馬耀華

(棗莊學(xué)院生命科學(xué)系,山東棗莊 277160)

棗莊學(xué)院高效污水處理與中水回用工藝設(shè)計(jì)方案

馬耀華

(棗莊學(xué)院生命科學(xué)系,山東棗莊 277160)

為減輕棗莊學(xué)院的給排水壓力、節(jié)約水資源,在分析實(shí)施中水回用的必要性和可行性的基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)各種中水處理工藝比較后選擇適合學(xué)院的工藝流程,對(duì)此進(jìn)效益分析,設(shè)計(jì)預(yù)算表明:中水回收系統(tǒng)將給學(xué)校節(jié)約水電資源與創(chuàng)造良好的生態(tài)環(huán)境效益,帶來(lái)約1000m3/d的回用水和長(zhǎng)期的電力節(jié)約.

中水回用;人工生態(tài)濕地;中水處理工藝;人工景觀湖＊

棗莊市屬于淡水資源缺乏地區(qū),采用中水回用技術(shù)既能節(jié)約淡水資源,又能使污水無(wú)害化,是防治水污染的重要途徑.也是保持城市水體健康循環(huán)和有效利用的重要措施[1].棗莊學(xué)院是一個(gè)集生活住宅、實(shí)驗(yàn)研究的的小區(qū),是一種相對(duì)獨(dú)立的區(qū)域,師生、商業(yè)及后勤人員近1.5萬(wàn)人,是棗莊的用水大戶,且由于其地理位置位于棗莊北郊,排水系統(tǒng)不在城市市政管網(wǎng)覆蓋范圍之內(nèi),生活、實(shí)驗(yàn)污水直接排放于河流中,不僅造成淡水的擴(kuò)大污染和富營(yíng)養(yǎng)化,而且存在嚴(yán)重的淡水資源浪費(fèi),故設(shè)置獨(dú)立的污水處理設(shè)施很有必要.采用中水回收工藝使學(xué)院的生活污水得到處理并使水資源得到最大限度的利用,節(jié)約水資源.

1.中水回收技術(shù)工藝概述

1.1 中水處理方法

小區(qū)中水處理方法主要分為3大類,即:物理法、生化法和化學(xué)法[2].中水處理流程一般包括3部分:預(yù)處理、主處理和后處理[3].預(yù)處理包括格柵、調(diào)節(jié)池、毛發(fā)過(guò)濾器;主處理分別為絮凝沉淀或氣浮、生物處理、膜分離及土地處理等;后處理包括過(guò)濾、消毒等.以下對(duì)常用中水回用處理方法做一簡(jiǎn)介:

(1)生化方法處理的流程中,通過(guò)微生物生命活動(dòng)去除污水中的有機(jī)物,如生物濾池、SBR、氧化溝、生物接觸氧化和膜生物反應(yīng)器等處理技術(shù);

(2)物理方法處理流程中,以物理作用去除污水中的懸浮物,如格柵、篩網(wǎng)、過(guò)濾、沉淀、超濾等處理技術(shù);

(3)化學(xué)方法處理流程中,以化學(xué)作用去除污水中的有機(jī)物、病毒和微生物,如氣浮、吸附、消毒等處理技術(shù).

1.2 常見中水處理工藝

小區(qū)中水回收根據(jù)具體情況有以下幾種工藝流程:

(1)以物理化學(xué)法(物化法)為主的處理工藝[4]典型流程為:

原水→格柵→調(diào)節(jié)池→物化處理→消毒→出水

物化處理部分主要由混凝氣浮、混凝沉淀、膜過(guò)濾、活性炭吸附等組成.

(2)以生化法為主的工藝典型工藝為:主處理段主要采用生物接觸氧化、SBR[5]及其改進(jìn)型、氧化溝、生物濾池等處理技術(shù);后處理段主要由過(guò)濾、消毒等處理技術(shù)組成.

(3)以M BR為主的處理工藝典型工藝[6]為:

原水→格柵→調(diào)節(jié)池→M BR→出水

(4)CA SS工藝[7](CA SS,Cyclic Activated Sludge System),是在SBR的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,即在SBR的進(jìn)水端增加了一個(gè)生物選擇器,實(shí)現(xiàn)了連續(xù)進(jìn)水,間歇排水.生物選擇器的設(shè)置,可以有效地抑制絲狀菌的生長(zhǎng)和繁殖,克服污泥膨脹,提高系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性.

