给排水节能节水技术对水资源环境的影响及其发展策略

引言

全球范围内，人口增长、工业化和城市化进程的加速，导致水资源需求急剧攀升。水资源总量有限且时空分布不均，加之水污染问题愈发严重，使得水资源短缺已成为制约经济社会可持续发展的关键瓶颈。北方地区缺水尤为严重，同时工业废水、生活污水的不合理排放导致大量水体污染，进一步加剧了可用水资源的紧张局势。

、给排水系统的组成与运行原理

1.1 给水系统

给水系统的主要任务是从水源取水，经过处理后，将符合水质要求的水输送到用户。其通常由取水构筑物、水处理构筑物、输配水管网和泵站等部分组成。

取水构筑物负责从江河、湖泊、水库等水源地取水。根据水源的不同，取水方式也有所差异，如地表水取水可采用岸边式取水、河床式取水等方式，地下水取水则通过管井、大口井等设施。水处理构筑物对原水进行净化处理，去除水中的杂质、微生物、有害物质等，使其达到生活饮用水或工业生产用水的水质标准。常见的水处理工艺包括沉淀、过滤、消毒等，对于一些特殊水质要求的用水，还会采用反渗透、离子交换等深度处理工艺。输配水管网负责将处理后的水输送到各个用户。管网由不同管径的管道组成，通过合理的布局和压力控制，确保用户能够获得稳定的水压和水量。

1.2 排水系统

排水系统主要是收集、输送和处理生活污水和工业废水，同时排除雨水，防治水污染，保护水环境。通常由排水管渠、污水处理厂和出水口等部分组成。排水管网收集各类污水、雨水。生活污水通过屋内排水管道汇集在小区或城市排水管网中；工业废水通过企业内部排水管道汇集至城市污水管网或企业内部建设的污水处理设施。雨水通过地面径流进入雨水口，由雨水管网排出。排水管网按功能分为污水管网、雨水管网和合流管网。污水处理厂收集汇集的污水，通过去除污水中的有机物、N、P、重金属等污染物，让污水达到排放标准后排放。

二、常见的给排水节能技术

2.1 高效水泵与电机节能技术

水泵是给排水系统能耗较高的设备之一，高效水泵通过优化叶轮、新型材质等达到提高水泵水力效率、降低能耗的效果，电机是水泵驱动设备，其节能性能也十分重要。高效节能电机，如永磁同步电机，可以达到提高电机功率因数、降低电机运行电流、节约能耗的目的。采用变频调速技术，调整水泵电机的转速，按照用水需求，保持水泵电机不运行于水泵低效区运行段，实现节能。

2.2 智能控制系统节能技术

智能控制系统是通过传感器、通信技术和计算机软件实现对给排水系统的实时监测和智能控制，将压力传感器、流量传感器等安装在管网中，实时采集管网运行信息并传输到控制中心，控制中心计算机软件按设定的控制程序和算法分析处理这些信息，自动调节水泵、阀门等设备的运行工况，保证用户供水需求，达到节能优化。对管网压力的实时检测，可及时发现管网漏损点，报警、维修，减少水资源和能耗浪费。智能控制系统可集成到其他建筑设备管理系统中，实现对建筑的综合能源管理。

2.3 能量回收技术

能量回收技术常被用于污水处理厂及部分工业给排水系统。污水处理厂中运用较多的是厌氧消化技术。在厌氧消化池中厌氧微生物作用，可以将污水中的有机物氧化产生沼气，沼气中的主要成分是甲烷，具有较高的热值，可以用于发电、供热等。在工业给排水系统中，有些排水具有一定的压力，可以选择设置能量回收装置，如压力交换器、透平膨胀机等，将其压力能转换成机械能或电能予以回收利用。

三、给排水节能节水技术对水资源环境的影响

3.1 减少水资源浪费，增加可利用水资源量

节能节水给排水技术包括从节水器具有利从供水排水系统进行优化两个方面，从而实现了减少水的损失，扩大可供利用水范围。节水器具方面，节水节水器具应用取得了较好的效果。供水排水系统方面，采用给水排水智慧系统，也就是应用压力传感器变频泵协同动作，有效调节压力达到有效减少管网漏损的目的。据深圳市水务集团采用智慧管网系统后年减少漏失水量 3000 万立方米。在工业方面，采用了余热余压回收技术，该技术使钢铁企业水循环率提高至 95% ，年节约新水1 亿吨以上，使水资源得到更好的利用。

3.2 降低污水排放，改善水环境质量

节水、节能等水污染减排技术分别从源头减量与末端削减两个层面推进污染减排，显著削减污水排放量、改善水环境质量。源头减量上，节水洁具等器具推广应用减少污水产生量，居民使用节水器具后降低污水排放量。工业领域，干洗、无水染色等替代水洗流程工艺减少污水产生量，电子芯片企业应用干法刻蚀技术后减少废水产生量。末端减量上，通过新技术提高污染物去除效率。膜生物反应器（MBR）技术使生活污水COD浓度降为 30mg/L 以下，COD 可满足地表水Ⅳ类的要求。浙江某印染企业应用“厌氧+好氧+膜处理”组合工艺，废水回用量提升到 70% ，化学需氧量排放减少 65% ，随着污水再生利用比例的提高，我国重点流域劣Ⅴ类所占比重由 2015 年的 9.7% 降低到 2023年的 3.0% ，水环境质量进一步好转。

3.3 促进水资源循环利用，维护生态平衡

中水利用技术是通过多种途径循环使用中水，即对生活污水进行处理利用的一种给排水节水节能技术，实现水资源再生和用水环境的可持续发展。北京奥林匹克公园中水处理后达到《再生水水质标准》，在园区内作为景观补水及绿化用水等，年替代新水 500万吨，解决了区域对地下水资源的依赖性；海绵城市的雨水收集利用，在上海临港新城镇建设中雨水花园、透水铺装等措施，将 75% 的降雨在当地消纳利用，年利用雨水量在 200 万立方米以上；在水生态修复中，将污水处理厂的尾水经深度处理回补河道，恢复河道的水生态系统，保障水生态用水需要，如太湖流域“厂网河一体化”生态净化污水处理厂尾水处理出水净化为 Ⅳ类回灌河道，恢复河道水生植被面积 1200 公顷，鱼类增加了种群数量 40% 。结语

给排水节能节水技术对缓解水资源短缺、改善水环境质量、维护生态平衡意义深远。当前技术推广仍面临诸多挑战。未来需持续加强技术研发创新，完善政策激励机制，深化产学研合作，强化公众节水意识，构建全方位协同发展体系，推动给排水节能节水技术广泛应用，为实现水资源可持续利用与生态文明建设提供坚实支撑。

参考文献

[1]牛彬.给排水节能节水技术对水资源环境的影响及其发展策略[J].黑龙江环境通报,2024,37(03):151-153.

[2]伍敏莉.给排水节能节水技术对水资源环境的防治影响分析[J].广西城镇建设,2021,(08):51-52.