香港沖廁系統(tǒng)供水
摘要：香港現(xiàn)擁有人口580萬，以 工業(yè) 、 金融 和貿(mào)易中心而聞名，要保證市民高標(biāo)準(zhǔn)的生活和蓬勃向上的工業(yè)及世界知名的商貿(mào)服務(wù)業(yè)的 發(fā)展 ，平均每天需要240萬m3的淡水。不幸的是，香港在水資源方面處于不利的位置，要滿足對水的這種巨大需求，香港水務(wù)工程師們面臨著嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。
關(guān)鍵詞：香港 沖廁系統(tǒng)供水
引言
1.香港現(xiàn)擁有人口580萬，以工業(yè)、金融和貿(mào)易中心而聞名，要保證市民高標(biāo)準(zhǔn)的生活和蓬勃向上的工業(yè)及世界知名的商貿(mào)服務(wù)業(yè)的發(fā)展，平均每天需要240萬m3的淡水。不幸的是，香港在水資源方面處于不利的位置，要滿足對水的這種巨大需求，香港水務(wù)工程師們面臨著嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。第一位的是香港地方非常狹小，總的土地面積只有1000多平方公里，而且已經(jīng)把約1/3的土地面積開發(fā)為集水區(qū)。又沒有大的河流和湖泊。香港處于亞熱帶地區(qū)，每年平均降雨量約有2200毫米，并不少，但全年降雨的時間分布不均，只集中在夏季的幾個月內(nèi)。雖然香港開發(fā)了良好的收集水區(qū)和貯備水庫系統(tǒng)，但從當(dāng)?shù)啬苁占降乃目偭浚不能滿足香港 目前 需要的1/3，2/3的淡水只得從 中國 大陸廣東省以很大的代價“進(jìn)口”。
2.如果香港不采取海水沖廁的話，就必須“進(jìn)口”更多的淡水。當(dāng)前，香港沖廁水需要量為每天52萬m3，用淡水沖廁為17萬m3，占1/3，其余的2/3已用海水沖廁，每天35萬m3。
3.大規(guī)模采用海水沖廁，大約始于35年前，也就是50年代末。在此之前，若需沖廁水要從井水獲取。獨(dú)立大廈的房主在地下打井，抽井水作沖廁用。由于人口的增長，井水很快成為一種不可靠的水源，因?yàn)槌菂^(qū)內(nèi)越來越多的樓房抽取地下水沖廁，不斷增加井的深度。與此同時，伴隨著香港的繁榮發(fā)展，擴(kuò)大了工業(yè)基地，帶動了人口增長，香港對淡水的需求迅猛增加。當(dāng)時雖然陸續(xù)補(bǔ)充完成了水資源方案，但尚未同廣東政府簽定輸水到香港的協(xié)議。香港當(dāng)?shù)厮Y源難以滿足快速增長的需要，到1960年，水的定額限量已是無一例外。針對淡水資源不足的這種情況，香港水務(wù)工程師們把注意力轉(zhuǎn)移到海水沖廁。起初，在50年代末，只是用泵將海水輸送到政府辦公大樓和政府住宅區(qū)使用。從那時起，以海水泵站、海水配水庫和海水輸配管網(wǎng)這種模式的海水供應(yīng)系統(tǒng)陸續(xù)增加，當(dāng)時，海水供應(yīng)系統(tǒng)與香港淡水供應(yīng)系統(tǒng)同時存在，但分別獨(dú)立。到今天為止，城區(qū)的大部分和很多新市鎮(zhèn)全都建了海水供應(yīng)系統(tǒng)，為近70%的香港居民提供了十分可靠的沖廁水源。
以 經(jīng)濟(jì) 分析 為基礎(chǔ)的選擇。
