住宅灰水回用現(xiàn)狀及技術(shù)研究

2014-08-16 14:25余春華等

綠色科技 2014年6期

關(guān)鍵詞：人工濕地

余春華等

摘要：介紹了我國(guó)住宅小區(qū)灰水回用現(xiàn)狀及灰水處理工藝，分析了各種處理工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，并收集住宅灰水

關(guān)鍵詞：灰水；回用；人工濕地；超濾

中圖分類(lèi)號(hào)：TU992.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：16749944（2014）06015703

1 引言

近年來(lái)，我國(guó)水環(huán)境污染問(wèn)題較為嚴(yán)重，水資源日漸匱乏。住宅小區(qū)作為人們生活的主要場(chǎng)所，其集中用水主要包括起居、飲食、出行等方面，用水特點(diǎn)可以概括為水量大，用處廣，水質(zhì)成分復(fù)雜。為了提高住宅小區(qū)水資源的利用效率，緩解水資源緊缺的問(wèn)題，減輕城市污水處理的壓力，本文對(duì)住宅灰水回用現(xiàn)狀及現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行了探討和研究，以期為住宅小區(qū)的灰水利用提供技術(shù)參考。

2 住宅灰水回用現(xiàn)狀

2.1 住宅中水及灰水的概念

住宅小區(qū)中水是指住宅生活區(qū)的污染生活水經(jīng)過(guò)處理獲得的在一定范圍內(nèi)可重復(fù)使用的水。住宅小區(qū)灰水是指住宅室內(nèi)排水中未被糞便污染的部分，包括廚房、洗衣、淋浴和盥洗廢水。

2.2 灰水回用用途及灰水水量水質(zhì)

住宅小區(qū)灰水回用依照處理后的水質(zhì)可以分為兩大類(lèi)，可直接與人體接觸的水和不與人體直接接觸的水。直接與人體接觸的水包括飲用水、洗浴水和洗滌水，不與人體直接接觸的水包括道路清掃水、家庭沖廁水、小區(qū)綠化用水等。雖然國(guó)際上早有先例，例如納米比亞首都溫得和克將城市污水經(jīng)深度處理后直接作飲用水水源，而且國(guó)內(nèi)有關(guān)將污水直接凈化成飲用水的報(bào)道屢見(jiàn)不鮮，但考慮到污水的處理難度和公眾難接受的心理，住宅小區(qū)的灰水回用集中在第二類(lèi)水的應(yīng)用上。

灰水作為住宅中水水源的一部分，其實(shí)際水量可以參考建筑住宅生活用水水量及各部分組成百分比而定，住宅灰水主要包括住宅生活用水中的淋浴、盥洗、洗衣廢水，其占住宅生活水的比例如表1所示[1]。將住宅生活廢水分類(lèi)進(jìn)行收集處理，雖然會(huì)增加住宅管道建設(shè)的技術(shù)難度和費(fèi)用，但由于灰水水質(zhì)良好（表1）、水量較大，在保證回用水水量的前提下，可以降低回用處理工藝的難度和運(yùn)行費(fèi)用，使回用系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行成為可能。

2.3 國(guó)內(nèi)外住宅灰水回用現(xiàn)狀

最近十年，歐盟、日本、美國(guó)、澳大利亞等國(guó)家和地區(qū)對(duì)灰水的綜合利用已經(jīng)相當(dāng)普遍，有些國(guó)家還制定了生活污水就地處理及回用標(biāo)準(zhǔn)、灰水處理及安全使用章程，適合不同規(guī)模的灰水收集、處理及利用設(shè)備已經(jīng)形成了模塊化和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展[2]。國(guó)內(nèi)住宅中水回用經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，已有相關(guān)的中水回用設(shè)計(jì)規(guī)范和技術(shù)，但是還沒(méi)有開(kāi)發(fā)專(zhuān)門(mén)針對(duì)灰水分質(zhì)收集的配套設(shè)備和集水系統(tǒng)[3～5]。由此可見(jiàn)，我國(guó)住宅小區(qū)灰水回用工程，還只處在起步和發(fā)展階段，并且發(fā)展速度不容樂(lè)觀。

