李 雷

(大同市二院建筑設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司,山西 大同 037006)

1 概述

水是人類(lèi)賴(lài)以生存的基礎(chǔ)，同時(shí)也是人類(lèi)社會(huì)發(fā)展過(guò)程中無(wú)法被替代的一種資源。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的過(guò)程中，我們對(duì)于水資源會(huì)產(chǎn)生更大的依賴(lài)。由于地球上的水資源數(shù)量有限，而隨著人口不斷增長(zhǎng)以及經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，人們對(duì)于水資源需求數(shù)量逐漸增多。在社會(huì)工業(yè)化發(fā)展過(guò)程中，水資源也受到了嚴(yán)重的污染，導(dǎo)致水資源短缺問(wèn)題日益嚴(yán)重，一些地區(qū)甚至出現(xiàn)了非常嚴(yán)重的水資源危機(jī)問(wèn)題。對(duì)于社會(huì)和諧、可持續(xù)發(fā)展極為不利。

中水回用能夠進(jìn)一步改善水資源利用效率，可以達(dá)到節(jié)約水資源的目標(biāo)，能夠在一定程度上解決水資源短缺的問(wèn)題。從學(xué)者李向陽(yáng)的研究結(jié)果來(lái)看，依照居民區(qū)所述的類(lèi)別差異加以分析與歸類(lèi)，設(shè)計(jì)合理的中水回用系統(tǒng)，能夠得到非常顯著的節(jié)水效果，其中針對(duì)事業(yè)單位所設(shè)計(jì)的中水回用系統(tǒng)，能夠節(jié)約40%左右的水資源。而針對(duì)居民小區(qū)所設(shè)計(jì)的中水回用系統(tǒng)，能夠節(jié)約30%左右的水資源?？梢?jiàn)，通過(guò)設(shè)置中水回用系統(tǒng)，能夠達(dá)到有效節(jié)約水資源的目標(biāo)。

另外，小區(qū)中的中水回用系統(tǒng)，能夠更加充分的利用建筑排水以及小區(qū)生活污水等，確保中水回用系統(tǒng)水源的穩(wěn)定性，不僅能夠有效的節(jié)省中水回用系統(tǒng)基建投資，同時(shí)還能顯著的減少供水成本。在小區(qū)之中建設(shè)中水回用系統(tǒng)，能夠有效減少小區(qū)污水對(duì)水環(huán)境帶來(lái)的污染，確保水系統(tǒng)循環(huán)更加健康，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益以及環(huán)境效益。

2 中水回用處理工藝分析

在中水回用系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，中水回用處理工藝的選用是否恰當(dāng)，將會(huì)直接的影響到中水回用系統(tǒng)處理效果以及系統(tǒng)運(yùn)行狀況。在選擇中水回用處理工藝的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)按照不同原水?dāng)?shù)量、水質(zhì)情況等，明確中水處理的使用對(duì)象，在此基礎(chǔ)上依照不同處理工藝自身特點(diǎn)，選用適宜的中水處理工藝。

2.1 以生物接觸為主的中水處理工藝

生物接觸氧化處理方法在20世紀(jì)70年代初期開(kāi)始在日本使用，并逐步得以推廣。針對(duì)優(yōu)質(zhì)雜排水進(jìn)行處理的過(guò)程中，此方法的應(yīng)用非常廣泛，同時(shí)國(guó)內(nèi)生物接觸氧化處理方法的應(yīng)用也是最廣泛的。例如，我國(guó)新世紀(jì)飯店以及北方交大所設(shè)計(jì)的中水回用系統(tǒng)之中，均是采用生物接觸氧化處理工藝對(duì)中水進(jìn)行處理。因?yàn)樯锝佑|氧化處理方法屬于活性污泥處理方法以及生物濾池綜合應(yīng)用的一種方法，因此，其擁有更大的處理優(yōu)勢(shì)。生物接觸氧化方法擁有不同的中水處理功能，不僅可以對(duì)中水中包含的有機(jī)物質(zhì)加以有效去除，同時(shí)也能夠用在一些中水深度處理系統(tǒng)之中，可以有效的去除中水中氮、磷等物質(zhì)。不過(guò)，采用生物接觸氧化處理方法時(shí)，氧化池容易發(fā)生曝氣問(wèn)題，加上布水有時(shí)不均勻，極易導(dǎo)致一些死角出現(xiàn)，較難清理，填料的過(guò)程中易發(fā)生堵塞問(wèn)題。

2.2 以物化—膜分離為主的中水處理工藝

當(dāng)應(yīng)用膜分離技術(shù)進(jìn)行中水處理過(guò)程中，需要設(shè)置預(yù)處理流程，這樣能夠確保中水回用系統(tǒng)的進(jìn)水水質(zhì)達(dá)到要求。另外，也需要制定便于實(shí)際操作的具體技術(shù)方案，從而確保膜組件在清理的過(guò)程中更加便捷。目前，我國(guó)膜技術(shù)得到了快速發(fā)展，在膜分離技術(shù)的應(yīng)用中，以膜生物反應(yīng)器為主的中水回用系統(tǒng)逐漸得到推廣應(yīng)用，相應(yīng)的處理設(shè)備也得以革新與發(fā)展，未來(lái)的應(yīng)用前景非常廣闊。

除了以上中水處理工藝之外，還有非常多的中水處理工藝，例如CASS處理工藝、曝氣生物濾池處理工藝等等，這些中水處理工藝在中水回用系統(tǒng)之中同樣得以應(yīng)用，同時(shí)也收到了較為良好的效果。未來(lái)中水回用系統(tǒng)也必定向著多元化方向發(fā)展，各種新技術(shù)以及新材料的應(yīng)用，也不斷的改善中水回用系統(tǒng)處理效果。所以，就現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用情況來(lái)看，進(jìn)行中水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)制定不同的方案，通過(guò)全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比對(duì)，選擇出最優(yōu)方案。