4.盡管在50年代末推行用海水沖廁是強(qiáng)調(diào)節(jié)省淡水的產(chǎn)物，但在近幾年進(jìn)一步擴(kuò)大海水沖廁供應(yīng)系統(tǒng)卻是經(jīng)濟(jì)分析的結(jié)果。幾年來，隨著廣東省大量淡水的增進(jìn)和污水處理廠的投產(chǎn)運(yùn)行，沖廁水的選擇可能不是淡水、海水就是處理后的污水廠出水。在對某個新市鎮(zhèn)或房屋建筑區(qū)的一項(xiàng)沖廁水供應(yīng) 研究 計劃列表進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析時，從投資費(fèi)用和運(yùn)行機(jī)制費(fèi)用兩方面考慮，以便找出是用淡水、海水還是用處理后的污水廠出水，到底是哪種水總的費(fèi)用最低，當(dāng)然也對環(huán)境和健康等其他方面作了考慮。
5.表1為沙田沖廁供應(yīng)系統(tǒng)(72000m3/d)經(jīng)濟(jì)分析摘要。可以看出，沙田新市鎮(zhèn)使用海水沖廁總的費(fèi)用比用淡水或處理后的污水廠出水低得多。同用淡水相比，主要因素是它的買水費(fèi)用(購買“進(jìn)口”淡水的費(fèi)用)和從廣東邊界輸送淡水到沙田的費(fèi)用。至于用處理后的污水廠出水，主要的不利因素是建設(shè)三級污水處理廠和它的連續(xù)運(yùn)行費(fèi)用。
6.表2為西貢鎮(zhèn)用海水和淡水作沖廁供水選擇方案之間費(fèi)用比較一覽表。在此，用處理后的污水出水沒作考慮，因?yàn)橐幚砦鬯_(dá)到可以接受的水質(zhì)所需費(fèi)用太高。就西貢鎮(zhèn)來說，從表上可以看出，它在人口密度低的 農(nóng)村 開發(fā)區(qū)，用淡水沖廁比用海水更經(jīng)濟(jì)，盡管從大海中取海水不需費(fèi)用。這與在需求量小的農(nóng)村開發(fā)區(qū)建一套新的海水供應(yīng)系統(tǒng)投資費(fèi)用高有關(guān)。
單位：百萬港元 HK$/年
| 費(fèi) 用 | 淡水 | 海水 | 處理后的污水出水 | |
| 1．投資費(fèi)用 | 7.48 | 2.10 | 5.00 | |
| a．接受和輸送設(shè)備 | 4.39 | 0.00 | 0.45 | |
| b．處理廠 | 2.48 | 0.54 | 2.73 | |
| c．泵站 | 0.38 | 1.56 | 1.55 | |
| d．配水庫頂蓋 | 0.23 | 0.00 | 0.23 | |
| e．配水管網(wǎng) | 相等 | 相等 | 相等 | |
| f．水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備 | 0.00 | 0.00 | 0.04 | |
| 2．運(yùn)行費(fèi)用 | 23.65 | 1.06 | 6.09 | |
| a．買水 | 20.49 | 0.00 | 0.00 | |
| b．泵水 | 2.67 | 0.00 | 0.00 | |
| c．處理 | 0.49 | 0.26 | 2.90 | |
| d．人工 | 0.00 | 0.80 | 2.89 | |
| e．質(zhì)量監(jiān)測 | 0.00 | 0.00 | 0.30 | |
| 3．總費(fèi)用 | 31.13 | 3.16 | 11.09 | |
注：(ⅰ)僅對取決于資源而不同的費(fèi)用列表比較
(ⅱ)采用的貼現(xiàn)率為4%/年
(ⅲ)土地費(fèi)用沒作考慮
單位：港元 HK$/m3
| 費(fèi)用 | 淡水 | 海水 |
| 投資費(fèi)用 | 0.60 | 1.82 |
| 運(yùn)行費(fèi)用 | 1.68 | 1.42 |
| 海水供水系統(tǒng) | 2.28 | 3.24 |
7.全香港在海邊上現(xiàn)有16座海水泵站(見圖1)，每座海水泵站將抽取的海水，通過輸配管網(wǎng)既可直供又可送到配水庫。圖2是典型的海水供水系統(tǒng)。另外有15座內(nèi)陸海水泵站，從較低水位系統(tǒng)將海水打到高位供水區(qū)。海水供水沖廁的能力，以滿足每人每天70升來設(shè)計。