3 住宅灰水處理系統(tǒng)

由于灰水水質(zhì)好，水源水量充足，是中水回用可利用的優(yōu)質(zhì)水源水，其單獨(dú)處理具有工藝簡(jiǎn)單、投資省、運(yùn)行費(fèi)用低的特點(diǎn)，可持續(xù)的衛(wèi)生系統(tǒng)倡導(dǎo)黑、灰水分離[5]，在未來(lái)實(shí)現(xiàn)住宅分質(zhì)排水系統(tǒng)以后，灰水將會(huì)是住宅中水回用首選水源水。

灰水處理工藝可以分成三大類(lèi)，包括物化處理工藝、生物處理工藝和生態(tài)處理工藝。

3.1 物化處理工藝

灰水的物化處理技術(shù)主要包括化學(xué)混凝、膜處理。通過(guò)化學(xué)混凝和膜處理可以有效去除灰水中污染物質(zhì)，降低灰水的濁度，但是存在膜污染、化學(xué)污泥污染和不能有效去除灰水中病原微生物的缺點(diǎn)。

隨著超濾膜生產(chǎn)技術(shù)的日益成熟，膜價(jià)格的持續(xù)下降，物化工藝中的超濾膜工藝已然成為熱點(diǎn)。許多學(xué)者研究了基于超濾膜工藝的組合工藝，例如PAC/超濾組合工藝[6]、超濾/臭氧氧化工藝[7]；也有許多學(xué)者在新的膜制備工藝及技術(shù)上進(jìn)行研究，例如磺化聚芳醚礬超濾膜的制備[8]、對(duì)PVDF共混改性膜的研究等[9]。不過(guò)這些研究當(dāng)中部分還只處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，工程階段研究還有待開(kāi)發(fā)。

3.2 生物處理工藝

灰水的生物處理工藝是利用反應(yīng)器中的微生物對(duì)灰水中的有機(jī)物和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行降解和去除，主要包括SBR、生物轉(zhuǎn)盤(pán)、接觸氧化、MBR等。國(guó)內(nèi)這些生物處理工藝應(yīng)用于污水廠尾水、微污染水、城市灰水，并進(jìn)行了相關(guān)研究和探討。例如同濟(jì)大學(xué)IMMBBR和BAF工藝處理市政污水和合成灰水的研究[10]，從處理效果和經(jīng)濟(jì)效益上論證了這2種工藝處理灰水的可行性；國(guó)外Jefferson[11]等人分別進(jìn)行了MBR和BAF工藝對(duì)灰、黑水以及混合污水的處理效能比較研究，研究結(jié)果表明，兩種工藝在去除有機(jī)物及SS方面都具有較高的去除效能，但是MBR工藝在保證出水微生物學(xué)指標(biāo)方面更具優(yōu)勢(shì)。

在國(guó)內(nèi)，污水的生物處理技術(shù)研究時(shí)間長(zhǎng)、研究范圍廣，運(yùn)行模式清晰。將其運(yùn)用于灰水回用工藝主要的優(yōu)點(diǎn)是，出水效果好，投資運(yùn)行低，占地面積較?。黄淙秉c(diǎn)是，工藝處理水源水量要求充足，處理工藝會(huì)造成惡臭、異味，在住宅小區(qū)會(huì)產(chǎn)生不良影響，引起公眾反感。

