论中水回用技术在建筑消防节能节水中的应用

陈玮军

摘 要：随着国民经济和社会经济的快速发展，城市的各类建筑物不断朝着高度与复杂度上发展，万一发生火灾后，建筑物内人员及时疏散的难度极大，给建筑消防带来了新的挑战，水资源在其中起到重要作用。本文尝试探讨中水回用技术在建筑消防中的应用。

关键词：中水回用；建筑消防；回用技术

中图分类号：TU991.57 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）16-0191-02

我国是世界上13个贫水国家之一，而且人均水资源在逐渐下降，现在人均占有水资源仅为2100m3，人均占有量仅为世界平均水平的1/4，16省人均水量低于重度缺水线，部分北方地区甚至低于最低限，靠本地水已难维系生态需求。而跨流域调水不能解决水资源短缺的根本性问题，根据水利部《全国水资源综合规划》，到2030年，考虑南水北调因素，沿海地区年缺水量仍将达到214亿立方米。

城市贫水状况更为严峻：据统计，我国660个城市中有330多个城市不同程度缺水，其中严重缺水的城市达108个，在32个百万人口以上的大城市中，就有30个城市长期受缺水的困扰。由于水资源的不足，我国城市工业每年损失达数千亿元。水的回用是环境保护和水污染治理的重要途径。在我国建筑消防用水方面同样存在水源不足的问题，各地发生的严重火灾在事后分析原因发现，本来能够及时扑灭的大火很多都因为消防水源问题而得不到及时的处理，建筑消防水源成为消防中的一大难题。因此，探究建筑消防如何应用中水回用具有实际意义。

1 中水水源及其杂用水水质

“中水”一词是相对于上水（给水）、下水（排水）而言的。将生活污水等作为水源，经过相应处理后作杂用水，其水质指标处于上水和下水之间，故称作中水，所对应的的技术叫做中水技术。对于淡水资源相对缺乏，城市供水相对不足的缺水地区，应用中水技术既能节约水源，又能将污水变废为宝，是解决水污染问题的重要途径，也是值得国家在各省市各地区重点推广的新技术、新工艺。

中水水源可包括：沐浴排水、盥洗排水、厨房排水、洗衣排水、厕所排水等生活污水、城市污水厂二沉池出水等。工业污水、医院污水、放射性污水、公共食堂污水、餐厅污水不能作为中水水源。

目前我国中水水质标准有：《生活杂用水水质标准》（CJ25.1-89，新标准号为CJ/T48-1999）、《生活杂用水标准检验法》（CJ25.2-89）、《再生水回用于景观水体的水质标准》（CJ/T95-2000）等。中水作为生活杂用水，其水质必须满足以下基本条件：卫生上可靠安全，没有有害物质，其重要的衡量指标有细菌总数、大肠菌群数、悬浮物量、BOD、COD等；外观上无让人不悦的感觉，其重要的衡量指标有浊度、色度、臭气、表面活性剂和油脂等；不会严重腐蚀设备和管道，不引起维护管理方面的难题，主要涉及pH、硬度、溶解性固体等。

2 中水回用技术

为了将生活污水等处理成为符合中水水质标准的水，至少要分三个阶段进行处理：首先是预处理，通过格栅以及调节池，去除掉污水中的固体杂质和均匀水质；其次是主处理，去除掉污水中的溶解性有机物；最后是后处理，通过消毒处理等手段对出水进行深度处理，保证出水达到中水标准。中水处理采用哪种工艺流程要参考中水水源和中水的用途。

中水回用处理工艺。中水回用常用传统处理技术包括生物法和物化法。其中，中水回用常规处理工艺中，常用的生物处理方法有生物接触氧化法、活性污泥法等；常见的物化处理方法有混凝沉淀、过滤、活性炭吸附、深度消毒（紫外、氯气、臭氧或二氧化氯等）等方法。单一的水处理方法较难达到回用水水质的要求，所以中水回用需将不同污水处理技术进行组合深度处理污水。中水处理流程可分为以下几种：首先，以物化方法处理为主，适用于Ⅰ类和Ⅱ类污水，其处理流程为原水→格栅→调节池→混凝处理→过滤→消毒→中水；其次，以生化方法处理为主，适用于Ⅰ类和Ⅱ类污水，其流程为原水→格栅→调节池→一段生物处理→沉淀→过滤→消毒→中水；再次，二段生化处理，适用于Ⅱ类和Ⅲ类污水，其流程為原水→格栅→调节池→—段生物处理→沉淀→二段生物处理→沉淀→过滤→消毒→中水；最后，物化+生化处理，适用于Ⅱ类和Ⅲ类污水，其流程为原水→格栅→调节池→混凝或气浮→沉淀→生物处理→沉淀→过滤→消毒→中水。

