高校污水處理與中水回用研究

檀月

（北京市排水管理事務(wù)中心，北京 100000）

水是人類生存和發(fā)展的基礎(chǔ)資源。我國(guó)人均水資源占有量低，空間分布不平衡，水資源狀況令人擔(dān)憂。隨著城市化和工業(yè)化進(jìn)程的加快，我國(guó)水資源需求缺口越來(lái)越大[1]。污水經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后，可作為再生水用于沖廁、綠化灌溉、道路澆灑等方面，因此中水具有成為第二大城市水資源的巨大潛力。高校產(chǎn)生的污水主要為生活污水，排放地點(diǎn)相對(duì)集中，排放量相對(duì)穩(wěn)定，大多數(shù)無(wú)害。高校污水再利用不僅可以減輕城市缺水壓力，還可以大大減少污染物排放，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益[2-3]。

1 高校污水處理與中水回用的背景

高校污水排放量大，再生水回用潛力巨大，構(gòu)建高校中水回用系統(tǒng)具有重要意義。一是污水排放量大。中國(guó)高校在校人數(shù)多，每人每天用水量比居民每天用水量大[4]。為了構(gòu)建良好校園環(huán)境，營(yíng)造舒適的學(xué)習(xí)和居住氛圍，高校已成為主要的中水回用者，綠化和景觀用水量不斷增加。二是各類污水污染程度較低。高校學(xué)生宿舍為主要用水建筑，其用水量占總用水量的60%～70%。學(xué)生宿舍產(chǎn)生的污水主要為淋浴排水和洗衣排水，其污染物含量比衛(wèi)生間排水少，可作為中水回用的理想原水。三是排水管線設(shè)施比較單一。高校建筑物的分布與普通居民住宅及其他公共建筑有所不同，建筑物相對(duì)緊湊，排水管線設(shè)施比較單一，這樣可以更好地實(shí)現(xiàn)水質(zhì)分流[5]，使得中水回用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、新建或改造變得更加容易，也能夠節(jié)省建設(shè)成本。

2 高校污水處理及中水回用工藝

2.1 集中處理工藝設(shè)計(jì)

改造前，某大學(xué)采用原位分散處理系統(tǒng)，可以重復(fù)利用沖廁污水，但其他污水直接排放到污水管道中，造成浪費(fèi)。學(xué)生宿舍排入污水管道的污水量大且污染程度低，因此改造后采用集中處理系統(tǒng)，污水可作為中水回用的原水。該大學(xué)有兩個(gè)大型宿舍區(qū)，原始地形有一定坡度，所以污水采用重力流方式排放。該大學(xué)計(jì)劃在宿舍區(qū)出口處各設(shè)置一座中水處理站，對(duì)宿舍區(qū)污水進(jìn)行處理，處理后的再生水用作學(xué)校綠化和景觀用水。這種設(shè)計(jì)不僅減少重新鋪設(shè)管道的成本，還節(jié)約長(zhǎng)途運(yùn)輸和水泵使用費(fèi)用。中水處理站以生活污水為原水，其處理方法大致可分為兩類，一是以綜合生活污水為原水，采用好氧生物處理工藝，二是以糞水為原水，采用好氧生物與物理化學(xué)相結(jié)合的處理工藝。進(jìn)水的有機(jī)物濃度較高，采用厭氧處理工藝作為預(yù)處理單元，以加強(qiáng)生物處理。

2.2 中水回用工藝比選

中水回用工藝發(fā)展迅速，種類多樣。一是生物接觸氧化法。綜合生活污水中有機(jī)物含量高，生物處理不僅有效，而且比化學(xué)處理更便宜。生物接觸氧化法作為一種生物處理方法，具有填料比表面積大、充氧條件好、單位容積生物固體量高等特征，是綜合生活污水處理的常用方法，其工藝流程如圖1所示。二是水解-生物接觸氧化法。當(dāng)水中有機(jī)物含量過(guò)高時(shí)，可以串聯(lián)使用多個(gè)生物接觸氧化池，也可以使用厭氧工藝作為預(yù)處理。厭氧水解不僅可以實(shí)現(xiàn)預(yù)處理，將大分子有機(jī)物分解成更小的分子，還可以減少厭氧反應(yīng)的氣體處理裝置。水解-生物接觸氧化法的工藝流程如圖2所示。三是厭氧-土壤處理法。以厭氧-土壤處理為主的工藝流程如圖3所示，其再生水僅可回用于綠化澆灑，可回用范圍較小。盡管有許多中水回用工藝，但核心工藝可分為3 種，即生物處理、物理化學(xué)處理和膜生物處理，如表1所示。其中，生化需氧量（BOD）和懸浮物（SS）是主要水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)。

