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[摘 要]在我国国民经济中，城市供水厂是重要的基础设施之一。城市供水厂在自来水的生产过程中，自用水的消耗量较大，供水厂普遍存在水资源浪费严重、利用率低下的现象，由此可见，城市供水厂的节水潜能巨大。笔者通过调查各城市供水厂的自用水消耗情况，分析了水处理系统各工艺环节的耗水规律和节水现状，提出了有效的节水策略。同时在现有节水模型的基础上，提出了由综合评价、优化节水控制、效益指标评定三大模块组成的城市供水厂综合节水模型。
[关键词]节水模型 自用水 城市供水厂 节水优化
中图分类号：TU991.34+1 文献标识码：TU 文章编号：1009―914X（2013）34―0601―01
人类的生存、发展离不开水，尽管地球表面的71%都是水，但仅有2%为淡水，而人们可利用的淡水仅为0.014%，所以随着全球人口的不断增长，人类生存与水资源短缺之间的矛盾将愈演愈烈。我国也是一个水资源严重缺乏的国家，全国660多个城市就有400个以上的城市缺水，缺水严重的城市更多达110个。我国在水资源极度缺乏的同时，水资源的利用率也相对不高，仅为16%，远远落后于发达国家。与此同时，我国的水资源浪费现象也十分严重。水资源短缺已经成为制约城市发展、社会发展的一个重要因素，我国城市每年因缺水所造成的经济损失更高达3000亿元。
一、自用水消耗现状
根据《室外给水设计规范》，城市供水厂的自用水量应当控制在日供水量的5～8%，自用水用途主要为沉淀池和絮凝池的排泥、滤池反冲洗、处理设施清洗、稀释药剂、生活用水等。我国城市供水厂的自用水大多都是直接排入如江、河、湖、泊等水体中，随着人口的增长，经济的发展，供水厂的自用水消耗量越来越大，这样的废水处理方式导致了大量水资源被浪费。一个日产水60万吨的供水厂，每天的自用水消耗量在3～4萬吨，这差不多就是一个小城镇的一天的供水量，而这些水将被直接排入水体，白白浪费掉。
供水厂的自用水消耗主要在过滤、沉淀、絮凝等工艺环节上，各工艺单元的差异，如设备运行参数、池体构造等都可影响自用水的消耗量。目前，供水厂的节水措施主要分为两方面：一方面是对处理系统的运行控制、设备、工艺等进行节水技术改进；另一方面是通过增加废水回收利用、处理单元，实现自用水的安全回用和有效处理。
二、节水现状分析
废水回收利用包括直接回用、处理后回用两种方式。直接回用，是使用回收池对废水进行收集，再使用泵将废水抽到配水井中，将原水与废水进行混合。或者使用浓缩池收集废水后，在简单沉淀后，提取上清液至配水井中。将所有工艺环节产生的废水收集至同一池内进行回用，称为合建式；将各工艺环节中的废水分开收集进行回用，称为分建式。应用合建式进行废水回用，可节省收集池的容积，操作简单，但该方式的下沉污泥浓度不高，获得的上清液质量不佳。处理后回用，是指将各工艺环节产生的废水进行浓缩沉淀后，采用特殊的工艺对上清液进行处理，在水质符合原水的生物指标、常规化学指标后，再回收利用。
与发达国家相比，我国的供水厂的废水回用处理起步较晚，在上世纪八十年代，排泥水处理才被正式提出。如上海等经济发达城市，已较好地实现了废水处理后回用，而我国多数的城市供水厂，受经济、技术等条件所限，仍然采用的废水直接回用，存在着较严重的安全性问题。
三、构建综合节水模型
（一）研究思路
为改善当前城市供水厂的节水现状，笔者对多个城市的供水厂的运行参数、基本资料进行了调研、分析。获取了设计水量、材料、设备、原水水质、工艺流程、机器等已知信息。对于技术水平、自用水量、处理效果等信息则是不确定的，所以可将其视作灰色模型，需要通过大量的调查数据来获得。从调查结果来看，很多的城市供水厂尚无废水回用工艺，废水都直接被排到了污水管道中，这样不仅浪费了水资源，也会严重污染水环境。根据调研分析，构建了“现状评价—节水优化—效益评价”的技术路线。
（二）综合节水模型
供水厂的综合节水模型主要包括综合评价、节水控制、效益评定三大模块。
1、综合评价模块
处理系统的节水性能是通过自用水消耗量来体现的。构建自用水评价模块，需要对供水厂处理系统生产过程中的实际耗水率，以及该处理系统的在节水范围内的标准耗水率，通过比较分析，以实现节水潜力的正确判断。目前我国城市供水厂的标准耗水率为5%～8%。从实际生产经验来看，处理系统在该范围内所消耗的自用水量仍然较大，浪费较为严重。若采取一定的节水措施，可在保障城市安全供水的基础上，将耗水率控制在一个更优的范围之内。由于处理系统在实际运行中，工况不稳定，在多种因素作用下，不同供水厂，经验耗水率也会不同。所以需要全面分析耗水率影响因素，从而对不同情况下的节水耗水率加以确定。需要注意的是，自用水的耗水率应当是反冲洗工艺、排泥工艺耗水率之和减去回用工艺回用率所得出的值。