膜生物反应器MBR工艺，该工艺是将生物处理与膜分离技术相结合得到的一种高效污水处理新工艺。近年来，城市污水和工业废水的处理常常应用该工艺，MBR工艺在中水回用处理中应用也十分广泛。它的优点是出水的水质良好，不会产生卫生问题，感官性状佳，同时处理流程简单、占地少、运行稳定、易于管理且适应性强，但投资费用相对较高，存在技术壁垒。由于面临水质标准的提高以及可利用建设用地面积日益减少的双重压力，近年来，我国MBR市场正在加速成长，至2014年底，我国已有近100座规模超1万m3/d的MBR工程投入运行，并出现了近20座超10万m3/d处理规模的MBR工程。MBR工艺在我国市政领域中得到越来越广泛的应用，2014年底投入运行的MBR工程累计处理能力近350万m3/d。

CASS工艺。CASS（Cyclic Activated Sludge System）是在SBR的基础上发展起来的，即在SBR的进水端增加了一个生物选择器，实现了连续进水，间歇排水。自界外污水渠来的污水由地下管道接入，重力流进入格栅槽，经粗格栅除污机除去大粒径漂浮物后进入调节池，由调节池提升泵提升至细格栅槽，然后自流至室外沉砂池，砂水分离，而后自流至CASS生化反应池，污水在这里发生缺氧（搅拌）反应，再经好氧（曝气）反应除去有机物，随后经硝化、反硝化处理氨氮和磷，最后经过沉淀、排水和闲置工序形成完整的一个周期的处理流程。生物选择器的设置，能够有效地抑制丝状菌的生长和繁殖，阻碍污泥膨胀，提升系统的运行稳定性。

CASS工艺对于降解污染物是推流过程，实现反应、沉淀、排水功能，是一个“好氧—缺氧—厌氧”交替反复运行的过程，具有一定程度的脱氮除磷效果。与传统的活性污泥法比较，CASS工艺有建设和运行费用低、有机物去除效果好、出水的水质好、管理运行上简易可靠、污泥产量低、性质稳定等优点。CASS工艺的设计参数包括：污泥负荷0.1～ 0.2kgBOD5/（kgMLSSd），污泥龄15～30天，水力停留时间12小时，工作周期4小时，在高浓度污水的处理回用过程中，CASS工艺的优越性更加明显。endprint

3 中水回用在城市建筑消防中的应用

3.1 水源缺乏是城市消防给水面临的主要问题

水仍然是我国目前应用最广泛的灭火剂，我国城市消防水源主要分三大类：最重要的消防水源是我国城市给水管网上设置的固定消火栓；辅助消防水源有消防水池、水井、水库等人工水体，以及河流、湖泊、溪流等天然水体。缺水将直接导致城市消防用水失去可靠的保障，一旦发生重大火灾事故，消防用水不足将使消防部门陷于被动，大大增加了扑救难度，造成人民生命安全和财产的损失。消防用水对水的质量并无特殊要求，利用中水来满足我国城市消防供水的需要，解决我国目前城市消防供水水压偏低，水源不足、无法保证火场使用的问题，是我国城市消防供水的新解决途径，对于环境保护和水污染治理都具有重要意义，是我国未来城市消防供水的重要发展方向。

3.2 中水用作我国建筑消防水源的可行性分析

3.2.1 水质问题

从消防的实际意义上看，用于扑救火灾的水体都可以用来做消防水源。消防规范中明确规定：消防用水可由给水管网、天然水源或消防水池供给。深入研究《生活杂用水水质标准》（CJ25.1-89）与《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-85）可以发现，中水水质与生活饮用水水质的主要差异是中水的BOD5和CODCr等有机物指标相对较高，但仍然优于大部分自然水源，因此，将中水应用于消防，水质并不影响。

考虑到消防系统在平时均要充满水，需要充分验证中水是否会对消防系统的管道和设备造成危害，中水和普通自来水作静置对比试验的结果显示，经长期静置后，中水和自来水的浊度、色度、总大肠菌群数、氨氮、细菌总数等各项关键指标的变化量无明显差异。可以得出结论，在无其他污染的情况下，中水水质相对于普通自来水不会快速恶化。据研究，中水一般属于轻度腐蚀性。通過开展金属腐蚀试验结果表明，普通钢管和镀锌钢管平均腐蚀率分别为0.134mm/a和0.05mm/a。由腐蚀判别标准可以判断，当金属腐蚀速率低于0.13mm/a时就接近于不腐蚀。因此，当消防系统管道采用镀锌钢管时，中水对消防系统管道几乎不会产生危害。因此，从水质方面讲，中水作为建筑消防水源是可行的。