表1 3 種中水回用工藝的比較

圖1 生物接觸氧化法工藝流程

圖2 水解-生物接觸氧化法工藝流程

圖3 厭氧-土壤處理法工藝流程

寒暑假的原水量和中水使用量大大減少，中水設(shè)施需要定期關(guān)閉和啟動(dòng)，因此該大學(xué)采用相對(duì)容易管理且啟動(dòng)過(guò)程短的膜生物處理工藝作為中水回用工藝。高校污水中大塊懸浮物及漂浮物較少，人工清理格柵即可滿足運(yùn)行要求。格柵后面設(shè)置毛發(fā)聚集器，用于收集浴室廢水中的毛發(fā)并將其清除，以保障膜生物反應(yīng)器（MBR）的正常運(yùn)行，延長(zhǎng)膜的使用壽命。修建調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)水量并給調(diào)節(jié)池充氣，從而使水質(zhì)均勻。為了合理利用高校土地資源，將網(wǎng)格、脫毛器和調(diào)節(jié)池合建，減少占地。修建曝氣沉砂池，用來(lái)去除污水砂粒，延長(zhǎng)膜的使用壽命。修建旋流沉淀池，采用MBR，通過(guò)好氧生物反應(yīng)分離有機(jī)物。將消毒池和回用池合建，處理后的污水將進(jìn)一步得到處理，儲(chǔ)存于回用井中，然后經(jīng)變頻增壓泵送至終端水系統(tǒng)。經(jīng)設(shè)計(jì)，該大學(xué)中水回用工藝流程如圖4所示。

圖4 中水回用工藝流程

3 設(shè)備運(yùn)行管理

兩個(gè)中水處理站地勢(shì)較低，該大學(xué)可以通過(guò)重力方式收集生活污水，節(jié)約污水收集成本。兩個(gè)中水處理站均為地下式，可以在不影響原有景觀的情況下投產(chǎn)使用。設(shè)備運(yùn)行管理期間，要明確注意事項(xiàng)。

3.1 潛水泵

啟動(dòng)前，仔細(xì)檢查葉輪是否轉(zhuǎn)動(dòng)靈活、油室是否有油。接通電源后，檢查葉輪旋轉(zhuǎn)方向是否正確。仔細(xì)檢查電纜是否損壞，連接線盒內(nèi)電纜的入口密封是否完好。為了確保設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，檢查電機(jī)相間、相間對(duì)地的絕緣電阻，使其符合要求。如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，就要將設(shè)備更換并對(duì)其進(jìn)行維修。當(dāng)潛水排污泵停止運(yùn)行時(shí)，應(yīng)將其放入干凈的水中并運(yùn)行幾分鐘，以防止沉淀物留在泵內(nèi)，并保障泵清潔。

3.2 鼓風(fēng)機(jī)

在運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)定期仔細(xì)檢查鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)、排氣口的壓力和溫度，做好每日抄表記錄，以便分析比較。定期清洗和仔細(xì)檢查空氣濾清器，以保持其正常工作。關(guān)注進(jìn)氣溫度對(duì)鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行環(huán)境條件的影響，如排氣體積流量、運(yùn)行負(fù)荷和功率以及喘振的可能性。立即調(diào)整進(jìn)口導(dǎo)葉或蝶閥的節(jié)流裝置，消除進(jìn)口空氣溫度變化對(duì)體積流量和運(yùn)行負(fù)荷的影響，保障鼓風(fēng)機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行。經(jīng)常關(guān)注并定期測(cè)量機(jī)組運(yùn)行的聲音和軸承的振動(dòng)。如果出現(xiàn)異常聲音或振動(dòng)增加，應(yīng)立即采取措施；如有必要，應(yīng)停機(jī)并進(jìn)行仔細(xì)檢查，找出原因，排除故障。

3.3 膜生物反應(yīng)池

混濁物堵塞膜表面孔隙和工作壓差升高時(shí)，要合理選擇液體試劑去除混濁物，做好膜生物反應(yīng)池的清潔工作。若使用環(huán)境條件不符，采用不當(dāng)試劑進(jìn)行清潔時(shí)，過(guò)濾性能可能會(huì)降低。每6 個(gè)月清潔一次，相同過(guò)濾流量的工作壓差比初始穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)高5 kPa 時(shí)，應(yīng)在更短的時(shí)間內(nèi)利用液體試劑清理膜生物反應(yīng)池。

4 結(jié)論

加強(qiáng)污水處理，推進(jìn)中水回用，是新時(shí)代創(chuàng)建綠色校園的客觀要求。該大學(xué)結(jié)合用水現(xiàn)狀，考慮地形因素，選擇集中處理工藝，能夠更好地處理生活污水，實(shí)現(xiàn)中水回用。改造項(xiàng)目完成后，每年可以節(jié)水27 萬(wàn)t，節(jié)省水費(fèi)80 萬(wàn)元。此外，將再生水回用于綠化和景觀領(lǐng)域，還能大幅度減少相關(guān)費(fèi)用。經(jīng)分析，膜生物處理工藝在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上都有很高的可行性，可以為其他高校中水回用提供參考，為全社會(huì)水資源節(jié)約提供新的解決方案。