8.泵站裝有運(yùn)行和備用泵數(shù)臺。它通過取水渠與大海相連接。泵上裝有流量計、控制設(shè)備和加氯裝置，直接海水的泵的一些部件都用不銹鋼材質(zhì)，防止海水腐蝕。
9.每個海水輸配系統(tǒng)基本上由鋪設(shè)在地下的干管和支管管網(wǎng)組成。600mm以上直徑的用鋼管，管內(nèi)襯里采用抗硫酸鹽混凝土做防海水腐蝕的材料;小于600mm直徑的管用石棉水泥管，或抗硫酸鹽混凝土襯里的球墨鑄鐵管，或用UPVC管。由于石棉水泥管已被逐漸淘汰，新的中等尺寸的海水管網(wǎng)大多用球墨鑄鐵管。在香港通用的海水家用管是UPVC管。配水系統(tǒng)最低的水壓應(yīng)保持在15米水柱。目前，香港海水管網(wǎng)正以每年25km的平均速度擴(kuò)展。
10.傳統(tǒng)的海水配水庫建在高地上，為一個敞開式素混凝土或鋼筋混凝土配水庫，以供儲備之用。為了保持海水中高余氯濃度，近年來新建的配水庫已經(jīng)裝了頂蓋。當(dāng)用泵直供海水時，只把富余的海水打到配水庫，配水庫做平衡池用，也就是說用一個共用的進(jìn)出水管，而貯存的水彌補(bǔ)高峰期的需要。在香港總共有36個海水配水庫，總貯存能力為200,000m3。設(shè)計一個海水配水庫的容量應(yīng)是該庫服務(wù)范圍每日沖廁平均需水量的1/4。
11.在淡水管網(wǎng)和海水管網(wǎng)都存在的區(qū)域內(nèi)，為雙系統(tǒng)作消防供水。由于淡水消防與海水消防是獨(dú)立的，實(shí)際上兩個獨(dú)立消防系統(tǒng)互為補(bǔ)充。為了便于區(qū)分，淡水消火栓涂紅白色，海水消火栓涂黃色。
海水供水系統(tǒng)運(yùn)行及其 問題
12.在海邊泵站取水渠內(nèi)對海水處理是進(jìn)行粗篩濾，然后加氯以防配水管網(wǎng)內(nèi)生長海生物和結(jié)垢，并殺死使海水產(chǎn)生氣味的微生物。泵供海水的質(zhì)量取決于泵站(處理)海水的質(zhì)量。取水口格柵擋住了大的漂浮有機(jī)殘?jiān)，但海水中小的懸浮固體還是被抽進(jìn)系統(tǒng)被泵送出去。為了使取水渠免收漂浮物的干擾，通常(規(guī)定)海事活動如：貨船裝卸或船只停泊至少距取水渠60m以外，取水口格柵每周至少清理一次。為進(jìn)行化學(xué) 分析 和調(diào)整泵站的投氯量，要在系統(tǒng)的不同地方有 規(guī)律 的取海水水樣。為了確保沖廁水的水質(zhì)，在海邊泵站需要維持1mg/L的余氯濃度。。
13.由于污染，在海水質(zhì)量差的海域必須增加投氯量，以便抑制細(xì)菌增長，減少腐敗，并因此去掉泵供水的氣味。為確保可接受的沖廁水的質(zhì)量，新的海水供水方案規(guī)定，海邊泵站應(yīng)坐落在能滿足水務(wù)署制定的取水口水質(zhì)指標(biāo)的地方。表3為當(dāng)前水質(zhì)指標(biāo)參數(shù)。
14.香港是一個高速 發(fā)展 的地方，不能滿足對居民、商業(yè)、 工業(yè) 和基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展的土地需求。在建筑多的地區(qū)要填海造地，海水泵站經(jīng)常是填海工程的受害者。首先，泵站不得不重建，而新泵站投入運(yùn)行之前，老的泵站還必須忠實(shí)的履行它供沖廁水的職責(zé)。當(dāng)圍繞著泵站開始填海時，海水質(zhì)量變壞，取水渠有淤泥問題，導(dǎo)致運(yùn)行困難。在香港海水沖廁不長的 歷史 進(jìn)程中，在新的海岸線上又重建了3座海水泵站。在今后的三年內(nèi)，還要重建兩個以上海水泵站，作為對西九龍?zhí)詈５难a(bǔ)償。
