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香港应用海水冲厕工程综述

文章来源:海西给排水 发布时间:2011-03-07 11:07:16 阅读次数:11216 次 [关闭]

[按语]为学习借鉴香港海水冲厕建设经验,2010年福建省厅组织绿色建筑专业委员会前往香港考察,考察组撰写《香港应用海水冲厕工程综述》。该文根据实地考察和香港水务署的介绍,从香港水资源概况、应用海水冲厕基本情况、海水冲厕系统介绍以及污水处理等方面对香港应用海水冲厕工程作了介绍。旨在借鉴香港四十多年应用海水冲厕成功的经验,对福建省推动海水冲厕工作具有借鉴作用。
1、香港水资源概况。香港人口稠密,供水需水量大,水资源严重短缺。香港土地总面积约1103 km2,香港居住人口约700万人,人口密度达6300人/km2,是全世界人口最稠密地区之一。人口稠密使得供水需求量大,但在香港境内没有大湖泊和大河流,而香港平均年降雨量约2214mm,折合水量约2.4×109m3/a,80%降雨量主要集中每年5~9月间,造成降雨量在时间分布上欠缺规律,按东江流域平均年径流系数0.56计算,平均年径流深约1240mm,径流量约1.3×109m3/a,同时集水区山脉连绵,无大量地下水可以利用,人均地表水资源量仅200m3/a。香港供水水源,来自占香港土地总面积1/3的庞大雨水收集系统,当地水源无法满足正常供水要求,大部分靠来自广东省的东江-深圳(东深)供水工程,根据“东江水输港协议”,每年供水量为11×108m3,占香港淡水需求量的80%以上。香港现有水塘存水总量为5.86×108m3,其中容积最大的两个是在海中兴建的淡水湖,占存水量的87%。
2、香港应用海水冲厕基本情况。自50年代开始,香港政府在高密度发展区及政府建筑物引入海水冲厕。1965年起,香港地区在新开发市镇须同时铺设淡水、海水两套管网系统,为了推广海水冲厕,节约淡水,香港政府制定了一些有关法规。如《建筑物条例》中规定,所有新建楼宇均应安装冲厕供水管系统;《水务设施规例》中规定,未经许可,在任何处所使用来自水务设施的淡水冲洗水厕、厕所或尿厕,则为违法。在有海水供应的地区,必须用海水冲厕,目的是节约宝贵的淡水资源。从经济方面考虑,在住户较少时,先用淡水冲厕,在人口达到一定数量后即将冲厕淡水改为海水,对临时使用淡水冲厕,今后将使用海水冲厕的地区,也必须设置一套独立的海水冲厕系统。对海水供应系统的材质也要求采用耐海水侵蚀材料。
目前,香港市区和大部分新市镇已经使用海水冲厕,覆盖全港近80%的人口。2008年,海水年供应量达2.75×108m3,约占总用水量的22%,供应人口达548万。也就是说,使用海水代替淡水冲厕可以减少淡水用量的22%,若按购买东江水的费用(约3元/m3),每年可节省多达8亿元港币,效益可观。
海水冲厕系统由政府投资,用户冲厕的海水并无水表记录用水量,也不会根据用水量向用户征收费用。所用运行费用和水费均由政府负担,故海水冲厕系统不设置计量设施。
3、香港应用海水冲厕系统介绍。按冲厕要求海水应无不良气味、低色度、悬浮物少、溶解氧应充足、有机物以及微生物少,应有必要技术措施防止海水冲厕系统结垢,以提高海水冲厕系统输水性能。
3.1 海水冲厕系统分布。海水冲厕供水方式按区域设供水系统,与生活饮用水配套,分片区设置,主要分布在沿海边区域。现时供应范围主要集中在香港岛和九龙半岛,新界地区较少。图1为海水供应区域及计划扩展的地区分布图。
3.2 海水供应系统。冲厕海水由海水抽水站提升送至区域配水库,再经输配水管网分送用户,海水提升后仅进行隔滤和消毒处理。以往采用氯气消毒,近年采用电解氯。海水冲厕系统与生活饮用水系统相似,当海水冲厕系统发生故障时,由生活饮用水作为补充。图2为典型海水供应系统示意图。
(1)抽水站。海水抽水站总数为29座;总抽水量:1.73×106m3/d。图3为海水抽水站及进水口分布图;图4为主要海水抽水量分布图;图5为某海水抽水站外景;表1为主要海水抽水站抽水量。
(2)配水库。配水库总数:46座;总容量:0.22×106m3。
