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摘要:本文结合我国国情介绍了多种生态技术范例，对我国居民建筑给排水生态化的可持续发展进行探讨.当代环境、能源等问题的日益尖锐, 使得运用生态学原理设计而成的绿色住宅已逐渐成为潮流;节能和污水回用的问题正日益备受关注. 本文介绍了我国缺水的现状及节水的必要性及国内外“节水器具”“污水分流”、“低能耗治污”和“雨水收集利用”等生态建筑技术的先进范例, 同时阐述了作者对我国生态化设计现状的展望与思考.
关键词: 生态现状；；给排水；生态设计；可持续发展
据水利部統计:我国人均淡水资源占有仅为2300m3,相当于世界人均的1/4,位居世界排名第121位,被列为世界上最缺水的13个国家之一,到2010年我国将进入严重缺水时期.北京更是一个水资源严重匮乏的城市,全市人均水资源占有不足300m3仅相当于全国的1/8,全世界的1/30,而同时每天污废水的排放量北京市约为280万吨.节水、使污水资源化,开发第二资源是城市建设的重要措施.建筑没有终极,只有不断的变革;建筑设备中担负着建筑内新陈代谢功能的给排水工程,就更加应该进行符合现代“绿色节能潮流”的变革.
现在,发达国家中涌现出一批注重节能节水,运用生态学原理设计而成的绿色生态住宅,将居住小区、住宅建筑涉及到的土地、能源、资源和环境优化组合而形成生态建筑,也叫绿色建筑.而我国在这一方面却存在欠缺，本文就生态住宅给水排水的几大核心技术问题包括:“节水和节能器具应用”、“污水能源化”、“雨水资源化”等问题.结合国内外建筑或住宅的给排水工程在上述三方面的一些经验,对相关问题进行讨论.
1节水器具和设备的运用
如何使用节水器具和设备：
(1)限定水量;
(2)限定(水箱、水池)水位或水位适时传感、显示,如水位的自控装置、水位报警器;
(3)防漏,如低位水箱的各类防漏阀;
(4)限制水流量或减压,如各类限流、节流装置、减压阀;
(5)限时,如各类延时自闭阀;
(6)定时控制,如定时冲洗装置;
(7)改进操作或提高操作控制的灵敏性,前者如冷热水混合龙头,后者如自动水龙头、电磁式淋浴节水装置;
(8)提高用水效率;
(9)适时调节供水水压和水量,如微机变频调速给水设备.
据统计,老式的、质量差的五金配件如水龙头,废水、费劲,关闭速度慢(1～3s),仅1小时就要白白浪费水约316L,一个月就要漏掉水约216m3,约为一个人一个月的用水量.我国从1997年开始注重这个问题,近年研发出运用陶瓷芯片、变距技术和光电感应式等具有自闭功能的节水龙头,其关闭速度仅0116s,采用翻卷式密封套,可大大减少漏水;还有一种停水自闭水龙头———利用自动翻转装置,运用流体力学原理,解决了管网无水时忘关水龙头而带来的水患.
另据调查,全国抽水马桶的漏水率约为26%,总量达3亿吨淡水,数量十分惊人.现在大力推广冲水量为6L的节水型马桶,但由于节水型马桶是一个系统工程,还涉及到改进和改善坐桶结构,材料光滑度、冲水倾角等方面.改进后的坐桶结构又可分为直落式、翻板式、虹吸式、液压式和压差式,这些都将有利于在水量小的情况下将污物冲掉;而且还有两挡式冲水马桶,对大小便分别采用不同水量进行冲洗.节水作为一项“利于当代,功在千秋”的系统工程,依赖宣传教育、人们的自觉意识或者强制措施如———提高水费等,效果暂不明显,且需要长期不懈地努力,作为设计人员就有责任、有义务尽可能多地掌握新的节能产品信息,并在设计中多选用这样的产品,以加快“节水节能”的步伐,做到技术上节水节能.
2污水能源化及污水节能治理
2．1建筑单体污废水治理的节能化
通常情况下,建筑内的人们将人体排泄物作为废物排出,并用大量的自来水冲入排水管道,再排至市政管线,如果处理后利用在农业和园艺上将达到循环利用的目的,从而降低污水废水的排放,甚至降低到0,称之为“零排放“原则.CKCHOIBuilding(位于加拿大温哥华的不列颠哥伦比亚大学亚洲研究办公楼)就是运用这一生物学原理使能源的消耗和产出提高到一个较高水平的平衡的典型生态建筑.CKCHOI楼中的盥洗室通过一些不绣钢滑管把人体排泄物收集在垃圾箱内,然后根据生物学原理,在垃圾箱内放置redworm(红虫或者蚯蚓),在这些虫的生物作用下,固体排泄物的体积将缩小至原来体积的5%左右.另外,盥洗室内液体排泄物和污水是一种含氮丰富的液体派生物,设计师将其以1∶10的比例稀释后让其流入一个18英寸的深沟内,沟内放置有石头与植物,当液体流经时,石头、植物的根须(相当于生物滤池,深度为三级的处理)以及其中的微生物将过滤掉液体的不洁成份.测试显示,这些处理后的液体的清洁度能达到饮用水的标准,真正达到低能高效的节能和污水资源化的目的.完全符合生态学中“零排放”的规律.
