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摘要：为缓解我国水资源严重匮乏与生活废水利用率低的矛盾，生活废水回用装置研制及应用研究就显得日益重要。本项目涉及一种新型家用废水回用装置，分别从适用范围、技术特点、工艺原理及流程、施工操作、材料设备、质量安全、环保以及经济效益等多个方面对本技术进行介绍，并与现有国内专利进行了逐项比较，与国内同类技术相比，处于国内领先水平。
关键词： 废水回用 毛发过滤器 加药絮凝 过滤反冲
中图分类号：X703文献标识碼： A
1前言
我国是一个水资源严重匮乏的国家之一，人均水资源占有量仅为2200m3,居世界排名第121位。全国600多座城市中，已有400多个城市存在供水不足问题，其中比较严重的缺水城市110个，全国城市缺水总量为60亿立方米。
随着城镇居民生活水平日益提高，居民住宅生活用水量平均为200L/人·日，其中，城镇居民生活废水排放量（洗浴、洗衣、洗漱）占城镇居民生活总用水量的50%，也就是说城镇居民每人每天排放的生活废水为100L/人·日，冲洗坐便器的用水量约占居民生活用水量的20%，生活废水利用潜力很大。近几年，住宅小区中水处理技术不断进步、日臻完善。但是，因为系统复杂，设备昂贵，运行维护、管理费用高等原因，房地产开发商难以推广普及。
目前，城市住宅建筑以多层和高层建筑为主，住宅的上下各住户均安装有相对独立的供水系统和排水系统，在我们日常生活中，洗衣、洗菜、洗浴等生活用水使用一次就倒掉了，而厕所冲洗坐便器却使用了大量的清水，造成水资源的大量浪费。实际上除坐便器排放的污水以外，洗衣、洗菜、洗浴等生活废水均有回收利用的价值;回收的废水经处理后可以作为冲洗坐便器
用水和清洗地面用水。现有的楼房家用废水再利用装置，通常都包括一个置于楼房上层的专用废水贮水箱。楼房上层的家用废水直接积存于贮水箱内，
该贮水箱由水管与楼房下层的坐便器水箱相通，贮水箱占用了楼房上层的空间，不仅难以回收洗浴废水，而且，该装置限制了楼房下层坐便器的正常使用，或者使上层的废水得不到充分地利用，给使用者带来了极大的不便，成果难以转化。
安阳建工（集团）依托资源优势，经过工程技术人员调查研究，刻苦攻关，自主开发研制了“家用废水回用装置”。该装置通过收集上一楼层的生活废水，经过毛发过滤，沉淀、加药絮凝、灭菌，过滤等工艺，将处理的废水用于坐便器冲洗。2011年12月“家用废水回用装置”荣获国家发明专利，发明专利号：ZL2010 1 0267925.4。课题组经过对该专利技术进行改进和优化，在加药装置适用性和增加生活废水回用效率方面，取得了突破性进展，使该技术更加成熟，能够适应不同卫生间环境条件，而且安全、环保、卫生。通过在安阳建工（集团）自建住宅楼的应用，节水效果显著，明显提高了水资源利用效率，居民非常满意。2013年3月经河南省科学技术信息研究院科技查新：“除本项目委托单位申请获得的专利外，在国内所列检索范围内未见文献报道”。安阳建工（集团）有限责任公司标准化技术委员会通过审定，集团公司2013年5月批准发布形成企业级工法，编号为：QBGF-AYJG2013-03。
2技术特点
2.1 本技术采用的生活废水回用装置，通过对高层楼房排水系统进行改造，使上层楼房用户的生活用水能够为下层用户提供冲洗便池用水，从而能够提高用水效率，节约水资源。本技术采用毛发收集器和加药容器以及过滤结构，通过气动加药对废水进行消毒和絮凝处理，增强了废水处理效果，保证了环境卫生。本装置利用PVC-U塑料排水管材、管件组合粘接而成，能够适应不同卫生间环境条件。其主要构成包括：毛发过滤器、废水沉淀容器、加药絮凝、灭菌容器、过滤容器和反冲排污器件。
2.2生活废水回用装置采用初沉淀、絮凝、过滤三级生活废水处理工艺,结构紧凑，配置齐全，制作、安装、维护、成本低，由于采用全封闭处理技术，没有交叉污染，安全卫生有保障。
