香港沖廁系統供水
摘要：香港現擁有人口580萬，以 工業 、 金融 和貿易中心而聞名，要保證市民高標準的生活和蓬勃向上的工業及世界知名的商貿服務業的 發展 ，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，香港水務工程師們面臨著嚴重的挑戰。
關鍵詞：香港 沖廁系統供水
引言
1.香港現擁有人口580萬，以工業、金融和貿易中心而聞名，要保證市民高標準的生活和蓬勃向上的工業及世界知名的商貿服務業的發展，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，香港水務工程師們面臨著嚴重的挑戰。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，而且已經把約1/3的土地面積開發為集水區。又沒有大的河流和湖泊。香港處于亞熱帶地區，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。雖然香港開發了良好的收集水區和貯備水庫系統，但從當地能收集到的水的總量，還不能滿足香港 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“進口”。
2.如果香港不采取海水沖廁的話，就必須“進口”更多的淡水。當前，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，因為城區內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展，擴大了工業基地，帶動了人口增長，香港對淡水的需求迅猛增加。當時雖然陸續補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議。香港當地水資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，香港水務工程師們把注意力轉移到海水沖廁。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使用。從那時起，以海水泵站、海水配水庫和海水輸配管網這種模式的海水供應系統陸續增加，當時，海水供應系統與香港淡水供應系統同時存在，但分別獨立。到今天為止，城區的大部分和很多新市鎮全都建了海水供應系統，為近70%的香港居民提供了十分可靠的沖廁水源。
以 經濟 分析 為基礎的選擇。
4.盡管在50年代末推行用海水沖廁是強調節省淡水的產物，但在近幾年進一步擴大海水沖廁供應系統卻是經濟分析的結果。幾年來，隨著廣東省大量淡水的增進和污水處理廠的投產運行，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。在對某個新市鎮或房屋建筑區的一項沖廁水供應 研究 計劃列表進行經濟分析時，從投資費用和運行機制費用兩方面考慮，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用最低，當然也對環境和健康等其他方面作了考慮。
5.表1為沙田沖廁供應系統(72000m3/d)經濟分析摘要。可以看出，沙田新市鎮使用海水沖廁總的費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用(購買“進口”淡水的費用)和從廣東邊界輸送淡水到沙田的費用。至于用處理后的污水廠出水，主要的不利因素是建設三級污水處理廠和它的連續運行費用。
6.表2為西貢鎮用海水和淡水作沖廁供水選擇方案之間費用比較一覽表。在此，用處理后的污水出水沒作考慮，因為要處理污水達到可以接受的水質所需費用太高。就西貢鎮來說，從表上可以看出，它在人口密度低的 農村 開發區，用淡水沖廁比用海水更經濟，盡管從大海中取海水不需費用。這與在需求量小的農村開發區建一套新的海水供應系統投資費用高有關。
單位：百萬港元 HK$/年
| 費 用 | 淡水 | 海水 | 處理后的污水出水 | |
| 1．投資費用 | 7.48 | 2.10 | 5.00 | |
| a．接受和輸送設備 | 4.39 | 0.00 | 0.45 | |
| b．處理廠 | 2.48 | 0.54 | 2.73 | |
| c．泵站 | 0.38 | 1.56 | 1.55 | |
| d．配水庫頂蓋 | 0.23 | 0.00 | 0.23 | |
| e．配水管網 | 相等 | 相等 | 相等 | |
| f．水質監測設備 | 0.00 | 0.00 | 0.04 | |
| 2．運行費用 | 23.65 | 1.06 | 6.09 | |