3.3 生態(tài)處理工藝

灰水的生態(tài)處理技術(shù)主要包括氧化塘、人工濕地等自然凈化系統(tǒng)，利用自然自身和人工填料對(duì)灰水進(jìn)行就地處理。近些年來(lái)，生態(tài)處理技術(shù)中的濕地處理研究發(fā)展較快。郭小瑜等研究了城市居住區(qū)人工濕地景觀設(shè)計(jì)，就居住區(qū)濕地特征與居住區(qū)人工濕地景觀的設(shè)計(jì)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)、分析，指出居住區(qū)人工濕地景觀應(yīng)以模擬自然生態(tài)空間為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行建設(shè)，并提出一般性居住區(qū)人工濕地景觀設(shè)計(jì)的一些基本原則和方法[12]。另外，許多學(xué)者做過(guò)關(guān)于不同入流方式人工濕地處理農(nóng)村或者市政污水效果方面的研究，深入研究其植物凈化機(jī)理，土壤、填料作用，探討了濕地運(yùn)行各類(lèi)參數(shù)，建立人工濕地水質(zhì)預(yù)測(cè)模型等[13，14]。

人工濕地的優(yōu)點(diǎn)在于一旦施工完成運(yùn)行穩(wěn)定之后，管理方便，運(yùn)行費(fèi)用低，出水效果好，而且可以充當(dāng)住宅小區(qū)的花園景觀。不過(guò)，作為自然處理系統(tǒng)，人工濕地需要一定的占地面積，處理效果慢，污水需要的停留時(shí)間較長(zhǎng)，植物生長(zhǎng)迅速，并且易滋生蚊蠅等飛蟲(chóng)和其他生物，容易受到天氣及環(huán)境等因素的影響。endprint

4 工藝技術(shù)研究

4.1 工藝技術(shù)選取

膜處理技術(shù)是“21世紀(jì)的水處理技術(shù)”，將超濾膜技術(shù)應(yīng)用于住宅灰水可以充分去除水中濁度及懸浮物質(zhì)；住宅小區(qū)建設(shè)人工濕地可以選取宅住小區(qū)綠化及景觀用地?？紤]到處理技術(shù)的現(xiàn)實(shí)意義和發(fā)展前景，本文選取超濾膜工藝和人工濕地兩種工藝技術(shù)作為研究對(duì)象。

4.2 工藝進(jìn)水

工藝進(jìn)水，就近取自東南大學(xué)文昌宿舍區(qū)的生活用水。淋浴污水取自東南大學(xué)校東公共浴室，盥洗污水取自住宅區(qū)宿舍盥洗污水，洗衣污水取自住宅區(qū)自動(dòng)洗衣機(jī)出水。

4.3 工藝裝置

4.5 工藝對(duì)比及其可行性

根據(jù)實(shí)地取水，測(cè)試灰水水樣，可知灰水水中COD、NH3-N、TP含量較低，濁度較高，屬于住宅回用水優(yōu)質(zhì)水源。

實(shí)驗(yàn)出水水質(zhì)顯示，超濾裝置對(duì)灰水水中濁度去除效果顯著，平均去除效率可以達(dá)到97.1%，而濕地裝置對(duì)灰水中COD去除效果明顯，平均去除效率可達(dá)88.6%。兩種裝置對(duì)TP的去除效率都比較低，但由于灰水中TP含量已經(jīng)很低，不影響裝置出水的回用。

超濾出水COD含量略高于《生活水雜用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的50mg/L，實(shí)驗(yàn)將增加混凝工藝以期提高COD去除效率；濕地出水濁度略高于《生活水雜用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的5～10NTU，實(shí)驗(yàn)將在原有工藝上增加二沉池，以期提高濕地的濁度去除率。

根據(jù)實(shí)際取水和實(shí)驗(yàn)分析，超濾工藝和濕地工藝處理住宅小區(qū)灰水，用于生活雜用水，在工藝選取上是可行的。

5 結(jié)論

（1）我國(guó)住宅小區(qū)灰水回用還處在起步和發(fā)展階段。

（2）灰水處理工藝多樣，本文研究了PP棉+顆?；钚蕴?中空纖維超濾膜三級(jí)處理工藝及人工濕地處理工藝處理實(shí)際灰水，超濾膜處理工藝能高效去除灰水濁度，人工濕地處理工藝能有效處理灰水COD。兩種工藝處理實(shí)際灰水是可行的。

（3）超濾處理工藝出水COD值偏高，人工濕地出水濁度偏高，后期實(shí)驗(yàn)將繼續(xù)改進(jìn)兩種工藝，以期提高超濾對(duì)COD的去除和人工濕地對(duì)濁度的去除。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部. GB 50336-2002 建筑中水設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 北京：中國(guó)計(jì)劃出版社， 2003.