(5)以人工濕地為主的處理工藝[8]典型流程為:

原水→調(diào)節(jié)池→混凝沉淀池→潛流濕地→消毒→濕地景觀→回用

此處理工藝的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)水質(zhì)水量的沖擊負(fù)荷的適應(yīng)能力強(qiáng),可在間歇運(yùn)行條件下工作;能夠去除污水中的氮、磷等導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的物質(zhì);運(yùn)行費(fèi)用低;可把污水處理和環(huán)境美化結(jié)合在一起.棗莊學(xué)院有大面積的綠化地,可把部分綠化地改建為潛流濕地.結(jié)合學(xué)院的具體地理位置,學(xué)院中水回收系統(tǒng)應(yīng)采用人工濕地為主的處理工藝,這樣不僅會(huì)收到良好的經(jīng)濟(jì)效益,且會(huì)形成友好的生態(tài)環(huán)境.該方法應(yīng)該在校園給排水工程中得到重視.

2 學(xué)院中水回用系統(tǒng)的相關(guān)界定

2.1 水量與水質(zhì)

根據(jù)對(duì)學(xué)校的實(shí)際調(diào)查和學(xué)校有關(guān)部門提供的數(shù)據(jù),可回收原水的水Q1可按公式(1)計(jì)算[9]

式中:α為最高日給水量折算成平均日給水量的折減系數(shù),取0.8;β為建筑物按給水量計(jì)算排水量的折減系數(shù),取0.85;b為建筑物分項(xiàng)給水百分?jǐn)?shù),取0.8.Qd為最高日用水量:Qd=m qd[m為人數(shù);qd為最高日生活用水定額,取400L/(人·d)],經(jīng)過(guò)計(jì)算,宿舍區(qū)和教學(xué)區(qū)可收集的總原水量為816m3/d.經(jīng)計(jì)算后得到中水處理水量可設(shè)計(jì)為1000m3/d.

實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)資料表明,學(xué)院總體污水水質(zhì)情況:ρ(BOD5)200～300m g/L,ρ(CODCr)300～400m g/L,ρ(SS)200～300m g/L,pH=8,色度為150.根據(jù)我國(guó)對(duì)于生活雜用水(廁所便器沖洗、城市綠化、洗車沖洗等)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求[10],并參考美國(guó)制訂的《水回用建議指導(dǎo)書》、《市政雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》和日本的《城市生活用水中水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于此類再生回用水的水質(zhì)要求,一般要求小區(qū)生活污水經(jīng)過(guò)二級(jí)強(qiáng)化處理并消毒后,使回用水水質(zhì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)[11～12],即ρ(CODCr)≤150m g/L,ρ(BOD5)≤60m g/L,ρ(SS)≤200m g/L,pH 6～9,色度50～80,總大腸菌群500個(gè)/L.可滿足對(duì)于學(xué)院生活污水的一般回用要求.

2.2 回收的二次水源與中水供給對(duì)象的界定

我院北校區(qū)由行政樓、教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)樓、學(xué)生公寓樓、學(xué)生澡堂等組成.公寓樓的盥洗用水、教學(xué)樓用水、食堂用水、澡堂用水屬于優(yōu)質(zhì)雜排水,是較優(yōu)的中水水源,這些回收點(diǎn)都相對(duì)集中,便于收集,且收集量也較大,通過(guò)預(yù)處理可全部收集作為中水水源.實(shí)驗(yàn)用水組成情況較復(fù)雜,用量較少,處理成本高,也不考慮回收.根據(jù)學(xué)院的功能特點(diǎn),學(xué)院生活污水回用方向,主要應(yīng)該是廁所沖洗水、園林灌溉、建筑施工、車輛沖洗水、非接觸風(fēng)景景觀用水等.

4.1 學(xué)院中水回收設(shè)計(jì)的地理優(yōu)勢(shì)

我院位于棗莊北郊,北緯34°53′,東經(jīng):117°31′.地勢(shì)西北高而東南較低,中水水源集中在北部住宅生活區(qū),綠化地集中在的南部,可把部分綠化地改建為潛流濕地,另一處地勢(shì)較低方位設(shè)置景觀濕地等,可為中水回收節(jié)約動(dòng)力資源.

