枣庄学院高效污水处理与中水回用工艺设计方案

2010-10-23马耀华

枣庄学院学报 2010年2期

关键词：中水枣庄处理工艺

马耀华

(枣庄学院生命科学系,山东枣庄 277160)

枣庄学院高效污水处理与中水回用工艺设计方案

马耀华

(枣庄学院生命科学系,山东枣庄 277160)

为减轻枣庄学院的给排水压力、节约水资源,在分析实施中水回用的必要性和可行性的基础上,通过对各种中水处理工艺比较后选择适合学院的工艺流程,对此进效益分析,设计预算表明:中水回收系统将给学校节约水电资源与创造良好的生态环境效益,带来约1000m3/d的回用水和长期的电力节约.

中水回用;人工生态湿地;中水处理工艺;人工景观湖＊

枣庄市属于淡水资源缺乏地区,采用中水回用技术既能节约淡水资源,又能使污水无害化,是防治水污染的重要途径.也是保持城市水体健康循环和有效利用的重要措施[1].枣庄学院是一个集生活住宅、实验研究的的小区,是一种相对独立的区域,师生、商业及后勤人员近1.5万人,是枣庄的用水大户,且由于其地理位置位于枣庄北郊,排水系统不在城市市政管网覆盖范围之内,生活、实验污水直接排放于河流中,不仅造成淡水的扩大污染和富营养化,而且存在严重的淡水资源浪费,故设置独立的污水处理设施很有必要.采用中水回收工艺使学院的生活污水得到处理并使水资源得到最大限度的利用,节约水资源.

1.中水回收技术工艺概述

1.1 中水处理方法

小区中水处理方法主要分为3大类,即:物理法、生化法和化学法[2].中水处理流程一般包括3部分:预处理、主处理和后处理[3].预处理包括格栅、调节池、毛发过滤器;主处理分别为絮凝沉淀或气浮、生物处理、膜分离及土地处理等;后处理包括过滤、消毒等.以下对常用中水回用处理方法做一简介:

(1)生化方法处理的流程中,通过微生物生命活动去除污水中的有机物,如生物滤池、SBR、氧化沟、生物接触氧化和膜生物反应器等处理技术;

(2)物理方法处理流程中,以物理作用去除污水中的悬浮物,如格栅、筛网、过滤、沉淀、超滤等处理技术;

(3)化学方法处理流程中,以化学作用去除污水中的有机物、病毒和微生物,如气浮、吸附、消毒等处理技术.

1.2 常见中水处理工艺

小区中水回收根据具体情况有以下几种工艺流程:

(1)以物理化学法(物化法)为主的处理工艺[4]典型流程为:

原水→格栅→调节池→物化处理→消毒→出水

物化处理部分主要由混凝气浮、混凝沉淀、膜过滤、活性炭吸附等组成.

(2)以生化法为主的工艺典型工艺为:主处理段主要采用生物接触氧化、SBR[5]及其改进型、氧化沟、生物滤池等处理技术;后处理段主要由过滤、消毒等处理技术组成.

(3)以M BR为主的处理工艺典型工艺[6]为:

原水→格栅→调节池→M BR→出水

(4)CA SS工艺[7](CA SS,Cyclic Activated Sludge System),是在SBR的基础上发展起来的,即在SBR的进水端增加了一个生物选择器,实现了连续进水,间歇排水.生物选择器的设置,可以有效地抑制丝状菌的生长和繁殖,克服污泥膨胀,提高系统的运行稳定性.

(5)以人工湿地为主的处理工艺[8]典型流程为:

原水→调节池→混凝沉淀池→潜流湿地→消毒→湿地景观→回用

此处理工艺的优点是对水质水量的冲击负荷的适应能力强,可在间歇运行条件下工作;能够去除污水中的氮、磷等导致水体富营养化的物质;运行费用低;可把污水处理和环境美化结合在一起.枣庄学院有大面积的绿化地,可把部分绿化地改建为潜流湿地.结合学院的具体地理位置,学院中水回收系统应采用人工湿地为主的处理工艺,这样不仅会收到良好的经济效益,且会形成友好的生态环境.该方法应该在校园给排水工程中得到重视.

2 学院中水回用系统的相关界定

2.1 水量与水质

根据对学校的实际调查和学校有关部门提供的数据,可回收原水的水Q1可按公式(1)计算[9]

式中:α为最高日给水量折算成平均日给水量的折减系数,取0.8;β为建筑物按给水量计算排水量的折减系数,取0.85;b为建筑物分项给水百分数,取0.8.Qd为最高日用水量:Qd=m qd[m为人数;qd为最高日生活用水定额,取400L/(人·d)],经过计算,宿舍区和教学区可收集的总原水量为816m3/d.经计算后得到中水处理水量可设计为1000m3/d.

实验监测资料表明,学院总体污水水质情况:ρ(BOD5)200～300m g/L,ρ(CODCr)300～400m g/L,ρ(SS)200～300m g/L,pH=8,色度为150.根据我国对于生活杂用水(厕所便器冲洗、城市绿化、洗车冲洗等)水质标准要求[10],并参考美国制订的《水回用建议指导书》、《市政杂用水水质标准》和日本的《城市生活用水中水水质标准》中关于此类再生回用水的水质要求,一般要求小区生活污水经过二级强化处理并消毒后,使回用水水质达到标准[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,总大肠菌群500个/L.可满足对于学院生活污水的一般回用要求.

