科威特幾所學(xué)校的灰水產(chǎn)生量與特征分析

[科威特] A.D.埃爾蘇拉利 等

試驗(yàn)與研究

科威特幾所學(xué)校的灰水產(chǎn)生量與特征分析

[科威特] A.D.埃爾蘇拉利 等

科威特小學(xué)、初中和高中的灰水平均產(chǎn)生率及其變化范圍反映了學(xué)校的教育水平。小學(xué)的灰水產(chǎn)生率最高，高中最低。灰水特征研究結(jié)果表明，由于過多使用洗手皂，灰水中化學(xué)耗氧量(COD)和5 d生化需氧量(BOD5)含量較低，而固體、電導(dǎo)率和鈉含量相對(duì)較高?？偞竽c桿菌濃度平均值為196 MPN/mL，未檢出糞大腸桿菌。學(xué)?；宜涣袨榈宜?，相對(duì)于住宅區(qū)和生活廢水，其有機(jī)物和營養(yǎng)鹽含量很低。由于灰水中微生物對(duì)人類健康存在嚴(yán)重威脅，因此灰水必須進(jìn)行簡單處理后方可作為非飲用水再加以利用。學(xué)校從衛(wèi)生間水槽收集灰水比較方便，灰水經(jīng)處理后可作為噴泉主要水源，并加以循環(huán)利用。

水源；灰水；水再利用；學(xué)校；科威特

1 概 述

在干旱及半干旱地區(qū)淡水需求增加和水資源短缺情況下，迫切需要替代水源和優(yōu)化水資源利用。世界各地實(shí)際經(jīng)驗(yàn)表明，廁所和廚房產(chǎn)生的未混入其他污染物的灰水可作為高性價(jià)比的替代水源。同家庭混合廢水相比，灰水主要與其可用性和污染物濃度低有關(guān)。

灰水對(duì)應(yīng)于家庭、辦公大樓和學(xué)校等的浴缸、淋浴房、洗衣機(jī)及水槽產(chǎn)生的廢水。曾有學(xué)者預(yù)測，灰水約占小區(qū)生活廢水量的75%。美國家庭灰水占預(yù)測耗水量(114 L/p/d)的50%。這部分廢水在沒有糞便、尿和廁紙混入的情況下，污染程度不及城市廢水。大量的灰水(15～55 L/p/d)能重復(fù)利用。灰水再利用可以保護(hù)稀缺水資源，還能減少供水成本，減輕廢水集中處理系統(tǒng)的負(fù)荷。

針對(duì)灰水特征的已有研究成果表明，灰水被當(dāng)作稀釋的廢水，部分化學(xué)成分與未經(jīng)處理的廢水相同。由于未處理灰水的再利用涉及到幾個(gè)問題。在選定其處理方法和現(xiàn)場再利用前，必須先確定灰水的特征，據(jù)此確定處理形式和程度。曾有學(xué)者提出，如果灰水用于戶外灌溉、戶內(nèi)沖廁或家庭清潔，人們將可能接觸到灰水中的微生物，導(dǎo)致疾病傳播風(fēng)險(xiǎn)。不同污染物導(dǎo)致土壤和受納水體遭受污染是另一種風(fēng)險(xiǎn)，這已引起人們對(duì)灰水滲透和灌溉等其他問題的關(guān)注。

灰水由幾種行為產(chǎn)生，因此應(yīng)重點(diǎn)檢查每種行為中的灰水來源、產(chǎn)生量和特征。對(duì)居民生活灰水，已開展了很多研究。而針對(duì)其他機(jī)構(gòu)和院?；宜难芯縿t有限，目前僅有少數(shù)幾份調(diào)查成果。本文以科威特7所學(xué)校為例，研究了發(fā)展中國家學(xué)?；宜a(chǎn)生量和特征。