2、节水优化模块
供水厂节水除了废水回用，更为重要的是在工艺设计、技术原理方面提高处理系统的反冲洗、排泥效率，以节省水量。所以优化节水模块是水处理系统所有工艺环节的节水关键技术的集成。水处理系统的多个因素都与耗水率紧密相关，要降低系统的自用水量、耗水率，可从多方面实施节水控制。深入研究、分析处理系统的反冲洗、排泥工艺环节，改进设备的关键控制技术。针对无回用处理工艺的供水厂，应当在保证水质安全的基础上，尽量提高回用比例，节能减排。
3、效益评定模块
节水改造的效益评定主要是通过耗水率变化，及其引起的相关指标变化来体现的。在进行节水改造后，供水厂水处理系统的相关运行参数有有所改变，这些变化会对废水排放量产生直接的影响，也就是使自用水量发生变化，从而实现节水的目标，进而创造环境效益。同时，废水排放量减少也会引起电能源、投药量、水资源的变化，通过结合当地经济情况、水厂运行消耗情况，可评定出节水改造所创造的经济效益。节水改造不仅会带来经济效益和环境效益，供水厂通过回用单元进行废水回用，可有效降低水资源费用，降低运行费用，从而评定出回用单元所创造出的经济效益。
四、总结
为响应国家节约水资源的要求，针对城市供水厂的节水现状，初步构建起了城市供水厂的综合节水模型，该模型以耗水率为中心，主要包含了现状评价、节水优化、效益评价三大功能模块。节水是一项系统的、长期的工作，需要采取各种技术手段，对技术线路进行优化，对关键技术进行改进，以提高水资源的利用率，减少自用水量，达到较好的节水效果。
参考文献
[1] 姜金鑫.城市供水厂综合节水模型的应用研究[D].哈尔滨工业大学，2010.
[2] 王文相.城市供水厂综合节水模型的初步研究[D].哈尔滨工业大学，2008.
[3] 林文卓."十一五"国家科技支撑计划重点项目——城市供水用户端综合节水技术研究与示范[J].建设科技，2010，（11）：55-57.
[4] 王在刚.城市供水厂综合节水模式的研究与应用[D].哈尔滨工业大学，2009.
[5] 张先炳，吴华财，刘佳等."十一五"国家科技支撑计划项目课题——城市综合节水技术集成与应用示范[J].建设科技，2011，（11）：54-57.
作者简介
周杨 女 湖北襄阳 1973.1.8 工程类中级，研究方向：城市供水供水管网建设、施工 水厂综合节水模型的研究
[关键词]节水模型 自用水 城市供水厂 节水优化
中图分类号：TU991.34+1 文献标识码：TU 文章编号：1009―914X（2013）34―0601―01
人类的生存、发展离不开水，尽管地球表面的71%都是水，但仅有2%为淡水，而人们可利用的淡水仅为0.014%，所以随着全球人口的不断增长，人类生存与水资源短缺之间的矛盾将愈演愈烈。我国也是一个水资源严重缺乏的国家，全国660多个城市就有400个以上的城市缺水，缺水严重的城市更多达110个。我国在水资源极度缺乏的同时，水资源的利用率也相对不高，仅为16%，远远落后于发达国家。与此同时，我国的水资源浪费现象也十分严重。水资源短缺已经成为制约城市发展、社会发展的一个重要因素，我国城市每年因缺水所造成的经济损失更高达3000亿元。
一、自用水消耗现状
根据《室外给水设计规范》，城市供水厂的自用水量应当控制在日供水量的5～8%，自用水用途主要为沉淀池和絮凝池的排泥、滤池反冲洗、处理设施清洗、稀释药剂、生活用水等。我国城市供水厂的自用水大多都是直接排入如江、河、湖、泊等水体中，随着人口的增长，经济的发展，供水厂的自用水消耗量越来越大，这样的废水处理方式导致了大量水资源被浪费。一个日产水60万吨的供水厂，每天的自用水消耗量在3～4萬吨，这差不多就是一个小城镇的一天的供水量，而这些水将被直接排入水体，白白浪费掉。
供水厂的自用水消耗主要在过滤、沉淀、絮凝等工艺环节上，各工艺单元的差异，如设备运行参数、池体构造等都可影响自用水的消耗量。目前，供水厂的节水措施主要分为两方面：一方面是对处理系统的运行控制、设备、工艺等进行节水技术改进；另一方面是通过增加废水回收利用、处理单元，实现自用水的安全回用和有效处理。
二、节水现状分析
