吳梅生 文 屹 張嘯楚

我國是個(gè)缺水的國家,人均淡水占有量僅為世界平均水平的1/4,因此節(jié)約用水也就成為了我國近年來的一個(gè)重點(diǎn)研究課題。高校是城市中的用水大戶,比如說江西省南昌市,駐昌高校(大專以上院校)有40余所,年用水總量4500萬 t左右。如果能提高高校的水資源回用率,減少高校的用水量,可以為城市節(jié)約大量水資源。高校的中水主要用于廁所沖洗,空調(diào)冷卻、噴灑清掃、沖洗水、洗車和水景。這與普通的住宅小區(qū)的用途一致。高校的校園中綠化和道路較多,因此用于綠化澆灑和道路沖洗的水量占高?？傆盟康?0%～40%。

由于高校的用水人員大多具有高學(xué)歷,因此能夠理解水資源綜合利用的重要性,很好的配合水質(zhì)分類使用,可以保證中水回用使用水能延續(xù)。因此高校有中水回用的背景和條件。如果需要進(jìn)行中水回用,對(duì)出水水質(zhì)的要求比二級(jí)處理的要高,因此要慎重選擇處理工藝。

1 中水回用常用處理工藝的比較

由于中水回用的用水情況和原水的情況通常都很復(fù)雜,所以應(yīng)該按照水質(zhì)要求最高的用途,來確定處理系統(tǒng)出水水質(zhì)。同時(shí)應(yīng)考慮原水水質(zhì)最差的最不利情況,從而確定工藝流程。工藝流程的確定還應(yīng)該考慮是否適合整體環(huán)境的要求,水回用的社會(huì)背景。缺水節(jié)水的背景條件和管理水平[3]。以生活污水為原水的中水處理工藝是一個(gè)小型市政污水處理二級(jí)工藝加上一個(gè)深度處理工藝(三級(jí)處理工藝)。這里不討論二級(jí)工藝,僅討論深度處理工藝地運(yùn)用。

運(yùn)用于中水回用的深度處理工藝有砂濾[4]、活性炭吸附[5]、膜過濾[6]、穩(wěn)定塘[7]、人工濕地。

砂濾是采用砂石或者陶粒為濾料,對(duì)原水進(jìn)行過濾。通過濾料的物理化學(xué)攔截、過濾和濾料上微生物的生化作用去除水中的污染物[4]。缺點(diǎn)是:滋生蚊蟲,運(yùn)行管理麻煩,氣味較大。

活性炭吸附:利用活性炭的多孔的結(jié)構(gòu),起到對(duì)污染物的物理吸附和攔截作用。同時(shí)在活性炭表面形成生物膜,產(chǎn)生生化處理的效果[9]。缺點(diǎn)是不能改善景觀,處理費(fèi)用高。

膜過濾:在膜兩邊造成壓力差,使得高濃度的污水中的水分子能夠透過膜滲透到低濃度的一側(cè),從而達(dá)到去除水中污染物的效果[8]。缺點(diǎn)是景觀效果不好、處理費(fèi)用高。

穩(wěn)定塘處理的基本原理是:由于穩(wěn)定塘表面好氧、中層缺氧和底部厭氧的水環(huán)境分別適合于好氧、缺氧、厭氧的微生物生存,因此能夠在水中產(chǎn)生好氧、缺氧和厭氧的生化作用從而達(dá)到去除污染物的效果。缺點(diǎn)是景觀效果不好,容易滋生蚊蟲。