2 材料和方法

2.1 樣品收集

根據(jù)對(duì)科威特的調(diào)查和現(xiàn)場考察，選擇了7所學(xué)校(表1)，分別代表小學(xué)、初中和男子高中和女子高中學(xué)校(公立制學(xué)校男女生分開)。在每所學(xué)校衛(wèi)生間水槽的下水道處安裝灰水收集系統(tǒng)。每所學(xué)校的灰水排入下水道，在下水道安裝有流量計(jì)，并收集水樣，為期4個(gè)月，其中2周放假除外。選擇的這幾所學(xué)校第二學(xué)期包括夏季和冬季。學(xué)生在校時(shí)間按6～8 h計(jì)，每天觀測灰水流量(周末除外)，每周收集一次混合樣。

表1 調(diào)查學(xué)?；厩闆r和灰水產(chǎn)生率匯總

2.2 分析方法

對(duì)灰水水樣進(jìn)行了物理化學(xué)參數(shù)和細(xì)菌學(xué)參數(shù)的分析，分析參數(shù)包括：pH值、總懸浮物(TSS)、總?cè)芙夤腆w(TDS)、濁度、電導(dǎo)率(EC)、溶解氧(DO)、鈉、堿度、硬度、氯化物、化學(xué)耗氧量(COD)、5 d生化需氧量(BOD5)、氨氮(NH3-N)、總磷(TP)、總大腸桿菌(TC)和糞大腸桿菌(FC)。所采水樣分別裝在清洗過加酸的和無菌的玻璃瓶中，并儲(chǔ)存在4℃的冷藏箱中，并將水樣運(yùn)送到科威特大學(xué)的分析實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行分析。所有分析根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行。

3 結(jié)果與討論

3.1 灰水產(chǎn)生率

調(diào)查學(xué)校水槽的灰水主要來源于使用肥皂的洗手水。表1說明了灰水產(chǎn)生率，其變化范圍為2.9～16.0 L/p/d，平均值為7.3 L/p/d。以上范圍類似于2007年NEERI研究的印度學(xué)校(12～18 L/p/d)，但印度學(xué)校是全膳宿學(xué)校，學(xué)生住在學(xué)校宿舍。因此，該研究調(diào)查結(jié)果雖然相對(duì)較低，但分析認(rèn)為是合理的，因?yàn)閷W(xué)生每天平均待在學(xué)校的時(shí)間為6～8 h。該結(jié)果也在針對(duì)烏干達(dá)和約旦家庭開展的研究結(jié)果的范圍內(nèi)，烏干達(dá)坎帕拉城市邊緣居民區(qū)為14～16 L/p/d，約旦農(nóng)村地區(qū)家庭為14 L/p/d。值得一提的是，當(dāng)前研究的灰水僅代表洗手間洗手水槽的污水，水槽使用的水龍頭手動(dòng)打開，最大流量為2 L/min。同樣，研究結(jié)果還反映出被調(diào)查學(xué)校的教育水平(如學(xué)生年齡)。小學(xué)生值最高(16 L/p/d)，高中生值最低(2.9 L/p/d)。相對(duì)于低年齡的小學(xué)生，高中生更懂得節(jié)約用水。小學(xué)生(6～9歲)比高中生(14～16歲)去洗手間更頻繁。其他可能影響灰水產(chǎn)生率的因子，如學(xué)校規(guī)模(在校生數(shù)量)等，差異并不明顯。

用水戶的灰水產(chǎn)生率變化范圍大。曾有學(xué)者指出，居民家庭的廚房和浴室各水龍頭平均用水量為60 L/p/d，占美國加利福尼亞州家庭總用水量(400 L/p/d)的15%。有研究指出，各國家庭用水量不同，這取決于地理位置、供水基礎(chǔ)設(shè)施、生活標(biāo)準(zhǔn)、習(xí)慣和活動(dòng)方式等，灰水產(chǎn)生率變化大。有研究表明，非洲和中東灰水產(chǎn)生率范圍為14～161 L/p/d，約旦、馬里和南非等缺水國家的灰水產(chǎn)生率處于較低水平，為14～59 L/p/d，而阿曼由于可從海水淡化處理廠獲得充足的水源，灰水產(chǎn)生率則處于較高的水平。分析得出，居民生活的灰水產(chǎn)生率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出學(xué)校。

