建立校园循环水系统的可行性分析

2009年第14期(总第84期)中国现代教育装备★观察与观点★建立校园循环水系统的可行性分析张毅王斌苏州高等职业技术学校江苏苏州215009摘要:研究了人员集中活动的校园在循环水使用方面的实践和探索，包括实例分析、资金预测和工况设计等具体细节。关键词:校园循环水系统备选方案配套建设循环水水箱自然河道或景观河水资源短缺是当今困扰经济发展的世界性难题，从水资源分配的总量来看，我国排名在前，但人均水资源一、校园循环水系统的基本特点和开发价占有量却十分有限，被联合国列为几大贫水国之一。由值于工业化规模的不断扩张，人类赖以生存的环境和资源学校的水资源使用主要是在生活用水方面，与企业正在遭受破坏和耗竭，并对人类社会的可持续发展形成不同的是，可以不考虑生产用水的循环利用问题。学校了制约作用;因此，提倡节约用水、保护水资源和加强的生活、工作等8常用水主要集中在厕所冲刷、宿舍起循环水的利用，是缓解水资源短缺矛盾的基本策略。居和绿化浇灌等若干系统。而关于水资源的循环使用的学校是人员大量集中活动的地方，全年生活用水的途径，主要是将可能收集起来的水量为“厕所冲刷系统总量相当大，强调节约用水，不仅是为了节约，更是为和绿化浇灌系统”提供部分或全部补给(如图1所示).了弘扬节能环保的社会意义。近年来，在各地行政卞管■环水专用水苗部i的指导和推动之下，学校节水工作在全社会节水项水惶目的推广过程中始终走在前沿。学校用水控制管理系统包括:“单位月用水总量控制、 人均用水最控制、节水器具的建设改造规模、节水制度的制订及落实情况和水资源的重复利用技术运用”等多个方面。其中，在节水为所油别用成设备的投入建设和改造方面，各地已有一定的实践和管东小第一理经验，广大师生的节能环保意识有了明显提高。*t为了更好地利用自然资源，充分挖掘水资源的重复使用价值，本文将着重研究循环水系统在校园日常运作图1校园循环水系统的实现途径中推广使用的可行性。东南沿海地区的水资源较全国其他地方更为充足，但工中国煤化工列用的资源日益衰收稿日期: 2009-06-15减，建在于加快对循环作者简介:张毅，本科，中教高级，总务处处长。王水系统C N M H不节的配套建设。斌，本科，中教高级，总务处副处长。.以苏州地区为例，地处水乡，大小河道分布广泛，EMEE Email:cmee @263.net105方方数据中国现代教育装备2009年第14期(总第84期)年平均降水量在1000mm以上，降水最多的6月份月平均的利用了，并且还能为周边的绿化景观提供浇灌和喷洒降水量在160mm以上，降水最少的12月 份月降水量也在水源。35mm以上。事实上，无论是自然河道，还是人工景观下面是某高等职业技术学校基于景观河水源的水循河，能够保证常年不断流、不缺水，为开发利用循环水环系统的实例分析(如表2所示):提供了资源保障。.良2循环水节能改造的实例以下是根据该地区中等以上职业学校月均用水量在全面实行循环水节能改造前后的统计推算表(如表1所示):系统使用情况分析:表1循环水节能改造的基本指标(1)景观河完全依赖雨水积累和地表径流水的汇集，常年维持正常水位;(2)厕所冲刷系统采用2.2KW供水泵，10吨蓄水箱，400 |约回力元S几S月元S0DA 」20吨 ] 0.0吨 .0.03吨 2000的力儿2.3mr[ 2$为航按每天使用一箱水计算，耗电量不到1度，折算的电费JOmA_ 1900.地100 I构3力1.3办m 13月肌成本约5分/吨，基本可以忽略不计;统计测算条件如下:(3)完全保证了周边绿化区浇灌用水的需求;(1)学校已普及使用节水龙头和部分使用自动感应(4)景观河的储水能够得到有效的自然更新，保证冲刷设备，但对生活用水的使用不设限制:了水资源的质量;(2)在校生与住宿生按1: 1标准计算，年工作日按(5)由于商品供水压力不足，以往顶层供水困难的200天计算，假期维修保养用水情况暂不作统计:局面得到了有效缓和。(3)不考虑地下管网的渗漏，不考虑人为用水过程2.利用校园周边自然河道的水资源，为厕所冲刷系中的浪费行为，水费按目前2.7元/吨标准计算，暂不考统和绿化浇灌系统进行水源补给虑日后涨价因素;对于周边紧贴河道的学校，只要河水质量长年稳(4)循环水节能改造设备- -次性投入及 8常运作费定，只需通过简单的过滤处理后，就可以直接将河水作用的回收周期暂定为10年;为循环系统的供水源。如果外围河道水源质量不能达(5)循环水节能改造范围至少包括厕所冲刷系统和.标，可以考虑在紧贴河道的校园内侧建立适当规模的过绿化浇灌系统的主体部分;滤蓄水池，并再次为顶层冲刷系统和绿化浇灌系统提供(6)表中“年节约支出”是按较低的循环水系统节水源保障。