(3)输配水管网。输配水管网总长度:1613 km(输配水管管直径为20~1200mm),每年新建25 km。由于海水中的氯化物和硫酸盐含量很高,因此海水冲厕供应系统的各个部分都要求是耐海水侵蚀的材料。包括贮水箱、喉管、排水龙头等设施常采用球墨铸铁、低塑性聚氯乙烯水管(UPVC)、玻璃陶瓷、炮铜等,其他设备部件常采用高牌号耐腐蚀的不锈钢材质。
香港海水供水水压为15m(1.47×105Pa),中高层用户往往要采用间接供水系统,即使是直接供水用户,楼顶一般也设置蓄水箱,其目的是减少输水管直接供水遭受污染的危险。
3.3 海水水质目标。供应至客户供水接驳位置的海水,96%符合海水水质标准目标值。水务部门会定期组织抽查海水水质,不合格即应进行整改。表2为海水水质目标。
海水在送往用户前,海水先要经过过滤和加氯消毒处理(电解氯),海水处理过程全部在海水抽水站内进行,对于一些海水水质变化较大的地区,抽水站还要进行曝气处理,保证用水质量。
为防止海水中漂浮物进入,在海水抽水站进水口处设置不锈钢拦污栅,并通过12mm2的拦污栅网孔截留和去除大颗粒杂质,目的是提高海水观感质量以及避免对悬浮物再作处理。此外,为了防止悬浮固体或漂浮物过高,还规定在海水入口处禁止货柜装卸或船只停泊。为了保证拦污栅的正常工作,通常拦污栅一周清理一次。
曝气(在取水点水质达标的条件下一般不设),拦污栅分离悬浮杂质后,在溶解氧缺乏的情况下,可能会产生异臭怪味,因此,可在供水站加设曝气装置,进行曝气充氧,防止厌(缺)氧条件下产生不良的气味。现在香港新的工程都不设曝气装置。
对抽取的海水加氯消毒,目的是抑制微生物生长和防止水质产生异味。抽水站入口处虽设有拦污栅,但小的悬浮固体仍会抽入供应系统,供应系统中不同地点均定期水质采样进行化学分析,根据水质状况决定加氯量,通常加氯3~6mg/L,以保证管网末梢能有1mg/L的余氯。操作人员常配备简单的氯含量测试仪器,定期检测余氯含量并适时调整加氯量,避免由于微生物等滋生对水质的影响,以及微生物的生长、繁衍、附着以及沉积而降低管网供水能力。以往加氯一般采用液氯,但水站由于液氯瓶贮存场地有限,往往需要运送,如果稍加迟缓即可造成加氯处理的中断,同时运送有毒气体过程也存在安全隐患。此外,有些泵站无备用加氯设备,在故障或例行检修时,临时停氯也是不可避免的。为改善这些状况,现在采用在水站现场直接电解海水来制备次氯酸钠的方法来产生氯,这既减少了瓶罐贮存空间,又可实现在无人管理情况下的全自动连续加氯。抽水站残余氯气浓度需维持在可接受的范围,如海水受到污染则需增加加氯量,以抑制微生物生长,减少污染和去除异味。为达到理想的冲厕水质,香港水务署在规划设置海水抽水站时,首先会考虑抽水区域的海水水质。图6为海水水质保障装置。
4、污水处理
海水冲厕后的污水与其他生活废水合并排水系统一并排放,进入城市污水管网(其后续管理隶属香港渠务署)污水中海水比例在36%以下,海水盐分得到较大稀释。香港的污水处理一般采用活性污泥法,进行二级处理后深海排放,城市污水中海水成分的存在对生物处理系统无特殊影响,如不会影响活性污泥系统COD的去除率,而且盐度有利于污泥沉降。但要根据实际污水水质进行设计,确定停留时间、曝气量、培养生物种群等。污水处理存在的主要问题是海水对污水处理设施的腐蚀,增加了污水处理厂的维护费用。
5、结语
香港扬长避短利用其临海的地理位置优势,已成功地应用海水冲厕40多年,香港的经验值得我们学习和借鉴,对开拓建筑节水思路和推动沿海缺水地区建筑节水工作具有重要意义。
(1)香港四十多年应用海水冲厕成功的经验证明:海水冲厕对人和环境是安全的,技术上完全可行,节水效果显著,经济上是有效益的。
(2)香港四十多年应用海水冲厕成功的经验启示:海水利用必须因地制宜,必须进行多方案环境、技术和经济等方面的论证。
(3)香港四十多年应用海水冲厕成功的经验要求:政府对于海水利用必须从政策、法规、资金等诸方面给予支持。
(福建省住房和城乡建设厅)


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