污水回用系统水质模型探讨

尹 军,吴晓燕 (吉林建筑工程学院,水污染控制与资源化利用吉林省重点实验室,吉林 长春 130021)

污水回用系统水质模型探讨

尹 军*,吴晓燕 (吉林建筑工程学院,水污染控制与资源化利用吉林省重点实验室,吉林 长春 130021)

在分别对部分污水回用系统和全部污水回用系统进行稳定状态条件下的理论分析基础上,建立了相应水质数学模型,据此推论出当污水处理设施去除率E一定时处理水质与循环次数的数学关系,证明了在回用状态下E与其他各项参数的相互关系,进而求得了无限循环处理时的处理水质表达式,并对水质模型各相关参数特性进行了分析讨论.

污水回用系统；去除率；水质

Abstract：When the removal efficiency(E) was fixed in sewage treatment facilities, the mathematic relations between water quality and cycle index were calculated based upon the theoretical analysis to partial treated wastewater reuse system and all treated wastewater reuse system under their stable state. Water quality was related to every parameter in those imitated system, and the expression of the water quality at endless loop was gained too, the end part was the analysis for the changing parameter.

Key words：wastewater reuse system；removal efficiency；water quality

近年来,随着经济社会的发展和科学技术水平的提高,污水回用系统在很多地区推广应用[1].如何更好地回收和利用被称为“城市第二水源”的城市污水,已成为广大环境工作者关注的热点问题[2].

对于污水回用系统,无论采用何种技术方法,一般都需要对使用后的污水进行循环处理[3-4],分析探讨这一过程的水质变化[4-5],对于进一步提高污水回用方面的理论研究和技术水平有重要的现实意义.

1 部分回用系统水质模式

污水回用系统通常分为部分回用和全部回用两种情况[6],部分回用系统的基本流程如图1所示.

根据该物料平衡关系图,当整个污水回用系统处于稳定运行状态时,Q、M、N和K均为常数.此时,如污水处理设施对某种污染物质的去除率E为常数,则回用水的某种污染物浓度将只随循环处理次数发生变化.

图1 部分回用系统基本流程Fig.1 The schema chart of the partial treated wastewater reuse system

2 全部回用系统水质模式

污水全部回用系统基本处理流程,如图2所示.

图2 全部回用系统基本流程Fig.2 The schema chart of the all treated wastewater reuse system

设图与式中的各符号含义与部分回用系统相同,根据该物料平衡关系图,在整个污水回用

系统处于稳定运行条件下,

3 讨论

.由此可知,在该情况下n次循环后的出水污染物浓度将比循环处理次数为1时的回用水污染物浓度C1大(图3).

图3 当MN≤,E为定值时,n次循环出水水质随K值变化Fig.3 The effluent quality with changing K after endless loop at MN≤and E fixed

② 若M＞N,Cn′的大小不定,由于存在Cn′=0的点(最小值点),此时可得N=ME;将其代入Cn后得Cn=M(1−E)=C1,说明在这种条件下, 经过n次循环后的出水污染物浓度变化为先降后, 但也始终比循环处理次数为1时的回用水污染物浓度C1大(图4);

图4 当M＞N,E为定值时,n次循环出水水质随K值变化Fig.4 The effluent quality with changing K after endless loop at M＞N and E fixed

图5 当M＞N,K为定值时,n次循环出水水质随E值变化Fig.5 The effluent quality with changing E after endless loop at M＞N and K fixed

图6 当MN≤,K为定值时,n次循环出水水质随E值变化Fig.6 The effluent quality with changing E after endless loop at M≤N and K fixed

图7 当M＞N, E为定值时,CnC1随K值变化Fig.7 TheCnC1with changing K after endless loop at M＞N and E fixed

图8 当N＞M,E为定值时,CnC1随K值变化Fig.8 TheCnC1with changing K after endless loop at M＞N and E fixed

图9 当K为定值,CnC1随E值变化Fig.9 TheCnC1with changing E after endless loop at K fixed

4 结论

4.1理论分析表明,污水回用一般都会使系统的出水污染物浓度增加,但当回用水后所增加的污染物浓度小于来自污水回用系统之外的污染物浓度,且循环比为一定时,通过提高去除率,可使出水水质保持不变或者更好.

4.2当NME=,且回用水所增加的污染物浓度小于来自污水回用系统之外的污染物浓度时,无论循环比为多少,理论上n次循环后出水的水质都与第一次循环时相同.

4.3理论分析表明,降低污染物的排放量,对污水的处理和循环利用都将产生较大影响.

[1] 尹 军,陈 雷,王鹤立.城市污水的资源再生及热能回收利用[M]. 北京:化学工业出版社, 2004.

[2] 吴丽梅,吴峙山,栗文辉.城市污水回用系统费用-效能分析 [J].城市环境与城市生态, 1992,5(3):11-15.

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[5] Adewumi J R, Ilemobade A A, Ilemobade A A. Planning model for wastewater reuse system in South Africa [J]. American Society of Civil Engineers, 2008:104-116.

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[7] 张自杰.排水工程 [M]. 北京:中国建筑工业出版社, 1996.

Study on the water quality model in wastewater reuse system.

YIN Jun*, WU Xiao-yan (Jilin Province Key Laboratory of Water Pollution Control and Resources Reuse, Jilin Architectural and Civil Engineering Institute, Changchun 130021, China). China Environmental Science, 2010,30(5)：639～643

X703

A

1000-6923(2010)05-0639-05

尹 军(1954-),男,吉林省吉林市人,教授,主要从事水污染控制与水质安全保障技术研究.发表论文200余篇.

2009-10-05

国家水体污染控制与治理科技重大专项(2008ZX07207-005-05)

* 责任作者, 教授, hitjunyin@163.com