建筑中水回用工程实例及分析

吴 昊, 谢长青, 王 聪, 张 平

(沈阳大学 建筑工程学院, 辽宁 沈阳 110044)

中国水资源日益短缺引发了人们对水源的寻求,目前的主要做法有:海水淡化;建立水库储存雨水;长距离引水,如南水北调等;污水回用.通过采取这些措施,在一定程度上缓解了水资源短缺的问题.但是,由于海水淡化、建立蓄水库、长距离引水等工程往往需要很高的基建投资和运行费用,实施起来困难较大,因而目前更多的专家将研究重点放在污水回用技术上.提高水的回用率,可以只用较少量的淡水,通过循环使用,就能满足较大的用水需求,从而极大地改变了水资源严重匮乏的现状[1].废水回用中可行的方法之一即是建筑中水回用.

1 工程概况

某小区住宅楼采用分流式排水系统,即将粪便污水单独排入市政下水道,其他生活污水由小区排水管道收集输送到中水站,作为中水原水,处理后回用于冲厕.中水站处理流程为“调节池+A/O膜生物反应器+接触池”[2],用全自动变频调速供水设备通过中水输水管网供到各用水点.

2 设计水量水质

2.1 原水水量及水质指标

原水水量及水质指标见表1.

表1 原水水量及水质指标Table 1 Water quantity and water quality index of raw water

2.2 处理后出水水质指标

处理后的出水达到国家《城市杂用水水质标准》(GB/T 18920—2002).

3 工艺流程

原水先通过机械格栅去除水中携带的悬浮物,然后汇集到调节池中进行水质、水量均衡调节,调节池中用穿孔管曝气,对污水进行充分的搅拌,防止污泥沉淀,并一定程度降解污水中的有机物质.经过均质调节后的中水由污水泵提升到缺氧池,在缺氧池中进行反硝化后生成氮气排出,缺氧池中设置一台潜水搅拌机,使污泥、水、空气充分混合.经过缺氧池的污水进入好氧池中进行生物降解,通过膜的过滤作用去除有机污染物、细菌、SS等.硝化液回流,产生的污泥由污泥泵输送至污泥池中,然后通过污泥浓缩脱水一体机脱水后外运.经处理后的中水进入接触池消毒后由变频回用泵输送到回用水点.工艺流程如图1所示.

图1建筑中水回用工程工艺流程图Fig.1 Process flow diagram of a reclaimed water system for buildings

4 处理工艺方案的确定

原水为小区中建筑的杂排水,水质相对较好.为出水水质达到中水回用要求,确定整体处理流程为“调节池+A/O膜生物反应器+接触池”.该流程的主要处理构筑物A/O膜生物反应器作为一种新型的污水处理工艺,是传统活性污泥法和膜分离技术的有机结合.

A/O工艺的前部缺氧段可以将有机物水解,利于后续好氧段更好地对难降解有机物进行分解,系统的硝化效率较高,具高效脱氮的功能.该工艺在高容积负荷下,具有水力停留时间短,MBR流程较传统系统简单,占地面积小的优点.在微滤膜过滤下,分离效果远优于传统沉淀池等处理单元,出水水质良好,悬浮物少和浊度低,一般低污染废水处理后,可直接作为中水用水使用.微滤膜可拦除大部分细菌等微生物,减少消毒药剂添加量及获得安全的回用水,能耗低,操作运转费用低,与传统活性污泥法相比,该法产生的污泥量可以减少50%以上.

4.1 曝气调节池

生活污水经过小区管网汇集进入曝气调节池,不同的时间段内,生活污水排放的水量、水质不同.为保证后续设备的连续稳定的运行,本方案设计一座曝气调节池来贮存污水和均匀水质.为防止调节池中污泥沉积,在调节池中设置两台水下曝气机,对污水进行搅拌,以达到污水均质的目的.曝气调节池设立事故紧急排放口一处,污水提升泵2台(1用1备,自动切换),污水泵液位控制器2套,检修爬梯等基本配套设施[3].