从以上实例可看到:(1)排水立管采用了光滑度较高的管材从而减少了冲洗水量;(2)利用势能使污水自流入处理容器,不设泵房、不加药剂,利用植物的根系就进行了三级处理,同时也达到了“节地治污”的目的.这些都给我们以工程设计的指导.
2．2分流排放及处理污水
以冲洗厕所与“合流排放”为特征的生活污水排放系统虽具有防止疾病传播和污染环境的特点,也存在一些局限性,诸如:需要大量自来水冲洗、并且与其他生活污水一起排放,使得粪便废水中所含氮、磷、钾等有用成分无法回收利用,同时氮、磷又是造成水体局富营养化的主要物质.
根据水质将生活污水划分为:黑水———厕所粪便污水,又可分为黄水(人尿)和褐水(粪便污水);灰水———来自家庭的厨房、洗衣、沐浴和盥洗的污水.其水质和水量如表1所示
从上表可见大量的氮存在于黄水中,而且人均流量大;人均流量小的黑水中则包括了大量的有用物质.
在德国、瑞典等欧洲国家的研究和实践成果表明:对这三种污水进行分流排放,并采用不同的处理方式.黑水的处理对策是:尽量减少冲洗水量,采用堆肥厕所、真空排水厕所(在飞机和大型游船上广泛运用)和分流厕所(即将坐便器分成两个部分,前部收集黄水,后部收集褐水,将两种水质和水量污水分别处理和回收)等冲洗方式.不同类型的厕所处理流程见及冲洗水量.这些处理流程不但可以采用较小容积的设备进行堆肥或厌氧工艺的充分处理,而且还减少了有用物质的流失,出水既可作肥料,又节省了处理和运输费用;污染程度较轻的灰水则通过植物滤池处理后即可达到污水排放要求,深度处理后可回用.以上这些都为我国污水的资源化提供了新思路.
从表2中可见,后三种类型可以节约大量冲洗水.
以上方式的最大特点就是节省冲洗用水,有利于污水的分类回收.
2．3雨水资源化
雨水作为一种自然资源,污染轻,水中有机物较少,溶解氧接近饱和,钙含量低,总硬度小.经简单处理后便可用于生活杂用水、工业用水,要比回用生活污水更便宜,水质更可靠,细菌和病毒的感染率低,出水的公众接受性强.
国外的雨水资源化和收集利用已有几十年的历史.在欧洲和非洲的一些国家,对雨水进行收集利用使之资源化,可以有效减轻市政供水压力,将对我国有借鉴意义.
(1)伦敦世纪圆顶的雨水收集利用系统
泰晤士河水公司设计的世纪圆顶示范工程,在该建筑物内,每天可收集100m3的雨水,用以冲洗建筑物内的厕所,使其成为欧洲最大的建筑物内的水循环设施.
(2)德国柏林和丹麦的雨水利用
在城市地区,从屋顶收集雨水,收集后的雨水经管底的预过滤设备,进入储水池,使用时利用泵经进水口的浮筒式过滤器过滤后,用于冲洗厕所和洗衣服.
(3)我国雨水收集
我国的许多建筑已建成完善的雨水收集系统,但是没有处理和回用系统.例如:上海浦东国际机场航站楼建有完善的雨水收集系统,在暴雨季节收集雨量为500m3/h.我国近期已经涌现了一批生态建筑,但生态住宅还处于探索阶段,不能完全满足导则的要求,也不能不顾国情完全照搬国外的经验.这就要求我们在导则的指导下结合国情进一步思考和探索.
总之,我国正面临大规模建设现代建筑的时期,走“可持续发展”的道路,推广“绿色节能建筑”是必须迈出的一步.与此同时,利用我国“后发”的发展优势,使我国能避免走西方现代建筑弯路的一条值得探索的有效途径.结合实际做好给水排水等工作为现有的广泛的节水、节能工作提供一个新方向,并且达到建设部所提出的住宅建设“节能、节水、节地、治污”的八字方针.
参考文献：
[1]朱尔明,赵广和.中国水利发展战略研究[M].北京:中国水利水电出版社,2002年7月.
[2]钱正英,张光斗.中国可持续发展水资源战略研究综合报告及各专题报告[M].北京：中国水利水电出版社,2001年3月.
[3]陈传友,王春元,窦以松.水资源与可持续发展[M].北京:中国科学技术出版社,1999年9月.