2.3生活废水回用装置分布在建筑物除顶层以外的各个楼层卫生间内壁挂或嵌墙安装，其进水口接上一楼层洗衣、淋浴等生活废水管道，溢流口接卫生间洗脸盆排水管道，排污口接卫生间排水立管，供水口接座便器水箱，利用经过处理的生活废水冲洗坐便器，节水效果显著。
2.4生活废水回用装置在二级絮凝、灭菌处理容器上安装有气动加药装置，具备加药和搅拌药液的双重功能，促进灭菌和絮凝，加快杂质沉淀，并具有防堵效果。第三级过滤容器以级配石英砂作为滤料并配有滤头和滤网为过滤杂水提供保障。
2.5生活废水回用装置的结构设计巧妙、结构紧凑，经济实用。操作使用方便，可充分利用楼房上层的家用废水，住户易于接受，可实现大量节水的目的，给住户带来经济效益，非常利于推广实用。
综合上述特点，本生活废水回用装置工制作安装技术、废水处理工艺、处理效果均处于国内领先水平。
3适用范围
本技术适用于多层或高层住宅、宾馆、酒店、机关办公楼及各类教学楼等建筑物生活废水回用，对于居住密度较大的建筑如住宅楼、快捷酒店、学生公寓等，本技术的生活废水回收能力突出，经济效益和节水效果显著。
4工艺原理
本技术通过安装在上一楼层生活废水的废水排水管道和下一楼层的竖向排水立管之间的废水回收处理装置收集上一楼层的生活废水，第一步让收集的废水经过毛发过滤器和沉淀对回收的废水做初步处理，过滤掉废水中的毛发和较大的悬浮颗粒、第二步把初步处理过的废水输送二级处理容器，经过加药絮凝、灭菌处理，使水中的可溶性物质变成沉淀物，杀死水中的细菌，第三步，采用级配石英砂滤料配备滤头和滤网组成的过滤容器，对絮凝灭菌的生活杂水进行过滤，进一步提高生活杂水的洁净度，从而满足水质要求。将处理的生活杂水用于坐便器冲洗。本生活废水回用装置设有取水口、溢流口和排污口以及生活杂水供水口，取水口接上一楼层生活废水收集接口，使上层楼房用户的生活用水为下层用户提供便池用水，排污口接室内排水立管，新建住宅，溢水口接废水回用联络管，溢流口接卫生间洗脸盆排水管道（增加生活废水利用效率），生活杂水供水口接坐便器水箱。气动加药容器独立于生活废水回用装置，落地安装，加药容器利用电动或脚踏式气泵，通过三通转换阀门实现加药和充气扰动双重功能。絮凝、灭菌溶液采用高效混合溶液对收集的生活废水进行有效的絮凝和灭菌处理。
图 4.1生活废水回用装置工艺原理
5 工艺流程
5.1住宅楼改造生活废水回用装置安装工艺流程见图5.1
图 5.1住宅楼改造生活废水回用装置安装工艺流程
5.2 新建住宅及公用建筑生活废水回用工艺流程见图5.2
图 5.2新建住宅楼及公用建筑生活废水回用工艺流程
6装置部件位置和设计容量计算
本装置主要由三个部分即废水收集管道、废水处理管道、气动加药装置以及一些小构件包括水管、毛发过滤器、阀门、脚踏式气泵等组成。分别对这些部分进行计算如下：
以楼层标准高度为3.0m，室内装饰装修完成后卫生间净高为2.8m，废水回用装置安装和检修工作空间为0.2m，马桶和马桶检修空间0.8m为例计算，
6.1废水收集管道
废水收集管道处于卫生间顶部下方，高度为0.35m，其中包含有洗脸盆收集管道用料、地漏、浴盆和横向汇集管，管径采用为50mm的PVC-U塑料排水管材，各种不同卫生间布局可调整横向汇集管道以满足本废水回用装置要求。
6.2废水处理管道
通过以上叙述和图4.1所示结构可知，二级处理管道高度H2为
以及处理管道和二级处理管道同高，即
三级处理管道高度可比一级二级稍高，高度为
每级处理管道的上部溢流管距管顶距离为0.2m，底部溢流管距底距离为0.5m。二级处理管道顶部比一级处理管道顶部高0.1m，三级处理管道顶部比二级处理管道顶部高0.2m。
6.3气动加药装置
气动加药装置直接装在地面，高度和二级处理管道管底同高为0.8m。脚踏式气泵直接置于地面上。
