某高校中水回用工程設(shè)計(jì)及運(yùn)行

常 靜，徐曉紅，倪本會(huì)，王 建

（山東交通學(xué)院，濟(jì)南 250357）

某高校中水回用工程設(shè)計(jì)及運(yùn)行

常 靜，徐曉紅，倪本會(huì)，王 建

（山東交通學(xué)院，濟(jì)南 250357）

通過對(duì)山東交通學(xué)院新校區(qū)中水工程原水水量和水質(zhì)特點(diǎn)等進(jìn)行分析，選用先進(jìn)的工藝流程，使廢水處理后出水水質(zhì)達(dá)到了GB/T18920—2002《城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，滿足學(xué)校沖廁、綠化等需要。并通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，證實(shí)中水工程不僅節(jié)省了水資源，而且節(jié)約了資金。運(yùn)行結(jié)果表明，其工藝流程達(dá)到了很好的處理效果，可為中水工程設(shè)計(jì)和管理提供參考。

中水工程；設(shè)計(jì)參數(shù)；設(shè)備配置；工藝流程；運(yùn)行

1 原水水量、水質(zhì)

1.1 來源

山東交通學(xué)院新校區(qū)污水排放系統(tǒng)室內(nèi)采用廢污合流制，室外采用雨污分流制，雨水就近排入主泄洪溝排水系統(tǒng)，污水收集后處理回用。生活污水主要來自學(xué)生和教職工盥洗、洗浴、辦公樓洗滌、食堂、沖廁等。

1.2 水量、水質(zhì)

通過水量平衡計(jì)算，確定校區(qū)內(nèi)排水量即中水系統(tǒng)原水水量為2984m3/d，則本中水系統(tǒng)工程規(guī)模按3000m3/d計(jì)。

參考GB50336—2002《建筑中 水 設(shè) 計(jì) 規(guī) 范 》、GB500015—2003《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》及校區(qū)用水情況，確定綜合污水水質(zhì)即中水原水水質(zhì)見表1。

經(jīng)處理后的中水用于沖廁、室內(nèi)消防、綠化、車輛沖洗、道路清掃等，回用水量見表2。

表1 中水原水水質(zhì)指標(biāo)

表2 回用水量一覽

2 工藝流程及設(shè)計(jì)參數(shù)

2.1 工藝流程

根據(jù)生活污水可生化性好的特點(diǎn)，在保證廢水達(dá)到雜用水標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下，本工程本著“兩低兩高”的原則（即投資低、運(yùn)行費(fèi)用低、去除效率高、自動(dòng)化程度高），確定處理工藝流程圖（如圖1）。

圖1 處理工藝流程圖

2.2 工藝說明及設(shè)計(jì)參數(shù)

2.2.1 隔柵

隔柵可攔截污水中大的懸浮物和漂浮物，保證后續(xù)處理構(gòu)筑物的正常運(yùn)行。

2.2.2 調(diào)節(jié)池

由于校區(qū)內(nèi)排放廢水的水質(zhì)、水量不均勻，不同時(shí)期廢水流量和污染物含量波動(dòng)較大，所以將污水引入調(diào)節(jié)池中，在池內(nèi)充分混和，均勻出水，以保證后續(xù)處理設(shè)施的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2.3 毛發(fā)過濾器

毛發(fā)過濾器用以去除污水中隔柵難以去除的煙嘴、毛發(fā)等細(xì)小的懸浮物。

2.2.4 水解酸化池

水解酸化池全稱為水解酸化生流式污泥床（HASB）反應(yīng)器，是改進(jìn)的升流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB），但不設(shè)三相分離器。在水解酸化池內(nèi)，利用水解和產(chǎn)酸菌，將不溶性有機(jī)物水解成溶解性有機(jī)物、大分子物質(zhì)分解成小分子物質(zhì)，大大提高污水的可生化性（污水經(jīng)水解反應(yīng)后，出水BOD/COD值有所提高）。眾所周知，微生物對(duì)有機(jī)物的攝取只有溶解性的小分子有機(jī)物質(zhì)才可直接進(jìn)入微生物細(xì)胞內(nèi)，而不溶性大分子物質(zhì)，首先要通過胞外酶的分解才能進(jìn)入微生物體內(nèi)參與代謝過程。經(jīng)過水解酸化處理，有機(jī)物在微生物的代謝途徑上減少了一個(gè)重要環(huán)節(jié)，無疑將加速有機(jī)物的降解。