3 處理工藝流程設(shè)計(jì)、主要構(gòu)筑物及設(shè)備

3.1 工藝流程

學(xué)院處理廢水應(yīng)選擇處理效果穩(wěn)定、產(chǎn)泥少、節(jié)能的處理方法.因此建議采用“小集中系統(tǒng)方案”:以功能分區(qū)為基礎(chǔ),依據(jù)各分區(qū)的水量、水質(zhì)特點(diǎn),全校范圍內(nèi)設(shè)置2～3個(gè)中水站.在收集中水方面各處理站分別具有各自的中水收集管網(wǎng),處理工藝根據(jù)不同的水質(zhì)而定.在中水供給方面,多個(gè)中水站采用一個(gè)供水管網(wǎng),管網(wǎng)為環(huán)狀網(wǎng)以提高供水可靠性.

根據(jù)學(xué)院的具體情況,選擇以人工濕地為主的處理工藝流程:

原水→調(diào)節(jié)池→混凝沉淀池→潛流濕地→消毒→濕地景觀→回用

具體設(shè)計(jì)示意圖見下圖:

1:調(diào)節(jié)池;2:混凝沉淀池;3:潛流濕地;4:景觀濕地;5:回用系統(tǒng)

3.2 工藝說(shuō)明

原污水經(jīng)化糞池處理后,通過(guò)集水管道順地勢(shì)匯聚到調(diào)節(jié)池,調(diào)節(jié)水量水質(zhì),減少后續(xù)處理帶來(lái)的負(fù)荷沖擊,之后將水排入沉淀池,利用微生物絮凝劑除去污水中的SS、膠體物質(zhì)和部分有機(jī)污染物,避免了潛流人工濕地的堵塞并降低了濕地的負(fù)荷;通過(guò)潛流人工濕地的截流、土壤微生物分解和植物的吸收等共同作用,去除了污水中的懸浮物、有機(jī)污染物和氮、磷等導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的污染物.經(jīng)消毒去除病毒和細(xì)菌的水進(jìn)入景觀湖或小溪,這樣既可以作為生活污水處理的工程,也是美化校園、改善生態(tài)環(huán)境的工程.在景觀湖滯留一段時(shí)間后通過(guò)回流水管道分配于各回用單位.

3.3 主要構(gòu)筑物及設(shè)備

表1 主要構(gòu)筑物Table1 Mainreactors

主要設(shè)備:(每個(gè)處理單元配置設(shè)備)污泥泵1臺(tái);半軟性填料;二氧化氯發(fā)生器1臺(tái);

4 效益分析

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

與傳統(tǒng)的中水處理相比,為我院設(shè)計(jì)的人工生態(tài)濕地與人工景觀湖結(jié)合的處理方法,具有投資省,運(yùn)行成本低、占地少、對(duì)周圍環(huán)境無(wú)任何不良干擾,實(shí)現(xiàn)零污染等優(yōu)點(diǎn).根據(jù)實(shí)際調(diào)查可知:運(yùn)行費(fèi)用主要是電耗、消毒藥劑費(fèi)及設(shè)備的折舊維修費(fèi)用,處理廢水的運(yùn)行費(fèi)用約0.4元/m3,按中水回收量1000m3/d計(jì),可節(jié)約2400元/d(1000 t×2.4元),年節(jié)約72萬(wàn)元.因此,應(yīng)用本工藝處理校園污水是一種較為經(jīng)濟(jì)有效的方法.

4.2 環(huán)境效益

中水作為校園的第二水源,每天可節(jié)約1000m3淡水,大大地減輕地下供水壓力,在節(jié)約城市淡水資源方面起到了很好的帶頭作用,人工景觀湖和人工濕地的建立,可以美化校園、改善生態(tài)環(huán)境,具有明顯的環(huán)境效益.

5 結(jié)論

在水資源日益緊缺的今天,將處理后的水回用于綠化、澆灑道路、沖洗車輛、沖洗廁所以及設(shè)置景觀濕地,其應(yīng)用前景廣闊.通過(guò)采用人工濕地的方法建立的中水回收方案將使我院的生活污水排放后就近收集,就近利用,減少了地下淡水的使用量,節(jié)約投資,穩(wěn)定可靠.開辟這類非傳統(tǒng)水源,一方面可實(shí)現(xiàn)污水資源化,其次可改善校園區(qū)域的大氣環(huán)境,為學(xué)院建成綠色校園奠定基礎(chǔ).

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[10]GB/T18920-2002,生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[11]GB3838-88,地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].

[12]GB8978-96,污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)[S].

X703

A

1004-7077(2010)02-0113-04

2009-01-09

馬耀華(1979-),男,陜西綏德人,山東棗莊學(xué)院講師,主要從事污水處理和微生物修復(fù)方面的研究.

[責(zé)任編輯:胡勤忠]