公安部二級(jí)警犬繁育單位中水回用技術(shù)研究與綜合運(yùn)用

張明飛 陳 晶

為有效節(jié)約水資源，減少污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展，貴州省公安廳警犬基地以節(jié)能環(huán)保為建設(shè)理念，將中水回用技術(shù)成功運(yùn)用到生產(chǎn)與生活中。本文介紹了該基地利用生物接觸氧化工藝開展中水回用工程的流程、設(shè)施及相關(guān)運(yùn)行參數(shù)。結(jié)果表明，該工藝出水水質(zhì)符合國(guó)家制定的城市用水雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，且經(jīng)濟(jì)效益可觀。

我國(guó)是一個(gè)干旱缺水嚴(yán)重的國(guó)家，淡水資源總量為28000億立方米，占全球水資源的6%，居世界第四位，但人均只有2200立方米，僅為世界平均水平的1/ 4，美國(guó)的1/5，在世界上名列121位，是全球13個(gè)人均水資源最貧乏的國(guó)家之一。隨著人類社會(huì)的不斷發(fā)展，尤其是人口的快速增長(zhǎng)以及城市化與工業(yè)化水平的不斷提高，水資源短缺和水污染加劇所造成的水危機(jī)已經(jīng)成為我國(guó)21世紀(jì)面臨的最嚴(yán)峻的問題之一。

貴州位于世界三大喀斯特區(qū)域之一的中國(guó)西南巖溶地區(qū)中心腹地，地勢(shì)西高東低，自西部和中部向北、東、南三面傾斜，平均海拔1100米左右，是全國(guó)唯一沒有平原支撐的省份，其地貌的顯著特征是山地多，山地和丘陵占全省總面積的92.5%。獨(dú)特的地理環(huán)境造就了貴州的美麗與神奇，但大面積的山地、丘陵及喀斯特地貌，導(dǎo)致全省生態(tài)環(huán)境十分脆弱，境內(nèi)相對(duì)豐富的水資源，也因山高谷深，造成工程性缺水表現(xiàn)嚴(yán)重。

省公安廳警犬基地充分利用貴州山區(qū)地形特點(diǎn)，整體依山而建，布局合理，為中水回用技術(shù)的順利啟動(dòng)打下了良好的基礎(chǔ)?；赜?008年初正式建成并投入使用，占地近50畝，分為辦公區(qū)、生活區(qū)和犬區(qū)三大區(qū)域，建有犬舍8棟230間，擁有犬只220余頭。為有效保護(hù)犬場(chǎng)所在地生態(tài)環(huán)境，節(jié)約水資源，促進(jìn)犬場(chǎng)可持續(xù)性發(fā)展，基地以辦公區(qū)、生活區(qū)日常排放的污水及犬只生活污水（包括犬的洗澡水和犬舍沖洗廢水）為原水，利用中水回用技術(shù)對(duì)其進(jìn)行一系列處理，處理后的中水用于犬舍的沖洗、犬場(chǎng)綠化澆灌等。同時(shí)，還將污水處理中沉淀的固體殘?jiān)叭粘Ｅ判刮镒鳛檎託獬卦?，有效降低了污水及廢物排放量。

一、原水水量及水質(zhì)

基地日平均污水產(chǎn)生量為100m3，中水回用最大量為5m3/h。經(jīng)檢測(cè)，該區(qū)內(nèi)生活污水水質(zhì)參數(shù)見下表：

表1 原水水質(zhì)參數(shù)

二、工藝流程

本工程采用生物接觸氧化工藝，該工藝操作簡(jiǎn)單，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低，處理效果好，運(yùn)行穩(wěn)定，是目前較為成熟的中低濃度水處理工藝，能有效地確保污水達(dá)標(biāo)排放。

原水由排水系統(tǒng)收集后，進(jìn)入中水處理站的格柵井，去除顆粒雜物后，進(jìn)入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池中設(shè)置預(yù)曝氣系統(tǒng)，再經(jīng)液位控制儀傳遞信號(hào)，由提升泵送至接觸氧化池進(jìn)行好氧生化反應(yīng)，在此絕大部分有機(jī)污染物通過生物氧化、吸附得以降解，出水自流至二沉池，沉淀部分污泥及脫落死亡的生物膜后，上清液經(jīng)出水三角堰自流進(jìn)入中間水池，由過濾提升泵抽入砂過濾器去除水中膠體、顆粒、懸浮雜質(zhì)再進(jìn)入活性炭過濾器，去除水中膠體、顆粒、色度、異味，經(jīng)投加消毒液殺滅水中有害菌種后，達(dá)到雜用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)入中水清水儲(chǔ)蓄池，最后由變頻給水泵抽送至各中水使用點(diǎn)。