布水器是水解酸化池正常運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備，兼有配水和水力攪拌的功能：一方面使分配到各點(diǎn)的流量相同，確保單位面積的進(jìn)水量基本相同，防止發(fā)生短路等現(xiàn)象；另一方面可以滿足污泥床水力攪拌的需要，保證進(jìn)水有機(jī)物與污泥迅速混和，防止局部發(fā)生酸化現(xiàn)象。本工程所用水解酸化池的布水器已經(jīng)過多次改進(jìn)并設(shè)備化，由原來的穿孔管式改進(jìn)為一點(diǎn)一孔式，提高了布水器布水效果的均勻性和運(yùn)行管理的方便性。

另外存在于水解酸化池內(nèi)的膨脹污泥層對(duì)懸浮于水中的污泥顆?；蛐躞w具有很強(qiáng)的網(wǎng)捕作用，所以水解酸化池對(duì)于懸浮物的去除率較沉淀池高。

2.2.5 活性濾料生物濾池

本工程活性濾料生物濾池是一種高效生物反應(yīng)器，因其技術(shù)的先進(jìn)性和實(shí)用性，被國家環(huán)?？偩衷u(píng)為國家重點(diǎn)環(huán)境保護(hù)實(shí)用技術(shù)，被國家五部委（科學(xué)技術(shù)部、國家環(huán)保局、對(duì)外貿(mào)易經(jīng)濟(jì)合作部、國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局、國家稅務(wù)總局）評(píng)為國家重點(diǎn)新產(chǎn)品，并獲山東省科技進(jìn)步獎(jiǎng)?；钚詾V料生物濾池最大特點(diǎn)是使用了一種新型粒狀濾料，在其表面生長有生物膜。通過對(duì)濾料表面的電鏡照片觀察，在濾池中存在種群豐富、結(jié)構(gòu)完整、功能穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)。污水自下向上流過濾料，池底則提供曝氣，使廢水中的有機(jī)物得到吸附、截留與生物分解。

活性濾料生物濾池出水水質(zhì)好、運(yùn)行性能穩(wěn)定，濾池內(nèi)微生物量大、活性高，能夠作為活性污泥法與常規(guī)的接觸氧化法的革新替代技術(shù)。與國內(nèi)現(xiàn)有的技術(shù)想比，活性濾料生物濾池具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）處理效果非常顯著。能得到高質(zhì)量的出水，其COD、BOD均能滿足排放或回用要求，并且對(duì)氨氮、SS有較高的去除能力。

（2）抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。能夠適應(yīng)來水水量與濃度較大的波動(dòng)。

（3）占地面積小。其池容和占地面積是常規(guī)二級(jí)生物處理的1/5，不需要二沉池。

（4）節(jié)省能源消耗。由于使用了新型粒狀填料，有高效切割氣泡的能力，所以曝氣量為普通生物處理的1/2；由于處理流程簡化，因而能源消耗與設(shè)備維護(hù)費(fèi)用較低。

（5）運(yùn)行管理簡便。脫碳、硝化、反硝化均在同一反應(yīng)器內(nèi)完成，因此運(yùn)行管理簡便。

2.2.6 回用清水池

由于處理后的水回用，考慮其用水特點(diǎn)，設(shè)回用清水池加以調(diào)節(jié)蓄水，以滿足回用、消防、反沖洗及消毒的要求。

2.2.7 污泥處理系統(tǒng)

本處理工藝組合簡單，污泥產(chǎn)量低，污泥經(jīng)濃縮后，由市政吸泥車外運(yùn)。

2.2.8 噪聲處理

為減少污水處理系統(tǒng)的噪聲污染，本方案設(shè)計(jì)時(shí)將風(fēng)機(jī)和水泵等動(dòng)力設(shè)備置于管廊內(nèi)，鼓風(fēng)機(jī)選用噪音小、效率高的三葉式羅茨鼓風(fēng)機(jī)，并配帶隔音裝置；在土建設(shè)計(jì)中采用吸音材料；在設(shè)備安裝中均設(shè)置減振裝置，在設(shè)備與管道連接處均采用柔性接頭，最大限度地減少噪聲。