| a．買水 | 20.49 | 0.00 | 0.00 | |
| b．泵水 | 2.67 | 0.00 | 0.00 | |
| c．處理 | 0.49 | 0.26 | 2.90 | |
| d．人工 | 0.00 | 0.80 | 2.89 | |
| e．質量監測 | 0.00 | 0.00 | 0.30 | |
| 3．總費用 | 31.13 | 3.16 | 11.09 | |
注：(ⅰ)僅對取決于資源而不同的費用列表比較
(ⅱ)采用的貼現率為4%/年
(ⅲ)土地費用沒作考慮
單位：港元 HK$/m3
| 費用 | 淡水 | 海水 |
| 投資費用 | 0.60 | 1.82 |
| 運行費用 | 1.68 | 1.42 |
| 海水供水系統 | 2.28 | 3.24 |
7.全香港在海邊上現有16座海水泵站(見圖1)，每座海水泵站將抽取的海水，通過輸配管網既可直供又可送到配水庫。圖2是典型的海水供水系統。另外有15座內陸海水泵站，從較低水位系統將海水打到高位供水區。海水供水沖廁的能力，以滿足每人每天70升來設計。
8.泵站裝有運行和備用泵數臺。它通過取水渠與大海相連接。泵上裝有流量計、控制設備和加氯裝置，直接海水的泵的一些部件都用不銹鋼材質，防止海水腐蝕。
9.每個海水輸配系統基本上由鋪設在地下的干管和支管管網組成。600mm以上直徑的用鋼管，管內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。配水系統最低的水壓應保持在15米水柱。目前，香港海水管網正以每年25km的平均速度擴展。
10.傳統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裝了頂蓋。當用泵直供海水時，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出水管，而貯存的水彌補高峰期的需要。在香港總共有36個海水配水庫，總貯存能力為200,000m3。設計一個海水配水庫的容量應是該庫服務范圍每日沖廁平均需水量的1/4。
11.在淡水管網和海水管網都存在的區域內，為雙系統作消防供水。由于淡水消防與海水消防是獨立的，實際上兩個獨立消防系統互為補充。為了便于區分，淡水消火栓涂紅白色，海水消火栓涂黃色。
海水供水系統運行及其 問題
12.在海邊泵站取水渠內對海水處理是進行粗篩濾，然后加氯以防配水管網內生長海生物和結垢，并殺死使海水產生氣味的微生物。泵供海水的質量取決于泵站(處理)海水的質量。取水口格柵擋住了大的漂浮有機殘渣，但海水中小的懸浮固體還是被抽進系統被泵送出去。為了使取水渠免收漂浮物的干擾，通常(規定)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。為進行化學 分析 和調整泵站的投氯量，要在系統的不同地方有 規律 的取海水水樣。為了確保沖廁水的水質，在海邊泵站需要維持1mg/L的余氯濃度。。
13.由于污染，在海水質量差的海域必須增加投氯量，以便抑制細菌增長，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量，新的海水供水方案規定，海邊泵站應坐落在能滿足水務署制定的取水口水質指標的地方。表3為當前水質指標參數。
14.香港是一個高速 發展 的地方，不能滿足對居民、商業、 工業 和基礎設施發展的土地需求。在建筑多的地區要填海造地，海水泵站經常是填海工程的受害者。首先，泵站不得不重建，而新泵站投入運行之前，老的泵站還必須忠實的履行它供沖廁水的職責。當圍繞著泵站開始填海時，海水質量變壞，取水渠有淤泥問題，導致運行困難。在香港海水沖廁不長的 歷史 進程中，在新的海岸線上又重建了3座海水泵站。在今后的三年內，還要重建兩個以上海水泵站，作為對西九龍填海的補償。
15.在輸配系統中，海水的腐蝕性表現在閥門的閥座和閥板被腐蝕。海水系統中閥門的腐蝕很快，常發現不能關到滴水不漏的情況。受腐蝕的閥門降低了輸配系統運行中的靈活性，如果因維修或進行改造工作，需要停止部分輸配系統運行時，由于某些管線的閥門關不嚴，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 的漏損，而這些檢測要求，按順序關閉某區域的閥門，若閥門被腐蝕，進行這些檢測就不會有準確的結果。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果。
| 項 目 | 海水泵站取水口海水水質指標 | 沖廁配水管網系統海水水質指標 | ||