人工濕地由人工建造和監(jiān)督控制、充分利用濕地系統(tǒng)凈化污水能力的特點(diǎn),利用生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學(xué)和生物的三重作用,通過過濾、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物分解來實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的高效凈化。人工濕地主要有五部分組成:1)具有各種透水性的基質(zhì),如土壤、砂、礫石;2)適宜在飽和水和厭氧基質(zhì)中生長的植物,如蘆葦、美人蕉等;3)在基質(zhì)表面或其下流動(dòng)的水體;4)無脊椎或脊椎動(dòng)物的存在;5)好氧或厭氧微生物種群。濕地植物在濕地系統(tǒng)中具有三個(gè)間接的重要作用:1)通過植物的根、莖、葉顯著的增加微生物的附著;2)濕地植物可將大氣氧傳輸至根部,使根在厭氧環(huán)境中生長;3)增加或穩(wěn)定土壤的透水性。現(xiàn)在有很多運(yùn)用在市政中水處理上的新型設(shè)備和方法,也可以在住宅的中水處理上進(jìn)行運(yùn)用。優(yōu)點(diǎn):無需專門消毒便可對(duì)病源微生物大部分去除。處理后的水可直接排入湖泊、水庫或河流中,亦可用作沖廁、洗車、灌溉、綠化及工業(yè)回用等。運(yùn)行費(fèi)用便宜;易于維護(hù),技術(shù)含量低。抗沖擊負(fù)荷能力較高。人工濕地不采用大量人工構(gòu)筑物和機(jī)電設(shè)備,無需曝氣、投加藥劑和回流污泥,也沒有剩余污泥產(chǎn)生,因而可大大節(jié)省投資和運(yùn)行費(fèi)用。人工濕地可作為具有良好的景觀效果。在一定條件下可產(chǎn)生諸如水產(chǎn)、綠化、野生動(dòng)物棲息、娛樂教育等效益。缺點(diǎn):占地面積大;設(shè)計(jì)和運(yùn)行參數(shù)不精確;污水處理工藝和動(dòng)力學(xué)對(duì)生物和水力復(fù)雜性缺乏理解和掌握;易受病蟲害的影響等等。出水水質(zhì)變差以后不能改善,只能重修。

表1 各種處理方法的經(jīng)濟(jì)比較

由表1中的數(shù)據(jù)可以看出:穩(wěn)定塘和人工濕地的初投資和運(yùn)行費(fèi)用是比較經(jīng)濟(jì)的。

由于高校一般占地較大,空地多,有足夠的場地來設(shè)置人工濕地的處理池。而且高校對(duì)景觀要求較高,污水量大,人工濕地在這方面也適合于高校的中水回用處理。廣州常年平均氣溫20℃～22℃,適合于植物的生長,因此在廣州的高校中使用人工濕地更具有優(yōu)越性。

2 工程實(shí)例

廣州市某高校的污水處理工藝采用A/O進(jìn)行二級(jí)處理,采用人工濕地進(jìn)行中水回用處理。人工濕地面積為2000m2?？偺幚硪?guī)模2520m3/d,總投資86.00萬元。采用多級(jí)潛流人工濕地水力負(fù)荷1.24 m3/(m2?d),BOD負(fù)荷為0.025 kgBOD5/(m2?d)。人工濕地內(nèi)鋪設(shè)生物填料,粒徑 4mm～60mm;填料總厚度900mm;每級(jí)鋪設(shè)的填料粒徑、厚度如下:圓礫石粒徑30mm～60mm,厚度250mm;中礫石粒徑15mm～30mm,厚度150mm;小礫石粒徑8mm～15mm,厚度300mm;粗沙粒徑4mm～8mm,厚度200mm。人工濕地表層種植蘆葦、香蒲、燈心草、美人蕉、水蔥等。

人工濕地的設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)詳見表2,出水水質(zhì)見表3。

表2 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)

表3 設(shè)計(jì)出水水質(zhì)

該工程投入使用之后,總的運(yùn)行情況良好。人工濕地的實(shí)際平均出水水質(zhì)見表4。

表4 實(shí)際出水水質(zhì)平均值

人工濕地的實(shí)際運(yùn)行費(fèi)約0.12元/m3。出水水質(zhì)能夠滿足設(shè)計(jì)用水水質(zhì)要求。人工濕地出水用于校園的綠化、道路澆灑和景觀水的補(bǔ)充用水,每年為學(xué)校節(jié)約水費(fèi)約100萬元,取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。人工濕地運(yùn)行后,人工濕地上種植的植物長勢良好,成為校園的小公園。

但是該工程的中水回用處理還存在一些問題:

1)由于校園雨污水分流不徹底,導(dǎo)致雨季水量較大,泥沙多,進(jìn)水處堵塞嚴(yán)重。

2)由于在中水處理設(shè)施建設(shè)好之前,就已經(jīng)完成教學(xué)樓的管道設(shè)計(jì)和施工,所以教學(xué)樓的廁所的沖洗用水并不是中水,沒有做到最大限度的利用回用中水的目的,因此處理后的中水有50%被排放了,浪費(fèi)嚴(yán)重。

3 結(jié)語

在高校的污水處理中使用人工濕地工藝具有一定經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益,能夠大大的提高高校水資源綜合利用率,節(jié)約高校的水資源,通過實(shí)際的工程的運(yùn)用也證明,人工濕地建造費(fèi)用低、運(yùn)行較穩(wěn)定、景觀效果好、運(yùn)行費(fèi)用低很適合于高校的中水回用處理。

[1]太原工業(yè)大學(xué).建筑給排水工程[M].第3版.北京:中國建筑工業(yè)出版社,1993.

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