2.2.9 異味處理

調(diào)節(jié)池和水解酸化池可能產(chǎn)生異味，可加蓋封住，將氣體用風(fēng)機(jī)引入活性濾料生物池中進(jìn)行生物處理。

2.2.10 工藝單元設(shè)計(jì)參數(shù)

主要工藝單元設(shè)計(jì)參數(shù)見表3。

表3 各單元設(shè)計(jì)參數(shù)

序號(hào) 單元 說明8回用清水池（鋼混凝土結(jié)構(gòu)）設(shè)計(jì)流量：3000m3/d總?cè)莘e：635m3回用清水泵：ISG100-250 3臺(tái)（2用1備）Q=70m3/h H＝87m N=37kW變頻系統(tǒng)1套，兼做消防水泵9污泥濃縮池（鋼混凝土結(jié)構(gòu)）總?cè)莘e：27m3 10 管廊（鋼混凝土結(jié)構(gòu)） 面積80m2 11 加藥間（磚混結(jié)構(gòu)）面積15m2 ClO2發(fā)生器：H908-1000 1臺(tái)12 值班控制室（磚混結(jié)構(gòu)） 面積14m2 13休息室、衛(wèi)生間（磚混結(jié)構(gòu)）面積10m2

3 設(shè)計(jì)特點(diǎn)

（1）本工藝采用水解（酸化）反應(yīng)池替代了功能單一的初淀池。主要優(yōu)點(diǎn)有：對(duì)SS去除率高；改善污水的可生化性，有利于好氧處理；同時(shí)完成對(duì)污水污泥的處理，使污泥穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)污泥一元化處理，精簡了污泥消化處理工序。

（2）本工藝所選用的活性濾料生物濾池工藝具有三高一分的特點(diǎn)。三高即高生物量、高生物活性和高傳質(zhì)速度；一分是指反應(yīng)器沿水流方向分為多層，各層分別生長著占優(yōu)勢的微生物。因此，活性濾料生物濾池工藝具有較高的生物發(fā)應(yīng)速度和處理效率。同時(shí)，該工藝還具有過濾、截留懸浮顆粒的功能，不需設(shè)二沉池。

（3）為了保證污水處理效果，節(jié)省能源，提高管理水平，確保污水處理的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，本項(xiàng)目采用手動(dòng)和自動(dòng)兩大控制系統(tǒng)。自動(dòng)部分采用可編程控制器（PLC）作為控制核心，將現(xiàn)場設(shè)備中的各開關(guān)信號(hào)引入PLC，經(jīng)過判別和計(jì)算輸出控制動(dòng)作，自動(dòng)化程度高、操作簡便等特點(diǎn)，可對(duì)污水處理過程進(jìn)行全面控制。手動(dòng)部分可擺脫P(yáng)LC的控制，由操作人員人為控制設(shè)備的運(yùn)行。本控制系統(tǒng)的傳感部分采用冗余設(shè)計(jì)，控制部分采用可靠性設(shè)計(jì)。

（4）本工藝組合簡單，各構(gòu)筑物布置緊湊，占地少，污泥產(chǎn)量低，工藝成熟、先進(jìn)可靠，便于施工、操作、檢修與運(yùn)行管理。

（5）廢水與污泥處理的流向充分利用原有地形，各構(gòu)筑物之間的連接管渠簡單而便捷，避免迂回曲折，減少水力損失，降低能耗。

（6）本工程設(shè)計(jì)中充分利用國內(nèi)外先進(jìn)的污水處理技術(shù)和高效節(jié)能設(shè)備，如高效曝氣裝置等。

（7）各處理單元構(gòu)筑物的座（池）數(shù)，可根據(jù)水質(zhì)水量的變化情況分格運(yùn)行。運(yùn)行、管理機(jī)動(dòng)靈活，在維護(hù)檢修時(shí)不影響正常運(yùn)行。