[4]沈菊琴,王世军,陈枫.节水投资分析方法初探[J].河海大学学报,2001,(6):116-119.
[5]全国节约用水办公室.全国节水规划纲要及其研究[M].南京:河海大学出版社,2003年5月.
关键词: 生态现状；；给排水；生态设计；可持续发展
据水利部統计:我国人均淡水资源占有仅为2300m3,相当于世界人均的1/4,位居世界排名第121位,被列为世界上最缺水的13个国家之一,到2010年我国将进入严重缺水时期.北京更是一个水资源严重匮乏的城市,全市人均水资源占有不足300m3仅相当于全国的1/8,全世界的1/30,而同时每天污废水的排放量北京市约为280万吨.节水、使污水资源化,开发第二资源是城市建设的重要措施.建筑没有终极,只有不断的变革;建筑设备中担负着建筑内新陈代谢功能的给排水工程,就更加应该进行符合现代“绿色节能潮流”的变革.
现在,发达国家中涌现出一批注重节能节水,运用生态学原理设计而成的绿色生态住宅,将居住小区、住宅建筑涉及到的土地、能源、资源和环境优化组合而形成生态建筑,也叫绿色建筑.而我国在这一方面却存在欠缺，本文就生态住宅给水排水的几大核心技术问题包括:“节水和节能器具应用”、“污水能源化”、“雨水资源化”等问题.结合国内外建筑或住宅的给排水工程在上述三方面的一些经验,对相关问题进行讨论.
1节水器具和设备的运用
如何使用节水器具和设备：
(1)限定水量;
(2)限定(水箱、水池)水位或水位适时传感、显示,如水位的自控装置、水位报警器;
(3)防漏,如低位水箱的各类防漏阀;
(4)限制水流量或减压,如各类限流、节流装置、减压阀;
(5)限时,如各类延时自闭阀;
(6)定时控制,如定时冲洗装置;
(7)改进操作或提高操作控制的灵敏性,前者如冷热水混合龙头,后者如自动水龙头、电磁式淋浴节水装置;
(8)提高用水效率;
(9)适时调节供水水压和水量,如微机变频调速给水设备.
据统计,老式的、质量差的五金配件如水龙头,废水、费劲,关闭速度慢(1～3s),仅1小时就要白白浪费水约316L,一个月就要漏掉水约216m3,约为一个人一个月的用水量.我国从1997年开始注重这个问题,近年研发出运用陶瓷芯片、变距技术和光电感应式等具有自闭功能的节水龙头,其关闭速度仅0116s,采用翻卷式密封套,可大大减少漏水;还有一种停水自闭水龙头———利用自动翻转装置,运用流体力学原理,解决了管网无水时忘关水龙头而带来的水患.
另据调查,全国抽水马桶的漏水率约为26%,总量达3亿吨淡水,数量十分惊人.现在大力推广冲水量为6L的节水型马桶,但由于节水型马桶是一个系统工程,还涉及到改进和改善坐桶结构,材料光滑度、冲水倾角等方面.改进后的坐桶结构又可分为直落式、翻板式、虹吸式、液压式和压差式,这些都将有利于在水量小的情况下将污物冲掉;而且还有两挡式冲水马桶,对大小便分别采用不同水量进行冲洗.节水作为一项“利于当代,功在千秋”的系统工程,依赖宣传教育、人们的自觉意识或者强制措施如———提高水费等,效果暂不明显,且需要长期不懈地努力,作为设计人员就有责任、有义务尽可能多地掌握新的节能产品信息,并在设计中多选用这样的产品,以加快“节水节能”的步伐,做到技术上节水节能.
2污水能源化及污水节能治理
2．1建筑单体污废水治理的节能化
通常情况下,建筑内的人们将人体排泄物作为废物排出,并用大量的自来水冲入排水管道,再排至市政管线,如果处理后利用在农业和园艺上将达到循环利用的目的,从而降低污水废水的排放,甚至降低到0,称之为“零排放“原则.CKCHOIBuilding(位于加拿大温哥华的不列颠哥伦比亚大学亚洲研究办公楼)就是运用这一生物学原理使能源的消耗和产出提高到一个较高水平的平衡的典型生态建筑.CKCHOI楼中的盥洗室通过一些不绣钢滑管把人体排泄物收集在垃圾箱内,然后根据生物学原理,在垃圾箱内放置redworm(红虫或者蚯蚓),在这些虫的生物作用下,固体排泄物的体积将缩小至原来体积的5%左右.另外,盥洗室内液体排泄物和污水是一种含氮丰富的液体派生物,设计师将其以1∶10的比例稀释后让其流入一个18英寸的深沟内,沟内放置有石头与植物,当液体流经时,石头、植物的根须(相当于生物滤池,深度为三级的处理)以及其中的微生物将过滤掉液体的不洁成份.测试显示,这些处理后的液体的清洁度能达到饮用水的标准,真正达到低能高效的节能和污水资源化的目的.完全符合生态学中“零排放”的规律.
