，全国共有高校3150所，在校大学生数量已达2960万人左右。人数多、用水量大已经成为各城市供水关注的焦点之一。据调查，高校大学生人均生活用水量为200~300L/d[1]，所产生的废水以生活污水为主，如果用水量以0.2m3/人·d计算，则中水的水源量为0.2×0.8×2960=473.6万m/d。

3

[2]

【文章编号】2095-3518（2014）01-83-023

3.13.1.1

高校非常规水资源的应用

研究背景

高校校区布局特点分析

（1）校区内居住人口增多：随着各院校扩招，校内师生总数

越来越多。

（2）校区呈区域化集中分布状态。

（3）高校位置调整，规划区域扩大：由于土地资源紧张及学校占地面积广，目前越来越多的高校将迁址到城郊更大的地方；另有部分高校在现有基础上继续按规划面积建设。如桂林理工大学雁山校区，现占地约1500亩，规划面积约3000亩，为原来面积的2倍。3.1.2

各高校在校生对非常规水资源的认识现状

为了解在校学生对非常规水资源的认识，本文通过在互联网上向各大高校学生发放问卷，调查分析高校学生对非常规水的认知情况，并收到了一定的效果。共发放了300份问卷，回收242份，回收率在80%以上，具有一定的客观实在性。问卷情况见表1。

表1高校学生对非常规水资源的认识情况

问卷项目概念和组成利用的必要性利用的类型利用的方向

50%左右听过但不了解75%的认为非常有必要近50%的认为回收利用雨水最好

调查结果

45%的没听说过25%的认为可以随便40%的认为回收利用生活污水最好

10%的认为其他5%的一知半解

高校用水点主要为宿舍区、教学区和绿化区，其中宿舍区用水量最大。高校用水量急剧攀升，供需矛盾日益加剧，已影响到部分地区部分高校的正常教学与生活，应引起重视。应用非常规水资源的时机已经成熟，合理经济地开发和利用非常规水意义深远[3]。

2

2.1

非常规水资源概况

非常规水资源概况

非常规水源是指区别于传统意义上的地表水、地下水等常

规水的水源，主要有雨水、再生水（经过再生处理的污水和废水）、海水、矿井水、微咸水等，这些水源的特点是经过处理后可以再生利用[4-7]。各种非常规水源的开发利用具有各自的特点和优势，可以在一定程度上替代常规水资源，加速和改善天然水资源的循环过程，使有限的水资源发挥出更大的效用。2.2

高校非常规水资源

高校非常规水资源主要包括再生水，雨水，海水等，其中回收利用比较可行的主要有再生水和雨水两大类。（1）从水量大小而言：再生水的水量可观且比较稳定，且不受季节、雨旱季、洪水枯水等影响，宿舍、教学区生活污水，食堂用水等经处理后可成为再生水；雨水受季节和地域限制比较明显，一般雨水可直接收集使用，或加以简单处理即可应用于绿化用水、生活杂用水等。（2）从水质上而言：雨水水质相对好一些，处理成本低；生活污水则要通过一定的处理才能成为符合使用的再生水，处理成本相对高一些。（3）从用途上而言：再生水可回用于景观水体、生活杂用水，应用范围比较广，应用前景较为乐观；雨水的主要用途为冲洗厕所、公共场所地面、消防用水、洗车用水、景观用水、绿化用水等[8]。

90%以上的认为非常规水资源应用于绿化，水景，冲厕和消防用水最好

由表1可知，在开发和利用高校非常规水资源的同时要加强宣传力度，在高校形成节水的意识，让师生认识到非常规水资源的重要性，进而为非常规水资源的广泛应用打下基础。3.23.2.1

雁山校区非常规水资源应用方案校情校况

[9]

根据《城市居民生活用水标准》，桂林地区的城镇居民生活

（1）用水量指标

用水定额为150~220L/人·d。由桂林市各大高校的实际统计数据可确定，桂林理工大学新校区的人均居民生活用水指标为

【第一作者】何昭菊（1990-），女，广西桂林人，硕士研究生，研究方向：水污染控制工程。【通讯作者】陆燕勤，副教授。【基金项目】广西矿冶与环境科学实验中心资助项目（KH2012ZD004）