3 小區(qū)中水回用系統(tǒng)優(yōu)化方案

3.1 基本參數(shù)

此次設(shè)計(jì)中水回收系統(tǒng)以建筑小區(qū)作為實(shí)例，小區(qū)中一共包含有約300戶(hù)居民，總?cè)丝跀?shù)量約為1 000人，小區(qū)的建筑面積為26 000 m2，其中綠化面積為6 500 m2。小區(qū)中建筑排水?dāng)?shù)量依據(jù)最高給水?dāng)?shù)量的90%進(jìn)行計(jì)算，將小區(qū)中的生活污水當(dāng)成是水源，該小區(qū)單日最多能夠獲得原水?dāng)?shù)量約為QY=120 m3/d。設(shè)計(jì)的中水回用系統(tǒng)全天候不停運(yùn)轉(zhuǎn)，系統(tǒng)日處理原水?dāng)?shù)量約為134 m3/d。中水回用系統(tǒng)之中調(diào)節(jié)池以及中水池的有效容積分別是53 m3,33 m3。此次設(shè)計(jì)中水回用系統(tǒng)的回用水用于小區(qū)綠化灌溉以及沖廁用水等。

3.2 中水回用系統(tǒng)工藝方案對(duì)比分析

1)方案1。采用生物接觸氧化處理工藝，具體流程如圖1所示。

該中水處理工藝為傳統(tǒng)的處理工藝，其應(yīng)用范圍相對(duì)廣泛，而且技術(shù)較為成熟。在該系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)節(jié)，會(huì)產(chǎn)生大量污泥，這些污染物應(yīng)當(dāng)進(jìn)行脫水處理以及干燥處理，然后將處理后的污染物送至垃圾場(chǎng)進(jìn)行填埋。

2)方案2。采用膜生物反應(yīng)器處理工藝，具體流程如圖2所示。

該中水處理工藝為全新的處理工藝，在該系統(tǒng)之中更加有利于進(jìn)行中水處理的控制工作，而且系統(tǒng)的維護(hù)工作相對(duì)簡(jiǎn)單，處理得到的水質(zhì)相對(duì)優(yōu)良。不過(guò)，由于該中水回用系統(tǒng)之中會(huì)使用膜材料，因此將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的投資成本有所增加。

3.3 不同方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比

1)不同方案投資估算。

依照《給排水概預(yù)算與經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)手冊(cè)》，同時(shí)參考以往建設(shè)完成的工程具體統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)上述兩種方案的投資估算加以分析。

方案1的投資估算情況如表1所示。

表1 方案1投資估算表

方案2的投資估算情況如表2所示。

表2 方案2投資估算表

2)不同方案運(yùn)行成本估算。

在所設(shè)計(jì)的中水回用系統(tǒng)之中，運(yùn)行成本包含有電力成本、藥劑成本、設(shè)備維修成本、設(shè)備折舊成本以及人工成本等等。其中設(shè)備的維修成本依照設(shè)備總價(jià)的5%進(jìn)行計(jì)算，設(shè)備的折舊成本依照15年進(jìn)行計(jì)算，管道網(wǎng)絡(luò)以及基礎(chǔ)建設(shè)設(shè)施的折舊年限依照30年進(jìn)行計(jì)算。

方案1的運(yùn)行成本如表3所示。

表3 方案1運(yùn)行成本

方案2的運(yùn)行成本如表4所示。

表4 方案2運(yùn)行成本

3.4 結(jié)果分析

為了便于分析，將上述各個(gè)計(jì)算數(shù)據(jù)整理到表5之中。

表5 不同方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比數(shù)據(jù)

從上述分析結(jié)果能夠看出，相對(duì)于方案2來(lái)說(shuō)，方案1更加的合理。方案1中總的投資費(fèi)用要較方案2少，而且方案1所設(shè)計(jì)的中水回用系統(tǒng)的運(yùn)行成本也較方案2低。正是由于接觸氧化處理方法所需的成本相對(duì)較低，才使得該處理方式得以廣泛的應(yīng)用。

另外，有中水回用系統(tǒng)處理之后的水主要是用于小區(qū)綠化灌溉以及沖廁使用，因此，即使采用方案1處理之后的原水水質(zhì)一般，同樣能夠達(dá)到使用要求。

未來(lái)膜技術(shù)定會(huì)不斷革新與發(fā)展，而生物接觸氧化處理工藝所擁有的成本優(yōu)勢(shì)也會(huì)隨之減小。同時(shí)，采用膜生物反應(yīng)器進(jìn)行原水的處理，能夠確保處理之后水體的水質(zhì)更加優(yōu)良，可以更好的滿(mǎn)足用戶(hù)需求。在膜技術(shù)發(fā)展的過(guò)程中，處理設(shè)備的成本也定會(huì)逐漸減少，這樣便能夠確保系統(tǒng)建設(shè)資金有效減少，而且系統(tǒng)運(yùn)行成本也會(huì)隨之降低，到那時(shí)，膜生物反應(yīng)處理系統(tǒng)將會(huì)擁有更大的優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)語(yǔ)

在小區(qū)中水回用系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)程中，依照不同的原水?dāng)?shù)量、水質(zhì)情況以及用水對(duì)象，所采用的處理工藝也存在差異。在設(shè)計(jì)中水回用系統(tǒng)的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)首先考慮中水回用系統(tǒng)總投資成本以及系統(tǒng)運(yùn)行成本，然后再結(jié)合不同的用水對(duì)象，考慮處理后水體的水質(zhì)情況，經(jīng)過(guò)不同方案對(duì)比分析，選擇經(jīng)濟(jì)合理的中水回用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。