从以上实例可看到:(1)排水立管采用了光滑度较高的管材从而减少了冲洗水量;(2)利用势能使污水自流入处理容器,不设泵房、不加药剂,利用植物的根系就进行了三级处理,同时也达到了“节地治污”的目的.这些都给我们以工程设计的指导.
2．2分流排放及处理污水
以冲洗厕所与“合流排放”为特征的生活污水排放系统虽具有防止疾病传播和污染环境的特点,也存在一些局限性,诸如:需要大量自来水冲洗、并且与其他生活污水一起排放,使得粪便废水中所含氮、磷、钾等有用成分无法回收利用,同时氮、磷又是造成水体局富营养化的主要物质.
根据水质将生活污水划分为:黑水———厕所粪便污水,又可分为黄水(人尿)和褐水(粪便污水);灰水———来自家庭的厨房、洗衣、沐浴和盥洗的污水.其水质和水量如表1所示
从上表可见大量的氮存在于黄水中,而且人均流量大;人均流量小的黑水中则包括了大量的有用物质.
在德国、瑞典等欧洲国家的研究和实践成果表明:对这三种污水进行分流排放,并采用不同的处理方式.黑水的处理对策是:尽量减少冲洗水量,采用堆肥厕所、真空排水厕所(在飞机和大型游船上广泛运用)和分流厕所(即将坐便器分成两个部分,前部收集黄水,后部收集褐水,将两种水质和水量污水分别处理和回收)等冲洗方式.不同类型的厕所处理流程见及冲洗水量.这些处理流程不但可以采用较小容积的设备进行堆肥或厌氧工艺的充分处理,而且还减少了有用物质的流失,出水既可作肥料,又节省了处理和运输费用;污染程度较轻的灰水则通过植物滤池处理后即可达到污水排放要求,深度处理后可回用.以上这些都为我国污水的资源化提供了新思路.
从表2中可见,后三种类型可以节约大量冲洗水.
以上方式的最大特点就是节省冲洗用水,有利于污水的分类回收.
2．3雨水资源化
雨水作为一种自然资源,污染轻,水中有机物较少,溶解氧接近饱和,钙含量低,总硬度小.经简单处理后便可用于生活杂用水、工业用水,要比回用生活污水更便宜,水质更可靠,细菌和病毒的感染率低,出水的公众接受性强.
国外的雨水资源化和收集利用已有几十年的历史.在欧洲和非洲的一些国家,对雨水进行收集利用使之资源化,可以有效减轻市政供水压力,将对我国有借鉴意义.
(1)伦敦世纪圆顶的雨水收集利用系统
泰晤士河水公司设计的世纪圆顶示范工程,在该建筑物内,每天可收集100m3的雨水,用以冲洗建筑物内的厕所,使其成为欧洲最大的建筑物内的水循环设施.
(2)德国柏林和丹麦的雨水利用
在城市地区,从屋顶收集雨水,收集后的雨水经管底的预过滤设备,进入储水池,使用时利用泵经进水口的浮筒式过滤器过滤后,用于冲洗厕所和洗衣服.
(3)我国雨水收集
我国的许多建筑已建成完善的雨水收集系统,但是没有处理和回用系统.例如:上海浦东国际机场航站楼建有完善的雨水收集系统,在暴雨季节收集雨量为500m3/h.我国近期已经涌现了一批生态建筑,但生态住宅还处于探索阶段,不能完全满足导则的要求,也不能不顾国情完全照搬国外的经验.这就要求我们在导则的指导下结合国情进一步思考和探索.
总之,我国正面临大规模建设现代建筑的时期,走“可持续发展”的道路,推广“绿色节能建筑”是必须迈出的一步.与此同时,利用我国“后发”的发展优势,使我国能避免走西方现代建筑弯路的一条值得探索的有效途径.结合实际做好给水排水等工作为现有的广泛的节水、节能工作提供一个新方向,并且达到建设部所提出的住宅建设“节能、节水、节地、治污”的八字方针.
参考文献：
[1]朱尔明,赵广和.中国水利发展战略研究[M].北京:中国水利水电出版社,2002年7月.
[2]钱正英,张光斗.中国可持续发展水资源战略研究综合报告及各专题报告[M].北京：中国水利水电出版社,2001年3月.
[3]陈传友,王春元,窦以松.水资源与可持续发展[M].北京:中国科学技术出版社,1999年9月.
[4]沈菊琴,王世军,陈枫.节水投资分析方法初探[J].河海大学学报,2001,(6):116-119.
[5]全国节约用水办公室.全国节水规划纲要及其研究[M].南京:河海大学出版社,2003年5月.