83

200L/人·d。

（2）校园生活用水组成

校区生活用水包括学生宿舍生活用水以及与学生生活用水有关的公共用水。学生生活用水主要包括生活饮用水和冲洗杂用的非饮用水。饮用水项目包括洗澡或洗漱、洗衣；非饮用水项目包括冲洗卫生间、清扫卫生、洗车、绿化用水、道路清洗、消防等。

（3）居住人数

根据桂林理工大学雁山校区可行性研究报告，桂林理工大

2学雁山新校园占地总面积200×104m（3000亩），建筑用地168.2×

根据雨水水质优劣及其收集利用的便利性分类，建筑屋面雨水优于道路雨水。故在杂用中优先使用易处理的建筑屋面雨水。根据雁山校区总平面分区，分别在教学功能片区、生活功能片区、管理服务片区及实习研发区各建造2个收集屋面雨水的蓄水池，以便于浇灌和喷洒相应功能区的草地及道路。

=3703。

②道路及绿地雨水利用存储使用。3.2.3

杂用水量计算

目前，雨水与再生水利用主要是满足杂用水需求，即绿地浇灌、道路喷洒、汽车冲洗等。大学校区中的杂用水，主要是用于绿地浇灌和道路喷洒。根据校园绿地道路面积，按照《给水排水

[10]

设计手册》杂用水标准，计算其年用水量，每平方米每次用水

道路及绿地雨水可以通过校区雨水管网系统进行收集处理

104m2，总建筑面积为94.5×104m2。规划在校学生25000人，教职工2250人。3.2.2

雨水利用

拟建项目所在的雁山区，属中亚热带季风气候区，气候温和，多年平均气温18.8℃，极端最高气温39.4℃，极端最低气温-5℃，平均年总积温6865℃，多年平均无霜期293天，大风日8天。相对湿度78%，其中7月最热，月平均气温28℃左右，十月最冷，月平均气温8℃，雨量充沛。降水量多集中于春夏两季。一般每年3~8月份降水量占全年的74%~77%，其中5~6月份降水量占全年的35%。12月到翌年1月降水量占全年的4~7%。多年年平均降水量1782mm，最大2315.6mm，最小1242.7mm。多年平均蒸发量1255mm，日照时数1400h。

年平均可利用的径流雨水量为Q总，径流系数ψ取值为0.29（计算见表2）；根据雁山气候与气象条件，多年年平均降水量H取1782mm。雨水资源潜力计算公式为：

Q总=ψ×α×β×A×H×10m/a

-3

3

（1）雨水总水量计算

1.5L，每年按6个月，每月按30天计算，具体计算过程如下：

1100000×6×30×1.5×10-3=297000m3/a=814m3/d

浇洒道路用水量：

47000×6×30×1.5×10-3=12690m3/a=35m3/d

297000+12690=309690m3/a=849m3/d总杂用水量：

绿化用水量：

桂林理工大学雁山校区杂用水需水量为309690m3/a，雨水资源理论潜力为97031m3/a，建筑屋顶、道路绿化面积雨水资源可开发潜力为75192m3/a，不能满足杂用水的需水量，不足部分可以用再生水作为补给，补充再生水水量为234498m3/a。3.2.4

生活污水回用

再生水由水质较好的淋浴、洗衣用水的排水组成。根据《城

[9]

市居民生活用水标准》，污水量以给水量的80%计，可以计算得

雨水资源的开发应坚持可持续利用原则：一方面，雨水资源的开发应尽量满足一定区域内的需求量；另一方面，雨水资源的开发潜力是有一定限度的，不能超过雨水资源的承载能力。建筑屋面、道路、绿化面积水资源开发程度分别为45%、45%、7.5%。据此，校园建筑屋顶、道路、绿化面积年雨水资源可开发潜力见表3。

表2平均径流系数计算表

路面性质

ψ

出污水的日平均产量为：

在收集和处理过程中水量损失计20％，则每日污水水量平均为：

Q污'=Q污×80%=3488m3/d

Q污=200L/人 d×(25000+2250)×80%=4360m3/d

杂用水需补给水量为234498m3/a，即日均补充水量642m3/d，根据雁山校区与雁山镇污水处理设施能力状况，校区污水站污

建筑屋面0.915.28%

道路0.93.47%

绿地广场0.1581.25%

水处理水量为1500m3/d，为充分利用污水回用于校内水景建设，提高水的利用率，经过处理的污水可作为绿地浇灌和道路冲洗的部分水源。考虑到校区所处的气候条件等因素，再生水补充水量处于相对动态的范围（0~849m3/d），故污水处理流量也在该动态范围内，据此，雁山校区的污水处理站可完全处理本校的污水，污水将不需要排入雁山新区已建成城市污水管网。

