无市政供水水源的牲畜码头港区供排水及水资源利用

李彬，肖敏艳，钟良生，刘超，李柳婵，李长安，谢钿加

（中交第四航务工程勘察设计院有限公司，广州　510230）

无市政供水水源的牲畜码头港区供排水及水资源利用

李彬，肖敏艳，钟良生，刘超，李柳婵，李长安，谢钿加

（中交第四航务工程勘察设计院有限公司，广州510230）

对无市政供水水源的某牲畜码头港区的供排水水量、取水方式及中水回用路径进行分析。结果表明，根据牲畜码头港区的实际情况，港区用水宜采用海水淡化，并对港区产生的生活污水和牲畜圈冲洗污水分别进行处理并回用。

牲畜码头；供排水量；海水淡化；中水回用

某国港区牲畜码头为中国政府援非项目，定位于建设国际一流高度自动集约化的牲畜码头，工程贯彻“高效水资源利用”、“零污染、零排放”，建设“绿色港口”［1］的设计理念。本工程远离城市，港外配套设施极不完善，没有市政供水水源及市政排水管网，因此，港区的供水水源及污水处理均需自行解决。本文针对该牲畜码头建设要求和给排水特点，就其供排水水量计算方法、取水方式及中水回用路径进行分析，并在此基础上对此类型港区的节水和水资源利用进一步归纳总结，以期对类似码头的水资源利用提供一定的技术参考。

1　工程概况

一期工程建设一个20 000 DWT牲畜专用滚装泊位，长240 m，一个工作船泊位长49 m，引桥及引堤长355.5 m，陆域约14 hm2，后方陆域、堆场、附属建筑物（包括办公楼、信号塔、变电站、海水淡化厂、泵站等，总建筑面积约1 700 m2）以及相关的水、电、通信、导航等配套设施建设均采用中国标准设计。

2　水量分析

2.1用水量

码头用水由生活用水（船舶用水、工作人员饮用水、牲畜饮用水）、牲畜圈冲洗用水、环保用水（码头面和道路的喷洒用水）及消防用水组成［2］。

船舶上水量按1艘2万t级船舶用水，上水时间为10 h计算；人员生活用水量按总定员100人，用水量为50 L/（人·d），用水时间为8 h，时变化系数为1.5计算；牲畜饮用水量按骆驼用水量为10 L/（头·d），牲畜圈有效利用率为0.7，用水时间为24 h，时变化系数为2.0计算；牲畜圈冲洗水量按每个牲畜圈每天冲洗1次，冲洗时间为7.5 h，冲洗强度为4 L/（m2·次）计算；环保用水量按每天喷洒1次，冲洗时间为4 h，冲洗强度为2 L/（m2·次）计算；消防用水量（不包括消防船供给水）按同时发生火灾次数为1次，以最大一栋建筑物即办公楼计算，室内和室外消防用水量分别为15和25 L/s，火灾持续时间为2.0 h计算；不可预见水量按以上用水量（不包括消防水量）之和的10%计算。用水量组成详见表1。

表1 用水量组成Tab.1　Composition of water consumption

由上述用水量需求可见，本工程用水总量偏大。船舶上水、人员生活用水、牲畜饮用水必须采用饮用水，而牲畜冲洗用水对水质要求不高，可采用中水。本工程消防用水量不大，若采用海水作为消防水源，对消防管道及附件等的要求较高，且平时需要采用淡水进行稳压，导致造价偏高，因此消防用水采用淡水。

2.2排水量

港区排水系统分为污水排水系统和雨水排水系统。根据污水水质的不同，将其分为牲畜圈冲洗污水和港区工作人员产生的生活污水。

2.2.1污水排水量

牲畜圈冲洗污水量按照牲畜圈冲洗用水量的90%考虑，则污水处理总量为226.8 m3，处理时间按24 h计，则处理能力为9.45 t/h，取10 t/h。

生活污水量按照生活用水量的90%考虑，污水处理总量为4.5 m3/d，处理时间按12 h计，则处理能力为0.375 t/h，取0.5 t/h。

2.2.2雨水排水量

年平均降雨量为110 mm，最大小时降雨量为47 mm，年平均降雨天数为8 d，暴雨强度约为70 L/（s·hm2），接近于我国甘肃地区暴雨强度，降雨量较小且降雨不均匀，主要集中在十月份至次年的一月份。经计算，雨水流量为0.8 m3/s。

3　取水方式

3.1取水方式比选

本工程所在区域没有可依托的外部供水水源，需要考虑自建淡水水源或外购淡水。取水方式的选择一方面需要保证供水的可靠性，另一方面应尽可能降低取水工程的造价。综合考虑新建港区情况，可供选择的取水方式有管井取水、外购淡水和海水淡化3种。

（1）管井取水。根据当地类似项目，地下水水质尚可，经处理后能满足饮用水标准。但管井出水量不稳定；港区临海，易受到海水侵蚀；本工程淡水用水量较大，长期取水可能引起海水倒灌，污染地下水。因此管井取水方案在本工程中并不可行。

（2）外购淡水。需通过储水槽车从离港区约5 km之外的淡水厂购水，每日运水成本高达11 600元；供水可靠性不高，易造成饮用水的二次污染。因此外购淡水方案在本工程中也不可行。