3.2.2 工程技术问题

从工程技术层面上讲，中水作为建筑消防水源最大的问题是安全防护问题。在以往的设计中，消防用生活用水作为水源，生活用水和消防水可以直接连通。为了保障居民生活用水的安全可靠，当中水作为消防水源时，消防用水与生活用水之间不可以直接连通，包括设有止回阀、稳压泵等设施的管路连接等各种形式都是不被允许的。因此，在设计中可以考虑通过应用技术措施，实现消防用水和生活用水分离的要求，比如在设计时将消防水箱与中水箱合并，当中水系统没有设置中水箱时，可以考虑单独设置消防水箱的方法。因此，通过采取一定的技术手段，可以保障居民生活用水不受影响，并同时满足消防用水的需求，可以说中水作为建筑消防水源在工程技术上也是可行的。

3.3 相关配套设施——消防水鹤

中水用于建筑消防可配套使用消防水鹤，它是专为消防车加水的设备，普通的城市市政消火栓直径一般为65mm，在保证压力的前提下，加水能力为10L/s，为10吨的消防车加满水需17分钟，若用直径为150mm的水鹤，加满10吨的消防车只用45s即可。相对于普通市政地下消火栓，水鹤节约了大量的时间。此外，水鹤系统环保抗冻、无渗漏、无污染，沙土回填后还能节省空间，7到8天便可以施工完毕，易维护、使用寿命不小于50年。

缩短加水时间保证火场用水，对火场扑救的意义是非常重大的，水鹤的应用将极大的提高火场的扑救能力，缩短火灾的扑救时间，减少火灾带来的人民和财产危害。在我国城市消防供水系统中安装配套适当数量的水鹤，将可以有效满足提高消防车加水速度的要求，节省大量的加水时间。可在中水系统的主管道每隔2公里设置一个水鹤，达到每个消防水鹤供水覆盖面积接近4km2的目的。而城市消火栓一般是在主干道上每隔120m设置一个，这样每平方公里至少要设置40个消防栓左右。与此同时，水鹤在维修、管理、冬季保温、漏水损失等多个方面，都有着显而易见的优势。综上所述，我国城市新区的市政建设，可考虑设置配备独立的中水消防供水系统，设置消防管道合理的管径，以此来保证供水压力。同时布置大口径的水鹤，充分保证城市消防给水的需要。

4 中水回用存在的一些问题

虽然中水技术在建筑消防方面有着相对重要作用，但仍有诸多问题值得深入研究和探讨，主要包括以下几个方面：首先，水质水量相对不够稳定，涉及到的居民用户不能够放心使用。这主要是由于个别工艺和设备保证不了项目需求，实现不了预期效果，同时现阶段的系统运行管理水平有待提高，造成一旦发现问题可能得不到及时解决，从而影响水质水量；其次，中水回用设施的设计规模得不到充分发挥，导致其运行和管理成本提高，不能真正实现节能与节水；再次，中水回用水质标准过高，甚至一些指标与饮用水水质指标相同，对中水技术的推广和普及造成了一定的阻碍；最后，我国广大居民对中水的可靠性和安全性还存在不同程度的顾虑，甚至误解。

5 结语

总的来说，中水回用技术对于环境保护和污水治理具有重要意义，它能够将污水回收利用，降低排污量，从而降低污水对环境的负面影响和污水处理的负荷，达到了节能节水的目的。处理后的水回用于建筑中，还可以充分降低对水资源的开采和过度使用。只要我们能够按照正确合理的方式设计和布置中水回用系统，实现过程的管理和运行，用最小的构建成本发挥最大的环境效益，中水技术将具有十分广阔的前景。

城市消防关系到国家发展和人民的生命财产安全，时刻面临城市火灾的威胁和隐患，我国应当不断完善和改进城市消防设施，为防止和治理火灾创造条件保障和政策支持。城市消防规划指导着城市消防设施的建设，其中城市消防供水设施的建设更是不可或缺的重要组成部分。中水作为建筑消防水源，它的水质可以完全满足城市消防需求，用消防系统的管道采用镀锌钢管时，中水对消防系统几乎不会产生危害。

参考文献

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