| 目標 | 允許界限 | 目標 | 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/100ml | <20,000 | <100,000 | <1,000 | <5,000 |
注：(1)化學結果以mg/L計;
(2)這些海水水質指標要考慮海岸海水水質的變化和處理工藝能力，定期的進行修 正;
(3)為了達到適宜的水質指標，需要改進處理設備;
(4)若在特殊情況下，海水的DO、氣味、BOD5和細菌濃度方面低于水質指標時, 應考慮通過曝氣/加氯來改善。
16.海水和淡水干管兩種管線同時都在地下，雙系統運行需十分小心，特別是連接生活干管時，外表上看，海水干管確實同淡水干管一樣，如果接錯了管，海水就會進入飲水系統中，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分出哪個是海水管，哪個是淡水管。為了雙保險起見，某區域確實有海水和淡水干管兩套系統，在連接生活干管之前，要進行可靠的檢測，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，會出現硫酸鋇白色渾濁沉淀。這種簡單的檢測方法可以準確的鑒別出海水干管，而當海水和淡水干管彼此靠近時，還提供給工作人員快速區分它們的辦法。
能經受海水腐蝕的內部設施
17.在香港用海水沖廁受 法律 保護。“水務設施條例”規定，未經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。要求連接到海水供應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，“水務設施條例”要求樓里的內部設施，即內部管件必須適合使用海水，就是說它們必須能經受海水的腐蝕。在香港，用于海水的管件為UPVC管，用海水沖廁對排水系統和污水處理不會產生任何問題。
18.在不能供海水的地方，由衛生保健部門批準，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超出30m3耗水量的那部分費用。根據“水務設施條例”規定，還要求連到淡水供應沖廁的用戶，即使正在使用淡水沖廁，也應安裝能耐海水腐蝕的內部管件，目的是為了當海水供水工程完成以后，能用海水時，不用再重新更換室內管件。
淡水沖廁作為一種臨時措施
19.盡管香港當前沖廁水大約2/3為海水，水務署仍計劃進一步擴大海水供水系統，尚未裝備海水供水系統的地區，僅把用淡水沖廁作為一種臨時措施。現在用淡水沖廁的大部分地區，主要住在新市鎮的地區，已計劃建成一套用于沖廁的永久性海水供應系統。在某些新市鎮海邊的海水泵站建設需晚些日子完成，因為新市鎮規劃，填海還沒到允許建設海岸泵站或建設從泵站到供水區輸水干管這個階段，在此期間，把淡水輸入沖廁配水系統，為了沖廁，特殊供一下淡水。如西貢鎮所證明的那樣，當沖廁水量小時，淡水沖廁仍是 經濟 的，這不違背經濟規律。
20.當淡水干管和海水干管在一起時，通過臨時把淡水和沖廁配水系統之間相連接，可使淡水進入沖廁配水干管中。只要雙系統都用淡水，這種相連是無害的，但是，若開始供應海水沖廁之前，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記錄。這樣當使用海水時，人們可找到位置，有規律的換好。1984年屯門新市鎮，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，整個沖廁系統還要關閉三天，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設施中存在的問題，在三天內都暴露出來。還可建議用戶根據報紙上的通知進行更換。報告或觀察沒有違規的事情，到三天末完全有把握地將海水供應系統交付使用，不會因錯誤將海水供到用戶廚房。
結論
香港位于華南沿海地區，利于利用海洋，由于香港經受不起淡水的浪費，為了節省淡水的唯一目的，使用海水沖廁已35年多了，當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，現仍有1/3用戶用淡水沖廁，實際上，它只是一種臨時措施。還準備進一步擴大海水供應系統，最終目的是停止使用淡水沖廁，除在不能實行海水沖廁和用海水沖廁不經濟的區段之外。在今后的三年內，海水沖廁將要擴大到5個區段以上。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，雖然海水供水系統在運行和維護上有許多問題。香港為了節省淡水，為了向公眾提供經濟可靠的沖廁供水，仍決心繼續擴大海水沖廁系統。
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