4.2 A/O膜生物反应器

缺氧池回流的硝化液在缺氧池内进行反硝化反应后生成氮气排出,回流比200%,在缺氧池内设搅拌机一台,进行充分的混合.在膜生物反应器内,污水中的有机物被活性污泥所降解,然后通过设置的膜组件进行固液分离.通过与膜组件连接的真空泵,可得到处理水.

中空纤维膜组件分离过滤孔的孔径为0.4 μm,是悬浮固体、胶体、细菌等的有效屏障,出水水质好,可靠性高、稳定性强.中空纤维膜丝较细,有较好的柔韧性,能保持较长的寿命.即使有膜丝破损的现象发生,由于膜丝内径仅为270 μm,可被污泥迅速阻住,对处理水质完全没有影响[4].

由于膜生物反应器采用的是生物处理技术,因此温度对反应的降解速率有着很大的影响.一般活性污泥的呼吸活性具有在水温20～30 ℃的范围内达到最大值的倾向,如果水温下降,净化功能一般要降低.因此要想在冬季保持处理系统的净化功能,必须通过升温的方法来维持池内活性污泥的活性[5].

4.3 污泥池

膜生物反应槽中的剩余污泥经污泥泵输入污泥池,剩余污泥在经污泥浓缩脱水一体机后外运.

4.4 接触池

污水经过前段工艺处理后,水质改善,细菌含量也大幅度减少,但其绝对值仍很可观,并有存在病原菌的可能.因此,中水回用前应进行消毒.消毒剂采用漂粉精或次氯酸钠,投加量为10～15 mg/L.接触池HRT为1.0 h,做成隔板式的,同时将用于收集处理好的中水,作为变频供水设备的水源.

5 主要处理单元设计参数

5.1 构筑物

(1) 格栅井.格栅井尺寸(长×宽×深)1 000 mm×900 mm×1 700 mm,格栅选用机械格栅2台(1用1备).

(2) 曝气调节池.曝气调节池设立事故紧急排放口一处,污水提升泵2台(1用1备,自动切换),污水泵液位控制器2套,检修爬梯等基本配套设施.曝气调节池尺寸(长×宽×深)1 250 mm×1 400 mm×5 500 mm,材质为地埋式钢筋混凝土结构,水力停留时间5 h.

(3) 缺氧池.回流的硝化液在缺氧池内进行反硝化反应后生成氮气排出,回流比为200%.在缺氧池内设搅拌机1台,水力停留时间5 h.反应池外形尺寸(长×宽×高)8 000 mm×8 000 mm×4 000 mm,材质为钢筋混凝土结构.内设搅拌器的功率为1.8 kW,数量1台,直径400 mm.

(4) 膜生物反应槽.水力停留时间6 h,外形尺寸(长×宽×高)10 000 mm×20 000 mm×4 000 mm,数量1座,材质为钢筋混凝土结构.要求池内温度不宜低于12 ℃.中空纤维膜组件膜类型为外压式中空纤维膜,膜材质为聚乙烯,标称孔径0.4 μm,膜丝内径270 μm,排列方式6组×30支,中空纤维膜透过流量为15 L/(m2·h),每天运转18 h,设计流量3 000 m3/d,需要膜组件9 600 m2.

(5)污泥池.外形尺寸(长×宽×高)6 000 mm×4 000 mm×4 000 mm,数量1座,材质为钢筋混凝土结构.

(6)接触池.接触池数量1座,尺寸(长×宽×深)5 000 mm×7 000 mm×4 000 mm,HRT=1.0 h,做成隔板式,材质为钢筋混凝土结构.

5.2 水处理设备

水处理设备参数见表2.

表2 水处理设备参数一览表Table 2 A parameter list of water treatment equipments

6 结 语

随着水资源的日益匮乏,处理水回用既可以保护环境,又可以节约用水,使得废水处理回用率得以大大提高.采用“调节池+A/O膜生物反应器+接触池”处理生活废水的工艺流程[6],该流程具有运行稳定,占地面积小,污水处理的效果较好,达到了中水回用的水质要求[7].本流程可以作为建筑中水回用的首选流程.

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