6.4废水回用装置容积计算
废水回用装置容积即为处理管道总容积，即
6.5废水处理结果分析
城镇居民每人居民住宅生活用水量平均为200L/人·日，每天排放的生活废水为100L/人·日，冲洗坐便器的用水量约占居民生活用水量的20%，即为40L/人·日，以三口之家为例 。
废水回收装置中沉淀过程需1小时，加药絮凝，消毒过程需2小时，则废水处理一个完整的流程为3小时，则每天废水回收装置可循环4次运作，
可处理废水量为
可供处理的废水为
综上所述，该废水回用装置可满足城镇居民每日冲洗坐便器用水，可以用于城镇居民住宅生活废水回收处理，实用性较强。
7经济效益分析
7.1生活废水利用及节水效果分析：
生活废水利用及节水效果分析：（以安阳市建花园住宅小区为例）
生活废水回用改造378户（以三口之家为例）。
7.2直接经济效益：每户坐便器平均冲洗次数9次/天，一次冲洗用水量为6L，每年一个坐便器冲洗用水量为：9*6*360=19440L（19.4m3）。
小区每年节约自来水：378*19.4m3=7348.32m3/年。
扣除加药、反冲等使用成本0.1*360*378=13608元/年，业主节约水费：（7348.32 *2.65）-13608 =5865.5元/年。
7.3间接经济效益：安阳市建花园住宅小区，生活废水回用改造后，减少污水排放量为7348.32 m3/年，按照目前采用的污水处理工艺，处理每吨污水的成本为0.65元/ m3。该小区节约污水处理成本为7348.32 m3/年*0.65元/ m3=4776.4元/年。
7.4社会效益：当地自来水生产成本为1.65元/m3;
年节约自来水生产成本 7348.32 * 1.65 =12124.7元
7.5生活废水利用及节水综合效益：
生活废水回用装置设计使用寿命为50年；小区节约自来水5865.5元/年；
小區节约污水处理成本4776.4元/年。
生活废水利用及节水综合效益：（5865.5 +4776.4+12124.7）*50 =113.83万元。
经过应用该技术社会效益显著，符合国家倡导的循环经济政策，具有潜在的社会价值。
关键词： 废水回用 毛发过滤器 加药絮凝 过滤反冲
中图分类号：X703文献标识碼： A
1前言
我国是一个水资源严重匮乏的国家之一，人均水资源占有量仅为2200m3,居世界排名第121位。全国600多座城市中，已有400多个城市存在供水不足问题，其中比较严重的缺水城市110个，全国城市缺水总量为60亿立方米。
随着城镇居民生活水平日益提高，居民住宅生活用水量平均为200L/人·日，其中，城镇居民生活废水排放量（洗浴、洗衣、洗漱）占城镇居民生活总用水量的50%，也就是说城镇居民每人每天排放的生活废水为100L/人·日，冲洗坐便器的用水量约占居民生活用水量的20%，生活废水利用潜力很大。近几年，住宅小区中水处理技术不断进步、日臻完善。但是，因为系统复杂，设备昂贵，运行维护、管理费用高等原因，房地产开发商难以推广普及。
目前，城市住宅建筑以多层和高层建筑为主，住宅的上下各住户均安装有相对独立的供水系统和排水系统，在我们日常生活中，洗衣、洗菜、洗浴等生活用水使用一次就倒掉了，而厕所冲洗坐便器却使用了大量的清水，造成水资源的大量浪费。实际上除坐便器排放的污水以外，洗衣、洗菜、洗浴等生活废水均有回收利用的价值;回收的废水经处理后可以作为冲洗坐便器
用水和清洗地面用水。现有的楼房家用废水再利用装置，通常都包括一个置于楼房上层的专用废水贮水箱。楼房上层的家用废水直接积存于贮水箱内，
该贮水箱由水管与楼房下层的坐便器水箱相通，贮水箱占用了楼房上层的空间，不仅难以回收洗浴废水，而且，该装置限制了楼房下层坐便器的正常使用，或者使上层的废水得不到充分地利用，给使用者带来了极大的不便，成果难以转化。