2.2 回收的二次水源与中水供给对象的界定

我院北校区由行政楼、教学楼、实验楼、学生公寓楼、学生澡堂等组成.公寓楼的盥洗用水、教学楼用水、食堂用水、澡堂用水属于优质杂排水,是较优的中水水源,这些回收点都相对集中,便于收集,且收集量也较大,通过预处理可全部收集作为中水水源.实验用水组成情况较复杂,用量较少,处理成本高,也不考虑回收.根据学院的功能特点,学院生活污水回用方向,主要应该是厕所冲洗水、园林灌溉、建筑施工、车辆冲洗水、非接触风景景观用水等.

4.1 学院中水回收设计的地理优势

我院位于枣庄北郊,北纬34°53′,东经:117°31′.地势西北高而东南较低,中水水源集中在北部住宅生活区,绿化地集中在的南部,可把部分绿化地改建为潜流湿地,另一处地势较低方位设置景观湿地等,可为中水回收节约动力资源.

3 处理工艺流程设计、主要构筑物及设备

3.1 工艺流程

学院处理废水应选择处理效果稳定、产泥少、节能的处理方法.因此建议采用“小集中系统方案”:以功能分区为基础,依据各分区的水量、水质特点,全校范围内设置2～3个中水站.在收集中水方面各处理站分别具有各自的中水收集管网,处理工艺根据不同的水质而定.在中水供给方面,多个中水站采用一个供水管网,管网为环状网以提高供水可靠性.

根据学院的具体情况,选择以人工湿地为主的处理工艺流程:

原水→调节池→混凝沉淀池→潜流湿地→消毒→湿地景观→回用

具体设计示意图见下图:

1:调节池;2:混凝沉淀池;3:潜流湿地;4:景观湿地;5:回用系统

3.2 工艺说明

原污水经化粪池处理后,通过集水管道顺地势汇聚到调节池,调节水量水质,减少后续处理带来的负荷冲击,之后将水排入沉淀池,利用微生物絮凝剂除去污水中的SS、胶体物质和部分有机污染物,避免了潜流人工湿地的堵塞并降低了湿地的负荷;通过潜流人工湿地的截流、土壤微生物分解和植物的吸收等共同作用,去除了污水中的悬浮物、有机污染物和氮、磷等导致水体富营养化的污染物.经消毒去除病毒和细菌的水进入景观湖或小溪,这样既可以作为生活污水处理的工程,也是美化校园、改善生态环境的工程.在景观湖滞留一段时间后通过回流水管道分配于各回用单位.

3.3 主要构筑物及设备

表1 主要构筑物Table1 Mainreactors

主要设备:(每个处理单元配置设备)污泥泵1台;半软性填料;二氧化氯发生器1台;

4 效益分析

4.1 经济效益

与传统的中水处理相比,为我院设计的人工生态湿地与人工景观湖结合的处理方法,具有投资省,运行成本低、占地少、对周围环境无任何不良干扰,实现零污染等优点.根据实际调查可知:运行费用主要是电耗、消毒药剂费及设备的折旧维修费用,处理废水的运行费用约0.4元/m3,按中水回收量1000m3/d计,可节约2400元/d(1000 t×2.4元),年节约72万元.因此,应用本工艺处理校园污水是一种较为经济有效的方法.

4.2 环境效益

中水作为校园的第二水源,每天可节约1000m3淡水,大大地减轻地下供水压力,在节约城市淡水资源方面起到了很好的带头作用,人工景观湖和人工湿地的建立,可以美化校园、改善生态环境,具有明显的环境效益.

5 结论

在水资源日益紧缺的今天,将处理后的水回用于绿化、浇洒道路、冲洗车辆、冲洗厕所以及设置景观湿地,其应用前景广阔.通过采用人工湿地的方法建立的中水回收方案将使我院的生活污水排放后就近收集,就近利用,减少了地下淡水的使用量,节约投资,稳定可靠.开辟这类非传统水源,一方面可实现污水资源化,其次可改善校园区域的大气环境,为学院建成绿色校园奠定基础.

[1]Anderson JM.Integrating recyc ledwater into urbanwater supp ly so lutions[J].Desalination,2006,187:129.

[2]高艳玲,马达.污水生物处理新技术[M].北京:中国建筑工业出版社,2006.

[3]赵新华,李长洪,肖迪.高校校园中水回用的研究与规划[J].城市环境与城市生态,2003,16(3):63-65.

[4]陈绍军.地下渗透中水回用技术的工艺设计[J].给水排水,1998,24(12).

[5]张统.SBR及其变法污水处理与回用技术[M].北京:化学工业出版社,2003.

[6]雷乐成,杨岳平.污水回用新技术及工程设计[M].北京:化学工业出版社,2002.

[7]张统.CASS工艺处理小区污水及中水回用[J].给水排水,2001,27(7):64-66.

[8]刘小英,黄延林.西宁市污水再生回用的可行性研究[J].中国给水排水,2004,20(8):88-90.

[9]王增长.建筑给水排水工程[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.

[10]GB/T18920-2002,生活杂用水水质标准[S].

[11]GB3838-88,地面水环境质量标准[S].

[12]GB8978-96,污水综合排放标准[S].