高層微污染污水回用設(shè)計

周湘杰 邱楓 劉 敏

（四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院，四川 成都，610065）

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人口的急劇增長，水資源的重要性越來越受到人們的關(guān)注，中國作為淡水資源非常缺乏的國家，水資源的重要性尤為突出，因此，如何提高水資源的利用率，減少污水的排放量，成為目前的研究熱點。在中國，城鎮(zhèn)人均生活用水量為每天212升，而農(nóng)村居民人均生活用水量為每天68升，因此生活污水以城市生活污水為主。環(huán)保部的調(diào)查報告顯示，近年來城市生活污水排放量以年均5%的速度遞增，并在1999年首次超過工業(yè)污水排放量，到2011年，全年生活污水排放量為427.9億噸，占到全國污水排放總量的64.9%，城市生活污水已成為污水的主要來源［1－2］。

為了保護(hù)水資源，過去人們把主要的注意力集中在污水的處理工藝上，但隨著污水量急劇的增加，人們逐漸認(rèn)識到提高污水利用率，減少污水排放量的重要性。目前中國許多的污水處理廠面臨污水量大，但COD值較低的問題，而提高污水利用率，有利于減少污水量，提高污水的COD的含量。寫字樓、宿舍樓的用水結(jié)構(gòu)中，洗手水、洗漱用水、洗澡水等，均屬于微污染污水，但用量巨大，因此將這些微污染污水進(jìn)行處理后回用，不但處理較簡單，且中水產(chǎn)量較大，將產(chǎn)生的中水回用于澆灌植物、沖馬桶、涮洗拖布等，能夠顯著提高水利用率［3］。

現(xiàn)階段主要的水回用設(shè)計均為大型水處理工藝，依然包括污水處理系統(tǒng)的三個主要階段：前處理階段（格柵，初沉池）、中心處理階段（生物處理技術(shù)和膜分離技術(shù)）以及后處理技術(shù)（濾池，混凝沉淀，臭氧氧化，活性炭吸附，投氯等）［1－2］。雖然這種設(shè)計對來水的要求更低一些，但相對建設(shè)費用較高，人工費用也很高。而對于微污染廢水，并不需要復(fù)雜的處理工藝，所以本文針對不同的污水，設(shè)計了三種簡易的處理裝置，其不僅成本較低，無能耗，且無人工費用。

1 中水處理裝置單體

以下三種裝置均是主要針對洗手和洗浴用水等微污染污水，然后根據(jù)具體的水質(zhì)水量選擇不同中水回用單體，經(jīng)過以下裝置的簡單處理，使出水可以達(dá)到中水標(biāo)準(zhǔn)，用于樓層沖廁、小區(qū)澆灌等可使用中水的裝置。由于這三種裝置只能處理微污染廢水，因此對來水要求較高，嚴(yán)禁飲料、餐廚廢水等高污染廢水進(jìn)入裝置，且在洗手池、澡堂地漏等處設(shè)置較細(xì)的濾網(wǎng)，避免雜質(zhì)進(jìn)入裝置，損害裝置。具體的工藝流程如圖1。

圖1 工藝流程圖

1.1 生物轉(zhuǎn)盤處理裝置

該裝置（圖2）主要是利用生物轉(zhuǎn)盤能降解低濃度COD的特點，處理微污染廢水。該裝置在進(jìn)水口設(shè)計為尖嘴式，是利用上層來水的沖力推動裝盤轉(zhuǎn)動，使轉(zhuǎn)盤上的微生物通過旋轉(zhuǎn)完成與空氣和污水的交替接觸，達(dá)到充氧和處理污染物的目的。該裝置主要試用于商場、寫字樓等人流量較大的公共場所，因為這些地方用水頻率很高，因此可以保證裝盤一直保持轉(zhuǎn)動，使對污水的處理可以連續(xù)完成。若要使用于宿舍樓等存在長時間無來水情況的地方，需要增設(shè)電機(jī)輔助轉(zhuǎn)動裝盤。

通氣溢水管的作用是保持裝置內(nèi)穩(wěn)定氣壓，并將多余來水排除。因為來水量和排水量不可保持時刻平衡狀態(tài)，且生物裝盤需要穩(wěn)定的氧含量，而裝置屬于密閉容器，因此需要設(shè)置通氣管。而為了避免來水量長時間低于排水量而導(dǎo)致裝置儲水被完全消耗，無法為下階段裝置供水，裝置設(shè)置了自來水管，通過水位閥控制，當(dāng)裝置水位過低時，能夠及時用自來水補(bǔ)充。