安阳建工（集团）依托资源优势，经过工程技术人员调查研究，刻苦攻关，自主开发研制了“家用废水回用装置”。该装置通过收集上一楼层的生活废水，经过毛发过滤，沉淀、加药絮凝、灭菌，过滤等工艺，将处理的废水用于坐便器冲洗。2011年12月“家用废水回用装置”荣获国家发明专利，发明专利号：ZL2010 1 0267925.4。课题组经过对该专利技术进行改进和优化，在加药装置适用性和增加生活废水回用效率方面，取得了突破性进展，使该技术更加成熟，能够适应不同卫生间环境条件，而且安全、环保、卫生。通过在安阳建工（集团）自建住宅楼的应用，节水效果显著，明显提高了水资源利用效率，居民非常满意。2013年3月经河南省科学技术信息研究院科技查新：“除本项目委托单位申请获得的专利外，在国内所列检索范围内未见文献报道”。安阳建工（集团）有限责任公司标准化技术委员会通过审定，集团公司2013年5月批准发布形成企业级工法，编号为：QBGF-AYJG2013-03。
2技术特点
2.1 本技术采用的生活废水回用装置，通过对高层楼房排水系统进行改造，使上层楼房用户的生活用水能够为下层用户提供冲洗便池用水，从而能够提高用水效率，节约水资源。本技术采用毛发收集器和加药容器以及过滤结构，通过气动加药对废水进行消毒和絮凝处理，增强了废水处理效果，保证了环境卫生。本装置利用PVC-U塑料排水管材、管件组合粘接而成，能够适应不同卫生间环境条件。其主要构成包括：毛发过滤器、废水沉淀容器、加药絮凝、灭菌容器、过滤容器和反冲排污器件。
2.2生活废水回用装置采用初沉淀、絮凝、过滤三级生活废水处理工艺,结构紧凑，配置齐全，制作、安装、维护、成本低，由于采用全封闭处理技术，没有交叉污染，安全卫生有保障。
2.3生活废水回用装置分布在建筑物除顶层以外的各个楼层卫生间内壁挂或嵌墙安装，其进水口接上一楼层洗衣、淋浴等生活废水管道，溢流口接卫生间洗脸盆排水管道，排污口接卫生间排水立管，供水口接座便器水箱，利用经过处理的生活废水冲洗坐便器，节水效果显著。
2.4生活废水回用装置在二级絮凝、灭菌处理容器上安装有气动加药装置，具备加药和搅拌药液的双重功能，促进灭菌和絮凝，加快杂质沉淀，并具有防堵效果。第三级过滤容器以级配石英砂作为滤料并配有滤头和滤网为过滤杂水提供保障。
2.5生活废水回用装置的结构设计巧妙、结构紧凑，经济实用。操作使用方便，可充分利用楼房上层的家用废水，住户易于接受，可实现大量节水的目的，给住户带来经济效益，非常利于推广实用。
综合上述特点，本生活废水回用装置工制作安装技术、废水处理工艺、处理效果均处于国内领先水平。
3适用范围
本技术适用于多层或高层住宅、宾馆、酒店、机关办公楼及各类教学楼等建筑物生活废水回用，对于居住密度较大的建筑如住宅楼、快捷酒店、学生公寓等，本技术的生活废水回收能力突出，经济效益和节水效果显著。
4工艺原理
本技术通过安装在上一楼层生活废水的废水排水管道和下一楼层的竖向排水立管之间的废水回收处理装置收集上一楼层的生活废水，第一步让收集的废水经过毛发过滤器和沉淀对回收的废水做初步处理，过滤掉废水中的毛发和较大的悬浮颗粒、第二步把初步处理过的废水输送二级处理容器，经过加药絮凝、灭菌处理，使水中的可溶性物质变成沉淀物，杀死水中的细菌，第三步，采用级配石英砂滤料配备滤头和滤网组成的过滤容器，对絮凝灭菌的生活杂水进行过滤，进一步提高生活杂水的洁净度，从而满足水质要求。将处理的生活杂水用于坐便器冲洗。本生活废水回用装置设有取水口、溢流口和排污口以及生活杂水供水口，取水口接上一楼层生活废水收集接口，使上层楼房用户的生活用水为下层用户提供便池用水，排污口接室内排水立管，新建住宅，溢水口接废水回用联络管，溢流口接卫生间洗脸盆排水管道（增加生活废水利用效率），生活杂水供水口接坐便器水箱。气动加药容器独立于生活废水回用装置，落地安装，加药容器利用电动或脚踏式气泵，通过三通转换阀门实现加药和充气扰动双重功能。絮凝、灭菌溶液采用高效混合溶液对收集的生活废水进行有效的絮凝和灭菌处理。