15.在輸配系統(tǒng)中，海水的腐蝕性表現(xiàn)在閥門的閥座和閥板被腐蝕。海水系統(tǒng)中閥門的腐蝕很快，常發(fā)現(xiàn)不能關(guān)到滴水不漏的情況。受腐蝕的閥門降低了輸配系統(tǒng)運(yùn)行中的靈活性，如果因維修或進(jìn)行改造工作，需要停止部分輸配系統(tǒng)運(yùn)行時，由于某些管線的閥門關(guān)不嚴(yán)，不得不切斷大面積的供水。香港采用夜間流量檢測和分步檢測 方法 ，來查輸配管網(wǎng) 的漏損，而這些檢測要求，按順序關(guān)閉某區(qū)域的閥門，若閥門被腐蝕，進(jìn)行這些檢測就不會有準(zhǔn)確的結(jié)果。只有用好的閥門替換了受腐蝕的閥門后，才能取得有意義的檢測結(jié)果。
| 項(xiàng) 目 | 海水泵站取水口海水水質(zhì)指標(biāo) | 沖廁配水管網(wǎng)系統(tǒng)海水水質(zhì)指標(biāo) | ||
| 目標(biāo) | 允許界限 | 目標(biāo) | 允許界限 | |
| 色度（H.V） | <20 | <40 | <20 | <40 |
| 濁度（N.T.U） | <10 | <20 | <10 | <20 |
| 氣味值（NO.） | <100 | <100 | <100 | <100 |
| 氨氮（NH3-N） | <1 | <1 | <1 | <1 |
| SS | <10 | <20 | <10 | <20 |
| DO | >2 | >2 | >2 | >2 |
| BOD5 | <10 | <10 | <10 | <10 |
| 合成洗滌劑 | <5 | <5 | <5 | <5 |
| 大腸桿菌數(shù)/100ml | <20,000 | <100,000 | <1,000 | <5,000 |
注：(1)化學(xué)結(jié)果以mg/L計;
(2)這些海水水質(zhì)指標(biāo)要考慮海岸海水水質(zhì)的變化和處理工藝能力，定期的進(jìn)行修 正;
(3)為了達(dá)到適宜的水質(zhì)指標(biāo)，需要改進(jìn)處理設(shè)備;
(4)若在特殊情況下，海水的DO、氣味、BOD5和細(xì)菌濃度方面低于水質(zhì)指標(biāo)時, 應(yīng)考慮通過曝氣/加氯來改善。
16.海水和淡水干管兩種管線同時都在地下，雙系統(tǒng)運(yùn)行需十分小心，特別是連接生活干管時，外表上看，海水干管確實(shí)同淡水干管一樣，如果接錯了管，海水就會進(jìn)入飲水系統(tǒng)中，造成污染，給用戶健康帶來危害。由于淡水的消耗量大于海水的消耗量，通常在一個地方使用海水和淡水的管徑不同，因此，只要查一下水的干管記錄就能區(qū)分出哪個是海水管，哪個是淡水管。為了雙保險起見，某區(qū)域確實(shí)有海水和淡水干管兩套系統(tǒng)，在連接生活干管之前，要進(jìn)行可靠的檢測，從接好的管子里取水樣，并在水樣中投加氯化鋇溶液，如果是海水，會出現(xiàn)硫酸鋇白色渾濁沉淀。這種簡單的檢測方法可以準(zhǔn)確的鑒別出海水干管，而當(dāng)海水和淡水干管彼此靠近時，還提供給工作人員快速區(qū)分它們的辦法。
能經(jīng)受海水腐蝕的內(nèi)部設(shè)施
17.在香港用海水沖廁受 法律 保護(hù)。“水務(wù)設(shè)施條例”規(guī)定，未經(jīng)許可使用淡水沖廁違法。在能用海水沖廁的地方，用戶不允許使用淡水沖廁，必須用海水沖廁，為用戶所供的海水，不計量，不收費(fèi)。要求連接到海水供應(yīng)的每幢大樓去接收地面集水儲罐的海水，大樓房主需用泵將海水打到樓頂貯罐，然后將海水配送到大樓公寓的各個房間，“水務(wù)設(shè)施條例”要求樓里的內(nèi)部設(shè)施，即內(nèi)部管件必須適合使用海水，就是說它們必須能經(jīng)受海水的腐蝕。在香港，用于海水的管件為UPVC管，用海水沖廁對排水系統(tǒng)和污水處理不會產(chǎn)生任何問題。