由格柵截留下的雜物定期撈取清運(yùn)至沼氣池中，二沉池中的污泥部分由回去流泵回流至生物接觸氧化池，另一部分污泥回至污泥池進(jìn)行污泥濃縮后排至集水坑，由泵提升排出地下室，污泥池上清液及石英砂過濾器和活性炭吸附器反洗排水回流至調(diào)節(jié)池再處理，工藝流程如圖1所示。

三、工藝設(shè)施及參數(shù)

（一）格柵井 污水格柵井設(shè)置在調(diào)節(jié)池前，為鋼砼結(jié)構(gòu)，內(nèi)置一道粗格柵和一道回轉(zhuǎn)式機(jī)械細(xì)格柵，用以去除污水中的軟性纏繞物和較大固顆粒雜物，從而保護(hù)后續(xù)工作水泵并降低系統(tǒng)工作負(fù)荷。粗格柵采用手動(dòng)式，細(xì)格柵采用自動(dòng)回轉(zhuǎn)式格柵清污機(jī)，考慮便于柵渣清理、檢修等日常維護(hù)工作。

（二）調(diào)節(jié)池 污水經(jīng)格柵處理后進(jìn)入調(diào)節(jié)池進(jìn)行水量、水質(zhì)的調(diào)節(jié)均化，保證后續(xù)生化處理系統(tǒng)水量、水質(zhì)的均衡、穩(wěn)定，提高整個(gè)系統(tǒng)的抗沖擊性能和處理效果。同時(shí)調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)置預(yù)曝氣系統(tǒng)，用于充氧攪拌，以防止污水中懸浮顆粒長(zhǎng)時(shí)間沉淀而發(fā)臭，又均化水質(zhì)，對(duì)污水中有機(jī)物起到一定的降解功能。調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)置潛污泵，可將經(jīng)均量、均質(zhì)的污水提升至后級(jí)處理。

圖1 污水處理工藝流程圖

（三）接觸氧化池 該池為本污水處理的核心部分，分兩段，前一段在較高的有機(jī)負(fù)荷下，通過附著于填料上的大量不同種屬的微生物群落共同參與下的生化降解和吸附作用，去除污水中的各種有機(jī)物質(zhì)，使污水中的有機(jī)物含量大幅度降低。后段在有機(jī)負(fù)荷較低的情況下，通過硝化菌的作用，在氧量充足的條件下降解污水中的氨氮，同時(shí)也使污水中的COD值降低到更低的水平，使污水得以凈化。

（四）二沉池 進(jìn)行固液分離去除生化池中剝落下來的生物膜和懸浮污泥，使污水真正凈化。設(shè)計(jì)為豎流式沉淀池，采用中心筒布水采用三角堰出水，使出水效果穩(wěn)定，出水槽配置浮渣擋板。采用污泥定時(shí)排泥至污泥池，部分污泥回流至A級(jí)生物處理池進(jìn)行硝化和反硝化，減少了污泥的生成量，也利于污水中氨氮的去除。

（五）中間水池 二沉池出水流入中間水池經(jīng)提升泵提升至后級(jí)處理設(shè)備。

（六）污泥池 二沉池排泥定時(shí)排入污泥池，進(jìn)行污泥濃縮，和好氧消化，污泥上清液排入調(diào)節(jié)池，剩余污泥氣提至集水坑，由泵提升排出地下室。

（七）羅茨鼓風(fēng)機(jī) 供A/O級(jí)生化池充氧曝氣、調(diào)節(jié)池中充氧預(yù)曝氣，污泥池好氧消化。

（八）砂濾器、碳濾器 由于該污水處理后要求達(dá)到中水回用標(biāo)準(zhǔn)，因此必須在生化處理后加一級(jí)砂過濾及活性炭吸附裝置，進(jìn)一步去除水中的BOD、COD、SS、懸浮膠體、微生物、余氯及臭味等。