废水回收利用包括直接回用、处理后回用两种方式。直接回用，是使用回收池对废水进行收集，再使用泵将废水抽到配水井中，将原水与废水进行混合。或者使用浓缩池收集废水后，在简单沉淀后，提取上清液至配水井中。将所有工艺环节产生的废水收集至同一池内进行回用，称为合建式；将各工艺环节中的废水分开收集进行回用，称为分建式。应用合建式进行废水回用，可节省收集池的容积，操作简单，但该方式的下沉污泥浓度不高，获得的上清液质量不佳。处理后回用，是指将各工艺环节产生的废水进行浓缩沉淀后，采用特殊的工艺对上清液进行处理，在水质符合原水的生物指标、常规化学指标后，再回收利用。
与发达国家相比，我国的供水厂的废水回用处理起步较晚，在上世纪八十年代，排泥水处理才被正式提出。如上海等经济发达城市，已较好地实现了废水处理后回用，而我国多数的城市供水厂，受经济、技术等条件所限，仍然采用的废水直接回用，存在着较严重的安全性问题。
三、构建综合节水模型
（一）研究思路
为改善当前城市供水厂的节水现状，笔者对多个城市的供水厂的运行参数、基本资料进行了调研、分析。获取了设计水量、材料、设备、原水水质、工艺流程、机器等已知信息。对于技术水平、自用水量、处理效果等信息则是不确定的，所以可将其视作灰色模型，需要通过大量的调查数据来获得。从调查结果来看，很多的城市供水厂尚无废水回用工艺，废水都直接被排到了污水管道中，这样不仅浪费了水资源，也会严重污染水环境。根据调研分析，构建了“现状评价—节水优化—效益评价”的技术路线。
（二）综合节水模型
供水厂的综合节水模型主要包括综合评价、节水控制、效益评定三大模块。
1、综合评价模块
处理系统的节水性能是通过自用水消耗量来体现的。构建自用水评价模块，需要对供水厂处理系统生产过程中的实际耗水率，以及该处理系统的在节水范围内的标准耗水率，通过比较分析，以实现节水潜力的正确判断。目前我国城市供水厂的标准耗水率为5%～8%。从实际生产经验来看，处理系统在该范围内所消耗的自用水量仍然较大，浪费较为严重。若采取一定的节水措施，可在保障城市安全供水的基础上，将耗水率控制在一个更优的范围之内。由于处理系统在实际运行中，工况不稳定，在多种因素作用下，不同供水厂，经验耗水率也会不同。所以需要全面分析耗水率影响因素，从而对不同情况下的节水耗水率加以确定。需要注意的是，自用水的耗水率应当是反冲洗工艺、排泥工艺耗水率之和减去回用工艺回用率所得出的值。
2、节水优化模块
供水厂节水除了废水回用，更为重要的是在工艺设计、技术原理方面提高处理系统的反冲洗、排泥效率，以节省水量。所以优化节水模块是水处理系统所有工艺环节的节水关键技术的集成。水处理系统的多个因素都与耗水率紧密相关，要降低系统的自用水量、耗水率，可从多方面实施节水控制。深入研究、分析处理系统的反冲洗、排泥工艺环节，改进设备的关键控制技术。针对无回用处理工艺的供水厂，应当在保证水质安全的基础上，尽量提高回用比例，节能减排。
3、效益评定模块
节水改造的效益评定主要是通过耗水率变化，及其引起的相关指标变化来体现的。在进行节水改造后，供水厂水处理系统的相关运行参数有有所改变，这些变化会对废水排放量产生直接的影响，也就是使自用水量发生变化，从而实现节水的目标，进而创造环境效益。同时，废水排放量减少也会引起电能源、投药量、水资源的变化，通过结合当地经济情况、水厂运行消耗情况，可评定出节水改造所创造的经济效益。节水改造不仅会带来经济效益和环境效益，供水厂通过回用单元进行废水回用，可有效降低水资源费用，降低运行费用，从而评定出回用单元所创造出的经济效益。
四、总结
为响应国家节约水资源的要求，针对城市供水厂的节水现状，初步构建起了城市供水厂的综合节水模型，该模型以耗水率为中心，主要包含了现状评价、节水优化、效益评价三大功能模块。节水是一项系统的、长期的工作，需要采取各种技术手段，对技术线路进行优化，对关键技术进行改进，以提高水资源的利用率，减少自用水量，达到较好的节水效果。
参考文献
[1] 姜金鑫.城市供水厂综合节水模型的应用研究[D].哈尔滨工业大学，2010.
[2] 王文相.城市供水厂综合节水模型的初步研究[D].哈尔滨工业大学，2008.
[3] 林文卓."十一五"国家科技支撑计划重点项目——城市供水用户端综合节水技术研究与示范[J].建设科技，2010，（11）：55-57.
[4] 王在刚.城市供水厂综合节水模式的研究与应用[D].哈尔滨工业大学，2009.
[5] 张先炳，吴华财，刘佳等."十一五"国家科技支撑计划项目课题——城市综合节水技术集成与应用示范[J].建设科技，2011，（11）：54-57.
作者简介
周杨 女 湖北襄阳 1973.1.8 工程类中级，研究方向：城市供水供水管网建设、施工 水厂综合节水模型的研究