某大學(xué)學(xué)生公寓中水處理工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

羅衛(wèi)東 劉晶茹 王晶 劉峰 劉恒明

(1.大連海洋大學(xué)海洋與土木工程學(xué)院，遼寧大連 116023;2.大連海洋大學(xué)海洋科技與環(huán)境學(xué)院，遼寧大連 116023)

某大學(xué)學(xué)生公寓擬采用其生活污水作為中水水源，經(jīng)處理后回用于本公寓沖廁、綠化及洗車等雜用。為了保證處理水質(zhì)的安全可靠以及長(zhǎng)期使用的環(huán)境效果同時(shí)又能夠使投資經(jīng)濟(jì)合理，因此，在確定處理工藝前進(jìn)行了慎密的技術(shù)經(jīng)濟(jì)兩方面的比較分析，以使投資科學(xué)合理，安全可靠。

1 處理工藝流程主體工藝的技術(shù)比較

在生活污水的處理領(lǐng)域有很多種處理工藝和成熟經(jīng)驗(yàn)，而本工程則選擇了占有主導(dǎo)地位并具有鮮明特點(diǎn)的三種工藝進(jìn)行了技術(shù)比較。1)間歇式活性污泥法(SBR法)。2)生物接觸氧化法+微電解法。3)二級(jí)生物接觸氧化法。

首先，間歇式活性污泥法(SBR法)的主體工藝流程如圖1所示。污水經(jīng)由格柵去除較大顆粒的懸浮物后貯存于集水池內(nèi)，由一次提升泵定期從集水池內(nèi)抽送至SBR池進(jìn)行好氧生物處理。這里SBR池是集調(diào)節(jié)池、初沉池、曝氣池及二沉池于一體的核心生物處理單元，其每一個(gè)循環(huán)工作周期必然經(jīng)過:充水/曝氣→無進(jìn)水/沉淀→撇水→閑置，從而使水中的有機(jī)污染物以活性污泥的形式被分離出去，再由二級(jí)提升泵從中間水池將SBR池澄清的水提升到過濾器，進(jìn)一步去除細(xì)微懸浮物使出水濁度降到5度以下。濾后水加入消毒劑充分混合后流入中水池待用。該工藝主要優(yōu)勢(shì)在于:運(yùn)行周期可根據(jù)水質(zhì)水量靈活調(diào)整，耐沖擊能力強(qiáng)，運(yùn)行可靠，但出水上液的撇除過程難以控制，因而導(dǎo)致集水、中間水調(diào)節(jié)容積很大，占地面積大。

圖1 SBR法工藝流程圖

其次，生物接觸氧化+微電解法的主體工藝流程如圖2所示。污水經(jīng)格柵流入調(diào)節(jié)池，同時(shí)池內(nèi)充氧曝氣使水質(zhì)均化，又不致于使池底積泥腐敗再由一級(jí)提升泵送入接觸氧化池，在這里繼續(xù)充氧曝氣，污水與池內(nèi)活性污泥及填料上生長(zhǎng)的生物膜充分混合接觸，在好氧的狀態(tài)下微生物吸附、分解了絕大部分有機(jī)污染物，并以污泥的形態(tài)存在于污水中。接觸氧化池的含泥污水流入斜管沉淀池，在這里進(jìn)行泥水分離，從而實(shí)現(xiàn)污染物從水中分離。沉淀池澄清的水流到中間水池，再由二級(jí)提升泵抽送到微電解處理器，在這里，由于外加電場(chǎng)及內(nèi)部填料所形成的無數(shù)微型原電池的雙重作用下水中剩余的難以生物降解的污染物發(fā)生復(fù)雜的電化學(xué)氧化—還原反應(yīng)及絮凝作用，從而起到進(jìn)一步去除污染物，確保處理后出水水質(zhì)的效果。微電解處理器的出水加入消毒劑后進(jìn)入中水池待用。本工藝的主要優(yōu)點(diǎn)為:出水水質(zhì)可靠，占地面積少，耐沖擊能力強(qiáng)，易于自動(dòng)控制，但填料更換會(huì)給運(yùn)行管理帶來麻煩。