（8）污水處理站內(nèi)的污水，都經(jīng)專門污水管收集，輸送到污水處理系統(tǒng)中同原污水一起處理。

（9）污水處理系統(tǒng)采用地下式結(jié)構(gòu)，處理站內(nèi)除機(jī)房、值班化驗(yàn)室、控制室、休息室占地外，所有空地均充分綠化。各個(gè)構(gòu)筑物上方覆土后可種植各種草皮、樹木，充分起到美化環(huán)境、調(diào)節(jié)小氣候、凈化空氣及降噪隔臭等作用。

4 處理效果分析

該處理站從竣工以來，一直滿負(fù)荷運(yùn)行，處理效果見表4。

表4 處理效果分析

結(jié)果顯示各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到GB/T 18920—2002《城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》。

5 處理成本

中水處理成本包括日常運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)（設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)、藥劑費(fèi)等）和折舊費(fèi)等。

5.1 日常運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)

定員：3人

月工資：800元/人

人工費(fèi)：80元/d（0.03元/t水）

處理動(dòng)力電費(fèi)：0.7元/kW·h

處理動(dòng)力運(yùn)行費(fèi)用：985.95元/d（0.33元/t水）

藥劑費(fèi)：0.10元/t水

直接處理費(fèi)用（含消毒費(fèi)、維修保養(yǎng)費(fèi)等）：0.45元/t水

表5 處理動(dòng)力分析表

表6 回用動(dòng)力分析

回用動(dòng)力電費(fèi)：0.7元/kW·h

回用動(dòng)力運(yùn)行費(fèi)用：388.5元/d（0.13元/t水）

5.2 折舊費(fèi)用

設(shè)備投資230萬元，設(shè)備折舊年限以10a計(jì)，則設(shè)備折舊費(fèi)為：0.21元/t水。

土建投資110萬元，折舊年限以20a計(jì)，則折舊費(fèi)為：0.05元/t水。

5.3 總處理成本

綜上，處理費(fèi)為1.3元/t水。

6 經(jīng)濟(jì)效益

目前，山東交通學(xué)院新校區(qū)自來水費(fèi)用為3.15元/m3，回用水處理成本為1.3元/m3，可獲益1.85元/t水，按3000m3/d計(jì)，則每年可獲益200萬元，故投資回收期為1.7a。

［1］王小雨.住宅小區(qū)中水回用實(shí)例［J］.江蘇環(huán)境科技，2005，18（2）.

［2］上海市政工程設(shè)計(jì)研究院.給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)（第10冊(cè)）［K］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.

［3］劉建斌，王飄揚(yáng).北京師范大學(xué)中水處理站設(shè)計(jì)與運(yùn)行［J］.中國給水排水，2004，20（9）.

［4］褚俊英.中水回用的經(jīng)濟(jì)與中水利用潛力分析［J］.中國給水排水，2002，18（5）.

［5］劉米，王波.高等院校中水回用的可行性［J］.環(huán)境衛(wèi)生工程,2006,12（2）.

［6］于洋，李喜林.高等院校中水回用工程研究［J］.工業(yè)安全與環(huán)保，2006，32（8）.

Design and Operating of Reclaimed Water System for a Certain University

CHANG Jing， XU Xiao-hong， NI Ben-hui， WANG Jian
（Shandong Jiaotong University， Jinan 250357， China）

Based on analysis of the raw sewage quantity and quality feature of reclaimed water system in Shandong Jiaotong University，the advanced technological process was adopted for practical uses such as flushing lavatory and greening etc,the effluent quality water reached Urban Miscellaneous Water Quality Standard （GB/T 18920-2002）.Considered from the technology and economy，the system saves water resources and money.The operating results indicated that the designed technical process works well，which provided valuable reference for the design and management of reclaimed water systems in future

reclaimed water system;design parameters;equipment allocation;technological process;operation

X703

A

1672-9900（2011）03-0038-04

2011-03-14

常靜（1981—），女（漢族），山東魚臺(tái)人，工程師，主要從事高?；üぷ鳎═el）13969058045。