水效能的计算结果，实际上通过加强技术控制，完全能选择自然河道作为循环水供给水源的好处在于水量够实现循环水利用率的再提高和各项成本支出的进- -步的可持续性，因为在南方多数平原地区，河道的流量是减少。比较稳定的。3.回收处理地下排水总管的废水，经暂存处理后，二、校园循环水系统的主要建设途径为绿化系统提供浇灌水源1.利用校园内录观河的蓄水储量，为厕所冲刷系统月前，校园规划建设过程中，基本都已将给排水系和绿化浇灌系统进行水源补充统的结构进行过优化设计，每个校区有独立的给水入河水能调节环境的生态指标，从传统的私家园林的口，也有独立的排水出口，从水平衡的角度来分析考营造布置，到现代化的校园规划设计，都会考虑配置人虑，一个单位如果有几百吨的日用水量，也必然会有相工河或人工湖等亲水景观工程。这些位于地平标高以下当数量的废水向外排出:因此，可以考虑在校区的排水的景观河通常能够收纳足够量的雨水及地表径流水，在总出口处，增设一-定规模的蓄水池，经过适当的过滤南方雨水相对充足地区，完全可以保证常年蓄水充分而后，进一步作为绿化浇灌系统的水源。不会溢出:同时，为了改善水质，部分单位每年还要定中国煤化士付绿化浇灌系统，如期换水，成本支出相当惊人。果要.MYHCNMH(三考虑采用恰当的污水在景观河规模达到上百平方米以上的面积时，已经处理，以防产生循环有条件在附近的楼顶配置专门的冲刷水箱来实现循环水污染。同时，当占地面积受限时，可考虑增加蓄水池的106E-mail:cmee @263.net CME.2009年第14期(总第84期)中国现代教育装备.深度，并做好水池顶部盖板的结构设计和安全处理，以要具备日常使用功能和应急使用功能。防发生意外。在增设循环水水箱的过程中，要充分考忠建筑的承当蓄水水质达不到基本的冲刷用水的要求时，如能受能力，一般情况下应坚持宜小不宜大的原则，优先采闻到明显的异味时，就只能作为绿化系统的浇灌用水来用轻型的防锈材料的小型水箱，容量不足时可以考虑将使用。多只设备并联使用。2.利用电子控制技术，实现循环水传输和使用环节三、校园循环水系统的备选方案中的自动控制1.利用屋顶雨水的潜在容量，收纳后直接为厕所冲循环水的使用涉及到两个以上系统的混合运行，加刷系统提供水源补充上环保、卫生、安全和效率等方面的要求，必须做到不学校的主体建筑楼顶面积都有一定的规模，可以考同系统之间的可靠配合;因此，最有效的办法是运用一虑将原来雨落水管道直接引入专门的蓄水池，然后再作定的自动控制技术来协调各个分支系统的工作逻辑。为循环水的供给水源。通过这一方案， 能够获得比较清(1)楼顶水箱水位与地面水泵的配合问题洁的循环水资源，经过沉淀之后，可以得到水质较好的循环水系统的特点决定了供水动力必须实现上传过后备用水。程中的动力辅助，因此配备相应功率的供水水泵单元是从利用自然重力的角度考虑，似乎直接将雨水引入基本的配置原则。顶层稍低于屋顶位置的专用水箱是最理想的，这样可以方法一，在屋顶水箱配置机械式自动进水装置，水依靠纯自然动力直接为厕所冲刷系统提供水源和冲力，泵系统选用简易的自动泵来配合控制，自动泵的特点是但要想在这一位置建立水箱并不现实;因此，比较实用能够进行简单的压力检测，实现水箱水满后的自动关闭的方案还是将雨落水管道直接引入专门的地面蓄水池，功能，但问题是当水箱上水完成后，它只能工作在连续然后由水泵上传到楼顶的专用水箱，这才是真正可行的的开关状态，不仅耗费电能，而且自身寿命也会縮短;实践方案。因此，合理的改进措施是为水泵配置多时段定时器，根2.利用专用管道收集楼层部分盥洗设备的排水，再据水泵的泵水能力，白天设置多个时段的供电时间，晚次为厕所冲刷系统提供水源补充间不工作，非工作日也不工作。此备选方案特别针对宿舍等集中用水量特别大的场方法二，楼顶水箱不使用机械式自动进水装置、而所，如果能够采取技术手段将厕所冲刷用水与洗涤用水采用电子传感器，并由传感器提供的上下限位信号来控的排水口相互分离，那么，收集这部分洗涤用水的实用制水泵的开启和关闭。性就明显提升。电子传感器有多种结构，一种是浮球控制下的机械与上一方案相似，收集的这部分生活用水应当直接开关，可以直接控制交流接触器线圈的通电状态，这是引入专门的地面蓄水池，然后再由水泵传输系统上传到最为简单的工作模式，只要处理好绝缘，在采用低压接楼顶专用水箱以实现循环水的再利用。触器的状态下，可以简单安全地实现水泵的自动工作，以_上两个备选方案，基本的特点都是针对局部楼宇缺点是传感器触点寿命有限，维修周期短。另- -种使用的循环水进行重复利用，通常需要在地面建造小规模的浮标磁感应开关的传感器，工作寿命相对比较长，但是专用畜水池，并与屋项的专门水箱相配合才能实现水循安装不便利。