给排水工程技术中水资源循环利用的关键技术与应用

灯塔市城乡公用事业服务中心

引言：给排水工程技术中水资源循环利用关键技术主要有中水回用处理技术，雨水收集及回用系统设计技术和水质达标及回用分级规范技术系统。应用这些技术不仅有利于提高水资源循环利用率而且有利于水资源可持续发展。为此，文章旨在对水资源循环利用关键技术及应用策略进行探究，以期对相关方面的研究与实践有所借鉴。

1. 水资源紧缺背景与循环利用的必要性

随着人口密度的不断加大和工业化进程的发展，世界上许多地方都面临水资源供应紧张状况，特别是城市化快速膨胀区域水资源供需矛盾越来越突出。尽管我国的水资源总量在全球范围内名列前茅，但其人均拥有量仅为世界平均水平的四分之一，这导致了地区间的水资源分布严重不平衡，一些北方城市甚至出现了季节性的断水情况。另外大量的生活污水、工业废水不经处理就直接排放到自然水体中，造成环境污染问题日益严重、水生态系统受到破坏，同时还进一步挤压了水资源可供开发利用空间。传统“取-水—排”模式已经不能支持可持续发展目标的实现，亟需建立闭环循环资源利用系统[1]。基于这一背景，把污水作为一种可再生资源并借助于给排水工程技术手段来实现中水回用和雨水回收已成为解决目前水资源困局的主要途径。

2. 给排水工程技术中水资源循环利用的关键技术

2.1 中水回用处理技术（膜处理、活性污泥、SBR等）

中水回用作为目前城市水资源循环利用技术集成度最高的环节，它的核心是采用一系列物理，化学或者生物等处理方法，使生活污水或者某些工业废水达到可回用水标准。活性污泥法被认为是一种相对成熟的处理方法，它通过微生物来分解水中的有机物，这种方法既稳定又成本合理，但它对水质的变化非常敏感。SBR（序批式活性污泥法）在传统的生物化学方法上融入了周期性的操作策略，其适应能力更为出色，特别适合中小规模的再利用项目。而膜分离技术（例如，超滤膜，纳滤膜以及反渗透系统等）近年来广泛应用于中水处理末端，具有截留精度高、出水水质好等优点，特别是在高密度的城市区域,MBR（膜生物反应器）技术展现出了显著的应用潜力。

2.2 雨水收集与回用系统设计技术

合理设计雨水收集与回用系统，不仅有助于缓解城市内涝问题，也可为非饮用途水（比如绿化浇洒，道路冲洗）提供稳定来源。系统设计时应首先结合场地规模，降雨强度及地表类型等因素对雨水汇集能力进行测算，以保证对初期径流的有效调控。在技术上，该体系一般由集水面布设，前期弃流，沉砂处理，过滤净化，蓄水设施和回用输送管道几个关键环节组成。其中弃流系统是非常关键的，它主要是用来排除初期降雨过程中所含大量污染物和避免储存系统受到污染。储水设备可以选择使用地下的储水池或者地下的模块化储水单元，并可以根据不同的地形进行灵活布局[2]。为了改善回用水水质还需要采用紫外消毒或者活性炭吸附相结合的末端处理工艺。另外雨水收集系统要和市政排水系统相互配合，当降雨突增的时候要有溢流调节能力以确保排水的安全。

2.3 水质达标与回用分级标准技术体系

中水与雨水回用效果最终决定于它们能否达到特定用途对水质的要求。在实践中，需要厘清不同用水场景下水质指标差异性，据此建构分级管理和分类标准体系。以我国《城市污水再生利用城市杂用水水质》为例，不同回用类别（比如城市绿化，道路清洁，建筑施工）对浊度、细菌总数、化学需氧量等指标提出了明确限值。然而，在地方工程实践中，执行标准存在一定滞后或缺乏适配性，尤其是对新兴用水场景（例如，工业循环冷却，居民区灌溉）缺乏精准的指导标准。制定水质分级标准体系既要有科学依据又要兼顾运行成本，监管手段和检测技术是否可行。如利用传感器网络进行在线监测等，能够动态地反映回用水中水质的变化情况，从而为调度和利用提供技术支撑。同时在回用标准设置时还需要考虑到大众的接受情况，以免由于对水质的不同感知对回用率造成影响。

3. 给排水工程技术中水资源循环利用的应用策略

3.1 优化处理工艺组合，提升水质与能效比

水资源循环利用系统通常很难综合考虑单一技术的处理效率，出水水质及运行成本等因素，所以多技术组合工艺渐成主流发展趋势。目前，常见的处理流程包括“初沉—生化—膜分离”、“格栅—生物滤池—紫外消毒”等多种方式，这些流程通过不同处理单元的协同作用，实现了水质提升和能耗控制之间的平衡。组合路径的选择要充分考虑原水水质，处理规模和建设场地，切忌只追求高技术，忽略经济性。同时通过加入过程监控和运行数据分析可以达到实时调整系统性能，进一步提升智能水平和能源利用效率的目的。

3.2 完善回用标准体系与分类用水管理机制

实现水资源高效回用单靠技术手段是不够的，体制上的匹配和管理也是必不可少的。目前，我国虽然已经初步建立起以《污水排入城镇下水道水质标准》和《污水再生利用工程设计规范》为中心的法规体系，然而，在具体实施层面上还面临着标准适配度不高，监管权责不明确的问题。为了促进水资源循环利用制度化发展，需要进一步细化规范，确定各用水对象回用等级，许可条件和检测要求等。同时要建立和完善的分类管理机制和回用水用途分级准入，过程控制和结果考核三位一体动态监管模式。另外，利用在线数据平台构建用水档案，可以实现回用水利用全过程可视化和可追溯管理，利于提升用户用水合规性和责任意识。在促进机制完善过程中要引导用水主体由节水意识向“全生命周期的水管理”观念转变，从根本上改变水资源利用方式。

3.3 建设区域化集中处理系统与分布式再生水厂

建设水资源循环利用体系要因地制宜地选择处理模式。对人口稠密和建设密度较大的城市中心区而言，集中式再生水厂具有规模效应且适用于大面积供水和统一监管；但在分布广泛且用水需求零散的新型社区，产业园区或者城乡结合部等地区，分布式小型水处理站更具有灵活性和高效性。区域化集中和分布式布局相结合能够有效解决“水源—使用者—排放”时空不匹配难题，提高整体运行效率和服务能力。系统建设时要充分考虑雨污分流管网兼容性，管道回压控制和储水调蓄能力这些工程要素以保证系统结构稳定和长期运行经济。另外，在BIM,GIS等技术工具支持下开展全生命周期设计和运维管理还可以进一步提高工程运行精细化程度。通过建设集约化，智能化和模块化再生水厂体系使城市水资源循环利用达到更高的层级，有利于实现城市绿色发展与变革。

结束语：水资源循环利用作为解决全球水资源紧缺的一种有效手段，对保证人类社会可持续发展至关重要。通过对中水回用处理技术，雨水收集及回用系统设计技术，水质达标及回用分级标准等技术体系的深入研究与应用，可显著提高水资源循环利用率并降低环境影响。同时通过优化处理工艺组合，健全回用标准体系和分类用水管理机制及构建区域化集中处理系统和分布式再生水厂等措施，可进一步促进水资源循环利用在实际中的推广应用。

参考文献

[1]夏存景,邓英军.水资源保护理念在高校给排水工程项目中的应用[J].水资源保护,2022,38(04):205.

[2]葛俊.节能技术在市政给排水工程设计中的应用[J].建筑工人,2022,43(02):28-31.