圖2 生物接觸氧化+微電解法工藝流程圖

最后，二級(jí)接觸氧化法，其主體工藝流程如圖3所示。為了保證出水水質(zhì)的穩(wěn)定可靠，經(jīng)過一級(jí)生物氧化的污水再經(jīng)過二級(jí)生物接觸氧化，使水中污染物進(jìn)一步得到分解去除。該工藝具有BOD負(fù)荷高，生物量大，抗沖擊能力強(qiáng)，能夠克服污泥膨脹，處理效率高，占地面積小，維護(hù)管理方便，易于自動(dòng)化控制且剩余污泥量少。

圖3 二級(jí)生物接觸氧化法工藝流程圖

上述二、三工藝都有很明顯的可選性，進(jìn)行兩方案的經(jīng)濟(jì)性分析顯得十分必要。

2 主體工藝經(jīng)濟(jì)分析

首先，對(duì)工藝流程二進(jìn)行主體工藝經(jīng)濟(jì)分析，見表1。

稅金:(A+B+C+D)×6.73%=111.93 ×6.73%=7.53 萬元;

本工藝總投資為:

A+B+C+D+E+22項(xiàng)=121.57萬元。

主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為:

1)單位水量初投資:

120.19 萬元 ÷300 m3/d=0.400 萬元/(m3·d);

2)單位水量設(shè)備及間接投資:

76.40 萬元 ÷300 m3/d=0.255 萬元/(m3·d);

3)單位水量土建投資:

26.49 萬元 ÷300 m3/d=0.088 萬元/(m3·d)。

表1 方案二主要工程量一覽表

運(yùn)行成本分析:

運(yùn)行電耗:21.3 kW ×0.8×24÷300=1.36 元/m3;

消毒劑:15 g/m3×10－6×9 000元/t=0.135元/m3;

設(shè)備折舊:(26.49萬元/50年 +64.20萬元/10年)×104÷365÷300=0.63元/m3;

人員工資:1 000元/(月·人)×1人×30 d÷300 m3=0.111 元/m3;

混凝劑:0.9×12÷300 m3=0.024元/m3;

合計(jì):2.26 元/m3。

經(jīng)濟(jì)效益分析:

節(jié)省排污費(fèi):1.08元/t×300 m3/d×300 d=9.72 萬元;

節(jié)省水費(fèi):3.2元/m3×300 m3/d×300 d=28.80 萬元;

每年可回收投資:9.72+28.80=38.52 萬元;

中水年處理費(fèi)用:2.26×300 m3/d×300 d=20.34萬元;

每年可節(jié)約費(fèi)用:38.52 －20.34=18.18 萬元。

方案三主要工程量一覽表見表2。

稅金:(A+B+C+D)×6.73%=110.89 ×6.73%=7.46 萬元。

本工藝總投資為:

A+B+C+D+E+22 項(xiàng) =110.89+7 046+1.78=120.13 萬元 。

主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為:

1)單位水量的初投資為:120.13萬元 ÷300 m3/d=0.400 萬元/(m3·d)。

2)單位水量的土建投資為:28.44萬元 ÷300 m3/d=0.095 萬元/(m3·d)。

3)單位水量的設(shè)備及間接投資為:61.70萬元÷300 m3/d=0.206 萬元/(m3·d)。

表2 方案三主要工程量一覽表

運(yùn)行成本分析:

運(yùn)行電耗:15.3 kW×0.8×24÷300=0.98 元/m3。

消毒劑:15 g/m3×10－6×9 000元/t=0.135元/m3。

設(shè)備折舊:(28.44萬元/50年 +61.70萬元/10年)×104÷(365×300 m3)=0.62 元/m3。

人員工資:1 000元/(月·人)×1人×30 d÷300 m3=0.111 元/m3。

混凝劑:0.9×12÷300 m3=0.024元/m。

合計(jì):1.87 元/m3。

經(jīng)濟(jì)效益分析:

節(jié)省排污費(fèi):1.08元/t×300 m3/d×300 d=9.72萬元。

節(jié)省水費(fèi):3.2元/m3×300 m3/d×300 d=28.80萬元。

每年可回收投資:9.72+28.80=38.52 萬元。

中水年處理費(fèi)用:1.87×300 m3/d×300 d=16.83萬元。

每年可節(jié)約費(fèi)用:38.52 －16.83=21.69 萬元。

由上述分析可見，電耗占制水成本的比例很大，其次是設(shè)備折舊費(fèi)，故而，設(shè)備投資少，電耗低的工藝將成為首選。