18.在不能供海水的地方，由衛(wèi)生保健部門批準(zhǔn)，才允許臨時用淡水沖廁。大樓用淡水沖廁按時段計量，而且每個生活單元只收取在四個月記帳期內(nèi)超出30m3耗水量的那部分費(fèi)用。根據(jù)“水務(wù)設(shè)施條例”規(guī)定，還要求連到淡水供應(yīng)沖廁的用戶，即使正在使用淡水沖廁，也應(yīng)安裝能耐海水腐蝕的內(nèi)部管件，目的是為了當(dāng)海水供水工程完成以后，能用海水時，不用再重新更換室內(nèi)管件。
淡水沖廁作為一種臨時措施
19.盡管香港當(dāng)前沖廁水大約2/3為海水，水務(wù)署仍計劃進(jìn)一步擴(kuò)大海水供水系統(tǒng)，尚未裝備海水供水系統(tǒng)的地區(qū)，僅把用淡水沖廁作為一種臨時措施，F(xiàn)在用淡水沖廁的大部分地區(qū)，主要住在新市鎮(zhèn)的地區(qū)，已計劃建成一套用于沖廁的永久性海水供應(yīng)系統(tǒng)。在某些新市鎮(zhèn)海邊的海水泵站建設(shè)需晚些日子完成，因?yàn)樾率墟?zhèn)規(guī)劃，填海還沒到允許建設(shè)海岸泵站或建設(shè)從泵站到供水區(qū)輸水干管這個階段，在此期間，把淡水輸入沖廁配水系統(tǒng)，為了沖廁，特殊供一下淡水。如西貢鎮(zhèn)所證明的那樣，當(dāng)沖廁水量小時，淡水沖廁仍是 經(jīng)濟(jì) 的，這不違背經(jīng)濟(jì)規(guī)律。
20.當(dāng)?shù)晒芎秃Ｋ晒茉谝黄饡r，通過臨時把淡水和沖廁配水系統(tǒng)之間相連接，可使淡水進(jìn)入沖廁配水干管中。只要雙系統(tǒng)都用淡水，這種相連是無害的，但是，若開始供應(yīng)海水沖廁之前，必須將連接管去掉，否則會使飲用供水受到海水的污染，因此，必須保存這些連接管的詳細(xì)記錄。這樣當(dāng)使用海水時，人們可找到位置，有規(guī)律的換好。1984年屯門新市鎮(zhèn)，將臨時供的沖廁淡水換成海水時，首先是按記錄將所有連接管去掉。另外在所有已知的連接管去掉后，整個沖廁系統(tǒng)還要關(guān)閉三天，目的是讓疏忽連接管的情況，或者在公共配水干管中或在私人室內(nèi)設(shè)施中存在的問題，在三天內(nèi)都暴露出來。還可建議用戶根據(jù)報紙上的通知進(jìn)行更換。報告或觀察沒有違規(guī)的事情，到三天末完全有把握地將海水供應(yīng)系統(tǒng)交付使用，不會因錯誤將海水供到用戶廚房。
結(jié)論
香港位于華南沿海地區(qū)，利于利用海洋，由于香港經(jīng)受不起淡水的浪費(fèi)，為了節(jié)省淡水的唯一目的，使用海水沖廁已35年多了，當(dāng)前每天平均向公眾配送海水的量為350,000m3，以滿足全港沖廁水量的2/3，現(xiàn)仍有1/3用戶用淡水沖廁，實(shí)際上，它只是一種臨時措施。還準(zhǔn)備進(jìn)一步擴(kuò)大海水供應(yīng)系統(tǒng)，最終目的是停止使用淡水沖廁，除在不能實(shí)行海水沖廁和用海水沖廁不經(jīng)濟(jì)的區(qū)段之外。在今后的三年內(nèi)，海水沖廁將要擴(kuò)大到5個區(qū)段以上。在香港和世界許多其他地方一樣，淡水像稀缺的商品一樣是珍貴的，雖然海水供水系統(tǒng)在運(yùn)行和維護(hù)上有許多問題。香港為了節(jié)省淡水，為了向公眾提供經(jīng)濟(jì)可靠的沖廁供水，仍決心繼續(xù)擴(kuò)大海水沖廁系統(tǒng)。
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