某大学学生公寓中水处理工程技术经济分析

罗卫东 刘晶茹 王晶 刘峰 刘恒明

(1.大连海洋大学海洋与土木工程学院，辽宁大连 116023;2.大连海洋大学海洋科技与环境学院，辽宁大连 116023)

某大学学生公寓拟采用其生活污水作为中水水源，经处理后回用于本公寓冲厕、绿化及洗车等杂用。为了保证处理水质的安全可靠以及长期使用的环境效果同时又能够使投资经济合理，因此，在确定处理工艺前进行了慎密的技术经济两方面的比较分析，以使投资科学合理，安全可靠。

1 处理工艺流程主体工艺的技术比较

在生活污水的处理领域有很多种处理工艺和成熟经验，而本工程则选择了占有主导地位并具有鲜明特点的三种工艺进行了技术比较。1)间歇式活性污泥法(SBR法)。2)生物接触氧化法+微电解法。3)二级生物接触氧化法。

首先，间歇式活性污泥法(SBR法)的主体工艺流程如图1所示。污水经由格栅去除较大颗粒的悬浮物后贮存于集水池内，由一次提升泵定期从集水池内抽送至SBR池进行好氧生物处理。这里SBR池是集调节池、初沉池、曝气池及二沉池于一体的核心生物处理单元，其每一个循环工作周期必然经过:充水/曝气→无进水/沉淀→撇水→闲置，从而使水中的有机污染物以活性污泥的形式被分离出去，再由二级提升泵从中间水池将SBR池澄清的水提升到过滤器，进一步去除细微悬浮物使出水浊度降到5度以下。滤后水加入消毒剂充分混合后流入中水池待用。该工艺主要优势在于:运行周期可根据水质水量灵活调整，耐冲击能力强，运行可靠，但出水上液的撇除过程难以控制，因而导致集水、中间水调节容积很大，占地面积大。

图1 SBR法工艺流程图

其次，生物接触氧化+微电解法的主体工艺流程如图2所示。污水经格栅流入调节池，同时池内充氧曝气使水质均化，又不致于使池底积泥腐败再由一级提升泵送入接触氧化池，在这里继续充氧曝气，污水与池内活性污泥及填料上生长的生物膜充分混合接触，在好氧的状态下微生物吸附、分解了绝大部分有机污染物，并以污泥的形态存在于污水中。接触氧化池的含泥污水流入斜管沉淀池，在这里进行泥水分离，从而实现污染物从水中分离。沉淀池澄清的水流到中间水池，再由二级提升泵抽送到微电解处理器，在这里，由于外加电场及内部填料所形成的无数微型原电池的双重作用下水中剩余的难以生物降解的污染物发生复杂的电化学氧化—还原反应及絮凝作用，从而起到进一步去除污染物，确保处理后出水水质的效果。微电解处理器的出水加入消毒剂后进入中水池待用。本工艺的主要优点为:出水水质可靠，占地面积少，耐冲击能力强，易于自动控制，但填料更换会给运行管理带来麻烦。

图2 生物接触氧化+微电解法工艺流程图

最后，二级接触氧化法，其主体工艺流程如图3所示。为了保证出水水质的稳定可靠，经过一级生物氧化的污水再经过二级生物接触氧化，使水中污染物进一步得到分解去除。该工艺具有BOD负荷高，生物量大，抗冲击能力强，能够克服污泥膨胀，处理效率高，占地面积小，维护管理方便，易于自动化控制且剩余污泥量少。

图3 二级生物接触氧化法工艺流程图

上述二、三工艺都有很明显的可选性，进行两方案的经济性分析显得十分必要。

2 主体工艺经济分析

首先，对工艺流程二进行主体工艺经济分析，见表1。

税金:(A+B+C+D)×6.73%=111.93 ×6.73%=7.53 万元;

本工艺总投资为:

A+B+C+D+E+22项=121.57万元。

主要经济指标为:

1)单位水量初投资:

120.19 万元 ÷300 m3/d=0.400 万元/(m3·d);

2)单位水量设备及间接投资:

76.40 万元 ÷300 m3/d=0.255 万元/(m3·d);

3)单位水量土建投资:

26.49 万元 ÷300 m3/d=0.088 万元/(m3·d)。

表1 方案二主要工程量一览表

运行成本分析:

运行电耗:21.3 kW ×0.8×24÷300=1.36 元/m3;

消毒剂:15 g/m3×10－6×9 000元/t=0.135元/m3;

设备折旧:(26.49万元/50年 +64.20万元/10年)×104÷365÷300=0.63元/m3;

人员工资:1 000元/(月·人)×1人×30 d÷300 m3=0.111 元/m3;

混凝剂:0.9×12÷300 m3=0.024元/m3;

合计:2.26 元/m3。

经济效益分析:

节省排污费:1.08元/t×300 m3/d×300 d=9.72 万元;

节省水费:3.2元/m3×300 m3/d×300 d=28.80 万元;

每年可回收投资:9.72+28.80=38.52 万元;

中水年处理费用:2.26×300 m3/d×300 d=20.34万元;

每年可节约费用:38.52 －20.34=18.18 万元。

方案三主要工程量一览表见表2。

税金:(A+B+C+D)×6.73%=110.89 ×6.73%=7.46 万元。

本工艺总投资为:

A+B+C+D+E+22 项 =110.89+7 046+1.78=120.13 万元 。

主要经济指标为:

1)单位水量的初投资为:120.13万元 ÷300 m3/d=0.400 万元/(m3·d)。

2)单位水量的土建投资为:28.44万元 ÷300 m3/d=0.095 万元/(m3·d)。

3)单位水量的设备及间接投资为:61.70万元÷300 m3/d=0.206 万元/(m3·d)。

表2 方案三主要工程量一览表

运行成本分析:

运行电耗:15.3 kW×0.8×24÷300=0.98 元/m3。

消毒剂:15 g/m3×10－6×9 000元/t=0.135元/m3。

设备折旧:(28.44万元/50年 +61.70万元/10年)×104÷(365×300 m3)=0.62 元/m3。

人员工资:1 000元/(月·人)×1人×30 d÷300 m3=0.111 元/m3。

混凝剂:0.9×12÷300 m3=0.024元/m。

合计:1.87 元/m3。

经济效益分析:

节省排污费:1.08元/t×300 m3/d×300 d=9.72万元。

节省水费:3.2元/m3×300 m3/d×300 d=28.80万元。

每年可回收投资:9.72+28.80=38.52 万元。

中水年处理费用:1.87×300 m3/d×300 d=16.83万元。

每年可节约费用:38.52 －16.83=21.69 万元。

由上述分析可见，电耗占制水成本的比例很大，其次是设备折旧费，故而，设备投资少，电耗低的工艺将成为首选。