当然，最重要的是，上.述两 类传感器应该环的过程。在单体建筑与大型水循环系统相隔距离较远工作在小信号状态下，才能延长维修周期，也就是说用的条件下，也算是一种切实可行的改造方案。这些信号开关的触点来控制中间继电器，再由继电器控制接触器，最终控制水泵工作。四、校园循环水系统的配套建设和技术难点方法三，传感器部分采用纯电子电路来制作，利用1.在主体教学楼和宿舍楼的楼项增设防锈的轻型蓄水的导电性能来传递上下限水位的信号，再经放大处理水箱好逐级推动水泵T作这釉技术粒鬻通常需要进行专门水循环系统的特点决定了系统内的水源保存和使用的电中国煤化工安装完成后一般不渠道都必须单独建立，不能够出现与原商品供水共用管再需曳HCNMHG道或水箱的情况。应当说，这两套系统都需要保养，都(2)河面水位与水泵工作周期的配合问题CMEE E-mail:emee @263.net107另方数据中国现代教育装备2009年第14期(总第84期)为了保证水泵工作在有效模式下，不至于在缺水状态下工作而损坏，必须在取水源安装水位检测装置。具在前期投入资金充足的前提下，可以考虑在主要楼体方案可以参照楼顶水箱水位的检测技术，用电子传感层的屋顶配套建设太阳能光伏发电设备，应当说， 在现器的方式来采样驱动。有技术条件下完全可以实现白天抽水动力由太阳能供(3)河面水位与水箱水位的配合工作问题给;不过，太阳能发电系统- -次性投入成本极大, 回收两者水位的检测都是为了保证水泵的有效工作，但周期更长，技术运用的社会意义大于经济效益。水箱传感器的工作原理是水低启动水高停止，上下有一定的水位差，需要检测高低两个水位的信号:而河面传五、校园循环水系统使用过程中的注意事项感器的工作原理是水高启动水低停止，只需检测低水位1.循环水系统的开发利用只是节约资源的一种措状态即可。两者的信号最终都是加到水泵上，加权方式施，并不能完全取代原有的生活用水供给设备，哪怕是是“与门模式”，或者说是串联模式，只有当上下传感针对单一的厕所冲刷系统。器都给出启动信号时才能正常工作(如图2所示)。2.循环水开发利用的过程中，应当充分考虑与现有给排水设备的配套问题，避免低效的重复建设。3.加强原有供水管网的漏损检测，规避单方面提高;|盟本恒了循环水的利用率，而忽略了对商品水的节约管理。4.为了更好地统计循环水系统的使用效率，有必要信号比较器在每个系统的水泵控制单元安装水表和电表，以更好地测算循环水的利用率。自然河道或景观间5.循环水节能利用的结构设计可以是整体单元，也恒水检可以是由多个独立的分体单元组合起来运行。设计过程中要做好预决算工作，充分测算资金的回报率和设备使用效率及便利性，不能简单地为实现使用循环水的目的图2河面水位与水箱水位的配合方式(4)循环水专用水箱与商品水箱出水口的配合问题而盲目投资，最终沦为面子工程或形象工程。为了更好地实现循环水源与商品水源的分离，从入通过以上分析，笔者认为在南方水资源相对丰富的水管道到排水管道都要求做到相互独立，所以对于厕所地区，开展以上节能项目的改造，能够在履行节能环保冲刷系统的设计，也应该配置独立的冲侧小水箱来实现的社会实践的同时，进- -步获取可观的经济效益。保守整个循环水系统的终端工作:当然，冲刷用小水箱也可估计，-次性的投入成本(含逐年维护成本),在系统正式运行后的3~5年内就可实现前期成本的回收，之后就根据需要采用红外感应等自动控制技术。至于循环水专用水箱和商品水箱两套系统工作模式能逐步实现更多的节能效益。值得一提的是，方案设计的切换，还是考虑采用人工操作的处理方案，只要季节中的科学预算和施工规划是整个系统中的关键，将直接条件许可，完全可以阶段性地关闭常规的给水系统，而影响到成本回收效率和未来的经济回报。仅依靠循环水系统来维持。3.利用变频技术实现循环水传输过程中的恒压控制利用变频设备为高层供水的技术现在已经得到广泛运用，但~一次性投入的成本和维护成本均比较大， 针对循环水系统的特点，一般不适宜采用，但在资金许可ti参考文献其它条件受限的前提下，也是可以采纳的一种方案;比[1]苏州市气象局.苏州气候概况,气候概况, 2009.ht tp: //www. sz121. com/qx ji/showInf0.如，在楼顶无法安装专用水箱时，采用变频系统的恒压控制技术，就能在没有水箱的条件下实现循环水系统的中国煤化工计年200电子版整个工作过程。tt ITYHC N M H Gi/2008/ni01.htm4.利用太阳能光伏设备，为供水电泵提供局部的动108Email:cmee @263.net CME