综上可知，污水处理站处理污水最大流量为849m3/d，取850m3/d。深度处理后的再生水，收集于蓄水池中，以备使用。由于浇灌绿地和冲洗道路都是在白天进行，故蓄水池储水有效容积=567m3，采用圆形蓄水池。所占总面积百分数-平均径流系数ψ

-ψ=0.9×3.47%+0.15×81.25%+0.9×15.28%=0.29

表3不同地面雨水资源理论潜力数据表

用地类别建筑屋面道绿合

路地计

面积/m22069004700011000001353900

雨水资源理论潜力/(m3/a)

790691796142037997031

雨水资源可开发潜力/(m3/a)

3558180833152875192

注：径流系数ψ取0.29；季节折减系数α取0.85；初期弃流系数β取0.87

（2）雨水利用潜力分析①屋面雨水利用

4总结

通过对桂林理工大学雁山校区非常规水资源可开发潜力的

计算，得出建筑屋面、道路、绿化面积雨水资源可开发潜力为

84

（下转第88页）

灰，处理后砌块难以达到较高的强度。2.4

土壤聚合物固化

土壤聚合物是一种新型的无机聚合物，在固化重金属和有毒物质方面具有独特的性能。它是以含铝硅酸盐物质为主要原料，以水玻璃和NaOH等为碱激发剂，采用一定的工艺，常温下反应得到的，具有由环状分子链所构成的“类晶体”结构，环状分子之间结合形成密闭的空腔，可将重金属包围于空腔内或因吸附而包容在聚合体之中。与普通硅酸盐水泥相比，土壤聚合物具有原料丰富、工艺简单、价格低廉、节能环保、耐水热、耐腐蚀、抗压强度高，对重金属离子的固定作用好等优点

[9,10]

参考文献

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。

土壤聚合物在国内外已引起广泛关注。法国GeopolymerInstitute、比利时CentreTechnologiquedeCetamiqueNouveiie、德国HudsTroisdoreageAG、美国WaterwaysExperimentStation和国内的金漫彤[10]、代新祥[12]、施惠生[13]等均致力于此。

土壤聚合物固化的机理是飞灰中的重金属以某种形式键合到土壤聚合物的聚合骨架中，重金属参与土壤聚合物的结构形成，替代Na+和K+在土壤聚合物中的位点，同时被骨架中的铝离子所吸附[10]。金漫彤等[14]研究表明，与水泥固化相比，土壤聚合物固化生活垃圾焚烧飞灰所得固化体的抗压强度较高，重金属浸出浓度较小，远小于国家标准。因此，土壤聚合物固化所得固化体在资源化利用方面前景广阔。

[11]

3结语与展望

综上，生活垃圾焚烧技术的广泛应用，促使寻求经济可行的

飞灰处理技术。然而目前常用的化学药剂、水泥固化和熔融固化技术均有其局限性，土壤聚合物固化所得固化体在资源化利用方面前景广阔。因此，进一步开展土壤聚合物固化生活垃圾焚烧飞灰的理论研究，降低处理成本，对生活垃圾焚烧飞灰的资源化具有十分重要的意义。

（上接第84页）

75192m3/a，校园用于绿地浇灌和道路喷洒的杂用水需水量约为309690m3/a，需补充再生水水量为234498m3/a，以满足日常杂用水的需要。根据非常规水的状况及污水处理设施的完善程度，非常规水的优化配置方案建议为：在污水处理站旁构建1个体积为567m3的圆形蓄水池蓄集再生水以备使用；根据雁山校区总平面分区及建筑物的分布状况，分别在教学功能片区、生活功能片区、管理服务片区及实习研发区各建造2个有效容积为370m3的雨水蓄水池，通过人工湿系统收集雨水处理后，用于浇灌和喷洒相应功能区周边的草地及道路。

再生水利用与雨水回收是高校非常规水再生利用的主要形式，既是缓解市政雨水管网压力的有效途径，又是缓解饮用供水压力的重要措施。各高校应该高度重视并大力发展非常规水资源，为社会带来更大的经济及生态环境效益。参考文献

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