[2]Ghunmi L.A.， Zeeman G.， Fayyad M.，et al. Grey water treatment systems： A review[J]. Crit. Rev. Environ. Sci. Technol，2011， 41 （7）， 657～698.

[3]李巍，王尚文，劉禮祥，等.廣東住宅小區(qū)中水回用探析[J].供水技術(shù)，2009， 3（2）：40～43.

[4]連小鷹，何品晶，張期鑾，等. 居民住宅區(qū)灰水回用的可行性分析[J]. 給水排水，2001， 27（111）：67～69.

[5]劉智曉，崔福義，秦姝蘭. 灰水分離回用的若干關(guān)鍵問(wèn)題[J]. 給水排水，2007， 33（9）：119～123.

[6]陳彬，劉文杰，馬金保，等. PAC/超濾組合工藝對(duì)長(zhǎng)江南京段原水的處理效能[J].中國(guó)給水排水，2012， 28（23）：72～75.

[7]趙欣，蔣豐，李明堂，等.超濾/臭氧氧化工藝對(duì)再生水中AOC的去除效果[J].中國(guó)給水排水，2012， 28（23）：18～21.

[8]畢慧平，王佳力，陳守文，等.磺化聚芳醚砜/磺化聚酰亞胺復(fù)合質(zhì)子交換膜的制備與性能研究[J].高分子學(xué)報(bào)，2010（8）：966～972.

[9]蘆艷，于水利，孫先達(dá)，等.有機(jī)膜的無(wú)機(jī)改性及其性能研究[J].環(huán)境科學(xué)，2007，28（2）：372～376.

[10] 王榮昌，童浩，郅玉聲.MBR和BAF用于城市污水深度處理的工藝特性比較[J].水處理技術(shù)，2010， 36（4）：82～85.

[11]Jefferson B.， Laine A.L.， Stephenson T.， et al. Advanced biological unit processes for domestic water recycling[J]. Wat. Sci. Technol， 2001，43（10）：211-218.

[12]羅曉琴，代曉芳.居住區(qū)人工濕地景觀設(shè)計(jì)研究[J].綠色科技，2010（9）：59～61.

[13]劉春常，夏漢平，簡(jiǎn)曙光，等.多層次多物種配置人工濕地處理生活污水研究[J].生態(tài)環(huán)境，2006， 15（2）：229～233.

[14]吳建強(qiáng). 潛流、垂直流人工濕地污染物凈化效果及耐污染負(fù)荷沖擊能力研究[J].環(huán)境污染與防治，2012， 32（7）：39～43.

Reuse Status and Technology Research of Residential Grey Water

Yu Chunhua1， Liu Shoucheng1， Ni Shumei1， Yan Xiuqing2， Qin Qingdong2

（1. China MCC17 Group Co.， Ltd.， Ma'anshan 243000， China； 2. Southeast University， Nanjing 210096， China

）

Abstract： This article introduces the current situation of residential grey water treatment and reuse in China， and also discusses the advantages and disadvantages of grey water treatment. And then it determines COD， NH3-N， TN， TP and turbidity by collecting the college dormitory district and constructs the artificial wetland and ultrafiltration to treat the grey water. The results show that the concentrations of COD， NH3-N， TN， TP and turbidity are low， belong to high quality reuse water source； the ultrafiltration appliance has a high removal efficiency of turbidity with 2.0 NTU of the average turbidity of treated water and 97.1% of the removal efficiency， and can partly remove COD， TN， TP； the constructed wetland can effectively remove the pollutants in the grey water， and the average removal efficiency of COD is 88.6%. Therefore， it is feasible to use these two processes to treat residential grey water after technical comparison.

Key words： grey water； reuse； constructed wetland； ultrafiltrationendprint