（九）PLC自動(dòng)控制柜 中央控制室主機(jī)PLC機(jī)采用日本進(jìn)口，其它元件采用施耐德公司的電器件。PLC控制柜對(duì)所有系統(tǒng)內(nèi)的電器設(shè)備、動(dòng)力設(shè)備進(jìn)行集中控制，并按預(yù)先設(shè)定的程序發(fā)出指令對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制及監(jiān)控。并配備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)接口可接至業(yè)主中央集中室。

（十）變頻泵機(jī)組 采用上海凱泉公司或連成生產(chǎn)的系列不銹鋼立式泵和進(jìn)口富士變頻器，實(shí)行變量恒壓供水至各使用點(diǎn)，同時(shí)在砂濾器、炭濾器反洗時(shí)作為反洗泵，省去了單獨(dú)設(shè)置的反沖洗泵。

（十一）中水清水儲(chǔ)蓄池 儲(chǔ)蓄經(jīng)處理后的清水，用以生活雜用。

（十二）自來水自動(dòng)補(bǔ)水閥 當(dāng)中水用水量大于處理量時(shí)，自動(dòng)補(bǔ)充自來水進(jìn)中水清水儲(chǔ)蓄池保證變頻泵機(jī)組正常運(yùn)行。

（十三）消毒裝置 殺滅水中99%以上的細(xì)菌（如大腸桿菌等），確保中水回用。

四、運(yùn)行結(jié)果

該工程竣工后，經(jīng)過4年的連續(xù)運(yùn)行，處理效果穩(wěn)定。近期以1個(gè)月抽查6次數(shù)據(jù)的平均值進(jìn)行對(duì)比，原水與中水水質(zhì)狀況見表2。

表2 原水與中水水質(zhì)狀況

回用水CODcr、BOD5、SS的總?cè)コ史謩e達(dá)到90.75%、97.5%、93%，效果明顯。采用該工藝處理后回用中水水質(zhì)完全達(dá)到了《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》中城市污水再利用——城市用水雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

五、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

有效利用中水回用技術(shù)，不但可以節(jié)約水資源，同時(shí)其產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益亦十分可觀。經(jīng)計(jì)算，中水回用系統(tǒng)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如下：設(shè)備實(shí)際運(yùn)行功率為7.62KW/H，每處理1噸污水，需耗電0.48元，藥劑費(fèi)0.06元/m3污水，人工費(fèi)按0.26元/m3污水計(jì)，合計(jì)運(yùn)行費(fèi)用為0.746元/m3污水（不計(jì)折舊費(fèi)、維護(hù)費(fèi)等）。按基地目前所在地自來水價(jià)格3.3元/m3計(jì)算，每年可節(jié)約水費(fèi)近8萬(wàn)元，約為每年繳納自來水費(fèi)的3倍。上述經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表明，中水回用的經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^，具有較大的現(xiàn)實(shí)意義。

六、推廣及發(fā)展前景

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，人口的不斷增加，以及工業(yè)化和城市化步伐加快，城市用水量和污水排放量急劇增加，加劇了水資源的短缺和水環(huán)境的惡化，同時(shí)也帶來許多城市環(huán)境問題，并且制約了我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展。發(fā)展污水處理回用，以實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用，已被明確寫入國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十個(gè)五年計(jì)劃綱要中。本工程處理的中水原水屬于優(yōu)質(zhì)雜排水，究其BOD/COD值在0.5以上，屬可生化性較好，因此采用了生物接觸氧化工藝。該工藝具有操作簡(jiǎn)單、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低、處理效果好及運(yùn)行穩(wěn)定等諸多優(yōu)勢(shì)，是目前較為成熟的中低濃度水處理工藝，完全能夠達(dá)到回用水質(zhì)要求。此外，基地將中水回用技術(shù)與沼氣生成及太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)等有機(jī)結(jié)合，以環(huán)保節(jié)能為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了污水及垃圾的“零排放”，為當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境保護(hù)做出了積極貢獻(xiàn)。這樣的設(shè)計(jì)理念及工藝在貴州省養(yǎng)犬業(yè)中值得推廣。