圖2 生物轉(zhuǎn)盤處理裝置

1.2 物理吸附處理裝置

該裝置（圖3）是利用過濾材料的物理吸附阻攔作用，處理COD極低，但有懸浮雜質(zhì)的微污染污水。來水通過管道先進(jìn)入調(diào)節(jié)區(qū)，以緩沖來水的沖力，并且避免泡沫等漂浮物進(jìn)入過濾區(qū)。

上層來水在調(diào)節(jié)區(qū)緩沖后，緩慢的流入過濾區(qū)，從過濾區(qū)下層開始，通過水的壓力，逐層通過三種過濾材料。吸附材料的下層和中層均為爐渣、果殼渣等壓制而成的濾餅，下層顆粒較中層更粗大。由于成本低廉，所以可以定期更新，以去除過濾出的雜質(zhì)。過濾區(qū)上層濾餅為活性炭材料，對來水進(jìn)行最后一步最深層的過濾，且考慮到活性炭在最后一層，且成本較高，因此該層的更新頻率較低，且替換下的活性炭層通過反洗可重復(fù)使用。而自來水管和通氣管的作用與轉(zhuǎn)盤裝置相同。

圖3 物理吸附處理裝置

1.3 膜過濾處理裝置

該裝置（圖4）是利用中空纖維膜的過濾作用去除水中的懸浮雜質(zhì)［4］。上層來水進(jìn)入調(diào)節(jié)區(qū)后，緩沖掉來水的沖擊力，并經(jīng)過濾布去除小粒徑雜質(zhì)，避免對纖維膜產(chǎn)生損害。經(jīng)過濾布后污水緩慢進(jìn)入中空纖維膜，進(jìn)過膜過濾，出水從膜外邊沁出，在儲水區(qū)積累起來以便使用。中空纖維膜整齊地固定在活動板上，而活動板分多組簡單地安裝在裝置內(nèi)，便于定期取下更替，對中空纖維膜進(jìn)行反沖洗，以便反復(fù)使用。

圖4 膜過濾處理裝置

2 中水處理裝置連接方式

2.1 水氣同路連接方式

該連接方式（圖5）是將各裝置單體連接在一根主管道上，單體的通氣管和其他施設(shè)產(chǎn)生的不可回收廢水與主管道連接，主管道上端通過樓頂與大氣接通，下端與下水管道接通，這樣單體內(nèi)的空氣可與外界流通，多余的水也通過通氣管溢入主管道，且不影響污水的排放，但因為污水與通氣在同一管道內(nèi)，因此不可與馬桶排水接通，避免糞便產(chǎn)生的廢棄污染中水。

這種連接方式的優(yōu)點是成本底，且在對原管道進(jìn)行改造時工程量較小，可快速投入使用，但缺點是對排水的要求較高，不可將有異味的污水排入該系統(tǒng)。

2.2 水氣分路連接方式

該連接方式（圖6）解決了水氣同路連接方式中排水要求高的問題，分設(shè)通氣管和排水管，而當(dāng)來水遠(yuǎn)高于排水量時，多余的水會通過通氣管溢入溢水管并進(jìn)入下一層單體裝置，這樣可以在無能耗的前提下最大限度的利用微污染廢水。

該連接方式的優(yōu)點是可將處理后的中水回用于沖水馬桶等會產(chǎn)生有異味廢水的設(shè)施，解決了廢氣污染中水的問題，但缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，改造時工程量大，成本高，難度也比較大。

圖5 水氣同路連接方式

3 總結(jié)

對高層建筑實施上述設(shè)計方案，不僅簡單，快捷，且安裝成本和運行成本都非常廉價，因此具有極大的可行性。在實施后，產(chǎn)生的節(jié)水效果會非?？捎^，可以極大地回收微污染廢水進(jìn)行回用，調(diào)高水利用率，也大大減少了污水處理廠的處理量和處理難度。如果把電子設(shè)備應(yīng)用其中，使污水回用更加智能化，可以讓人們在節(jié)水過程中更加方便，簡單。因此，高層微污染廢水回用設(shè)計具有廣泛的應(yīng)用前景。

圖6 水氣分路連接方式

［1］錢茜，王玉秋.我國中水回用現(xiàn)狀及對策［J］.再生資源研究，2003，（1）：27－30.

［2］陳媛媛.淺談城市污水再生利用的現(xiàn)狀及發(fā)展對策［J］.能源與節(jié)能，2011，（9）：17－18.

［3］孫鵬，曹蘭柱.校園"中水"回用分析與工藝設(shè)計［J］.遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報，2005，24（1）：269－271.

［4］劉慶斌.中水回用中的 MBR［J］.廣西輕工業(yè)，2007，23（9）：91－92.