灰水量大小取決于灰水來源，如洗手盆、浴室、淋浴和洗衣等，也會(huì)隨耗水量大小而變化。研究發(fā)現(xiàn)，從“耗水量和灰水產(chǎn)生量”來看，總耗水量(Qc)變化范圍為40～381 L/p/d，而灰水量(Qg)變化范圍為35～117 L/p/d，Qg/Qc的變化范圍為0.31～0.87(均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.60±0.17)。高收入國家的比值小于低收入國家，盡管其耗水量高于低收入國家。該研究結(jié)果顯示，Qg/Qc比值平均值為0.15，而科威特屬于高收入國家，約80%的用水量用于園林綠化。

3.2 灰水特征

灰水特征變化很大，可分為低污染負(fù)荷(淡灰水)或高污染負(fù)荷(深灰水)。深灰水主要污染物濃度較高，包括廚房和洗衣灰水，而淡灰水濃度較低，包括浴室和洗手盆產(chǎn)生的灰水。曾有學(xué)者指出，灰水特征還受到用水戶生活方式、社會(huì)和文化行為、可利用水量和耗水量的影響。在對(duì)灰水進(jìn)行回收利用前，必須掌握灰水的物理參數(shù)、化學(xué)成分和微生物特性。盡管對(duì)全球居民生活灰水特征開展過研究，但缺乏對(duì)學(xué)校灰水特征的研究。

3.3 灰水利用潛力

學(xué)校灰水特征研究表明，灰水經(jīng)過簡單處理，調(diào)整幾個(gè)水質(zhì)指標(biāo)后，可滿足非飲用水的用水需求，如沖廁、地板清潔和綠化等。

從學(xué)校收集灰水為水的再利用創(chuàng)造了良機(jī)，學(xué)校從水槽收集灰水比較方便，收集的灰水可作為戶外噴泉和沖廁的主要水源。每次沖廁用水量約6 L，研究顯示灰水產(chǎn)生率平均為7.6 L/p/d，這意味著每個(gè)學(xué)生可用灰水沖廁1～2次，可滿足學(xué)校沖廁的總需水量?；宜疀_廁可以節(jié)約家庭總用水量的35%。此外，灰水至少可滿足每所學(xué)校2塊綠色景觀區(qū)的綠化用水需求，從而可節(jié)約當(dāng)前使用的公共飲用水。有學(xué)者指出，為了使學(xué)?；宜诿烙^上和衛(wèi)生上達(dá)到可接受的程度，灰水在得到簡單處理和存儲(chǔ)到足夠量之后，學(xué)?？蓪⑵渥鳛樾?nèi)綠化用水或沖廁。為了防止灰水管網(wǎng)系統(tǒng)的堵塞，需要簡單處理過濾池，消毒是為了衛(wèi)生再利用，但需要開展進(jìn)一步的研究，以確定且性價(jià)比最高的方案。

4 結(jié) 論

經(jīng)研究調(diào)查，學(xué)?；宜a(chǎn)生率變化范圍為2.9～16 L/p/d，平均值為7.3 L/p/d，反應(yīng)了學(xué)校教育水平(如學(xué)生年齡)。研究還發(fā)現(xiàn)，小學(xué)灰水產(chǎn)生率最高，高中最低，高中學(xué)生用水更節(jié)約。不同于居民區(qū)，學(xué)校灰水特征值位于淡灰水水質(zhì)范圍內(nèi)。由于過多使用洗手皂，灰水中固體、電導(dǎo)率和鈉含量相對(duì)較高，而BOD5和COD濃度較低?；宜m合作為非飲用水加以再利用，但在校內(nèi)利用前，需要經(jīng)過簡單處理。學(xué)?；宜疄樗脑倮锰峁┝肆紮C(jī)，且學(xué)校從水槽收集灰水比較方便，經(jīng)處理后的灰水可作為噴泉的主要水源或用于沖廁。

邱訓(xùn)平 譯

(編輯：朱曉紅)

1006-0081(2017)03-0038-02

2016-12-30

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