图 4.1生活废水回用装置工艺原理
5 工艺流程
5.1住宅楼改造生活废水回用装置安装工艺流程见图5.1
图 5.1住宅楼改造生活废水回用装置安装工艺流程
5.2 新建住宅及公用建筑生活废水回用工艺流程见图5.2
图 5.2新建住宅楼及公用建筑生活废水回用工艺流程
6装置部件位置和设计容量计算
本装置主要由三个部分即废水收集管道、废水处理管道、气动加药装置以及一些小构件包括水管、毛发过滤器、阀门、脚踏式气泵等组成。分别对这些部分进行计算如下：
以楼层标准高度为3.0m，室内装饰装修完成后卫生间净高为2.8m，废水回用装置安装和检修工作空间为0.2m，马桶和马桶检修空间0.8m为例计算，
6.1废水收集管道
废水收集管道处于卫生间顶部下方，高度为0.35m，其中包含有洗脸盆收集管道用料、地漏、浴盆和横向汇集管，管径采用为50mm的PVC-U塑料排水管材，各种不同卫生间布局可调整横向汇集管道以满足本废水回用装置要求。
6.2废水处理管道
通过以上叙述和图4.1所示结构可知，二级处理管道高度H2为
以及处理管道和二级处理管道同高，即
三级处理管道高度可比一级二级稍高，高度为
每级处理管道的上部溢流管距管顶距离为0.2m，底部溢流管距底距离为0.5m。二级处理管道顶部比一级处理管道顶部高0.1m，三级处理管道顶部比二级处理管道顶部高0.2m。
6.3气动加药装置
气动加药装置直接装在地面，高度和二级处理管道管底同高为0.8m。脚踏式气泵直接置于地面上。
6.4废水回用装置容积计算
废水回用装置容积即为处理管道总容积，即
6.5废水处理结果分析
城镇居民每人居民住宅生活用水量平均为200L/人·日，每天排放的生活废水为100L/人·日，冲洗坐便器的用水量约占居民生活用水量的20%，即为40L/人·日，以三口之家为例 。
废水回收装置中沉淀过程需1小时，加药絮凝，消毒过程需2小时，则废水处理一个完整的流程为3小时，则每天废水回收装置可循环4次运作，
可处理废水量为
可供处理的废水为
综上所述，该废水回用装置可满足城镇居民每日冲洗坐便器用水，可以用于城镇居民住宅生活废水回收处理，实用性较强。
7经济效益分析
7.1生活废水利用及节水效果分析：
生活废水利用及节水效果分析：（以安阳市建花园住宅小区为例）
生活废水回用改造378户（以三口之家为例）。
7.2直接经济效益：每户坐便器平均冲洗次数9次/天，一次冲洗用水量为6L，每年一个坐便器冲洗用水量为：9*6*360=19440L（19.4m3）。
小区每年节约自来水：378*19.4m3=7348.32m3/年。
扣除加药、反冲等使用成本0.1*360*378=13608元/年，业主节约水费：（7348.32 *2.65）-13608 =5865.5元/年。
7.3间接经济效益：安阳市建花园住宅小区，生活废水回用改造后，减少污水排放量为7348.32 m3/年，按照目前采用的污水处理工艺，处理每吨污水的成本为0.65元/ m3。该小区节约污水处理成本为7348.32 m3/年*0.65元/ m3=4776.4元/年。
7.4社会效益：当地自来水生产成本为1.65元/m3;
年节约自来水生产成本 7348.32 * 1.65 =12124.7元
7.5生活废水利用及节水综合效益：
生活废水回用装置设计使用寿命为50年；小区节约自来水5865.5元/年；
小區节约污水处理成本4776.4元/年。
生活废水利用及节水综合效益：（5865.5 +4776.4+12124.7）*50 =113.83万元。
经过应用该技术社会效益显著，符合国家倡导的循环经济政策，具有潜在的社会价值。