（3）海水淡化。目前海水淡化技术已较为成熟［3-4］，且海水资源丰富，供水可靠性较高，饮用水二次污染的可能性较小，对于本项目而言是较切实可行的取水方式。

3.2海水淡化方案设计

海水淡化出水水质执行GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》。该方案需要设置海水取水泵站、海水淡化厂、淡水泵站。

（1）海水取水泵站用于为海水淡化厂提供海水水源，采用2台流量为120 m3/h，扬程为50 m的海水长轴电泵。

（2）海水淡化厂产水能力为1 000 m3/d，采用2组产水能力分别为500 m3/d的海水淡化设备。海水淡化系统主要包括预处理系统、保安过滤系统、反渗透系统、加药系统、膜清洗系统、控制系统等。海水淡化主要设计参数见表2。

表2　海水淡化主要设计参数Tab.2　Main design parameters of seawater desalination

（3）海水经过海水淡化厂处理后变成淡水，为满足港区生活及消防用水，需设置淡水泵房及相应蓄水池。生活淡水泵组采用成套变频供水设备，总流量为120 m3/h，扬程为40 m，给水主泵2用1备，并配备相应的稳压设施。消防泵型号XBD5.8/ 40-125L，总流量为144 m3/h，扬程为50 m，2用1备，并配备相应的稳压设施。

4　中水回用

中水回用的水源一般可采用雨水和污水。由于本项目中雨水水量较小，且降雨时间分布极不均匀，因此本工程不适合采用雨水回用。通过前面的供排水分析可知，本工程可作为中水回用水源的污水包括生活污水和牲畜圈冲洗污水两部分。生活污水经处理达标后回用于码头面及道路喷洒，牲畜圈冲洗污水经处理达标后回用作牲畜圈冲洗用水［5-6］。

4.1生活污水回用

本工程生活污水量为4.5 m3/d，小时污水量为0.5 t/h，相比于港区总用水量，污水量较小，若采用供水管网进行回用成本较高，因此考虑通过移动泵车吸取后回用于码头面及道路喷洒。

生活污水进水水质：CODCr的质量浓度为200～300 mg/L、BOD5的质量浓度为150～300 mg/L、NH3-N的质量浓度为20～35 mg/L、SS的质量浓度为350～500 mg/L。处理后出水水质满足GB/T 18920-2002《城市再生水利用城市杂用水水质》中的绿化及道路冲洗用水标准。生活污水处理工艺见图1。

(3)管输环境中具备生成FeCO3、Fe3 S4、FeS所需的 H 2 S、CO2以及水环境。因此，FeCO3、Fe3 S4、FeS可能来自管道自身腐蚀或是上游管道、设备的腐蚀;而S、SiO 2、Fe3 O4则可能来自上游生产流程或管道施工时的遗留物。

图1　生活污水处理工艺流程

4.2牲畜圈冲洗污水回用

本工程中，牲畜圈冲洗污水量为226.8 m3/d，小时污水量为10 t/h，污水量较大，通过适当处理后，即可回用于牲畜圈冲洗用水。

目前，对于牲畜码头的研究较少，牲畜圈冲洗污水水质并无可供参考的资料。养殖场污水污染物中CODCr的质量浓度为3 000～7 000 mg/L、BOD5的质量浓度为780～4 500 mg/L、NH3-N的质量浓度为800～2 200 mg/L、SS的质量浓度为6 000～8 000 mg/L［7-8］。由于牲畜仅在码头的牲畜圈进行中转，停留时间较短，相比于养殖场牲畜长期生长和排泄，牲畜圈内的冲洗污水污染物浓度较低，因此，本工程的牲畜圈冲洗污水水质按照养殖污水污染物指标的低值考虑，即CODCr的质量浓度为3 000 mg/L、BOD5的质量浓度为800 mg/L、NH3-N的质量浓度为800 mg/L、SS的质量浓度为6 000 mg/L。

对于牲畜污水的处理出水水质设计，考虑其回用于牲畜圈的冲洗，采用冲洗水栓，相比于冲洗喷头，冲洗水栓对SS浓度的要求不高，综合考虑GB 18596-2001《畜禽养殖业污染物排放标准》和GB 8978-1996《污水综合排放标准》一级标准，出水水质为CODCr的质量浓度为400 mg/L、BOD5的质量浓度为150 mg/L、NH3-N的质量浓度为10 mg/L、SS的质量浓度为200 mg/L。

针对冲洗污水有机质浓度高的特点，采用混凝气浮-UASB厌氧-接触氧化-过滤消毒的处理工艺，工艺流程见图2。

图2　牲畜圈冲洗污水处理工艺流程

5　水资源利用效果分析及其它节水措施

通过上述对牲畜码头的取水、用水及中水回用的分析，根据工艺设计的估测，按照一年运营360 d，则采用牲畜冲洗污水回用于牲畜圈冲洗，回用率按80%考虑，每年可节约淡水约65 318 m3；采用生活污水回用于港区道路及码头冲洗，回用率按70%考虑，每年可节约淡水约1 134 m3；总共节约淡水约66 452 m3。按照当地水价27元/t，则每年可以节省水费约179万元，扣除设备运行电费、管理费、维护费等，每年可节约费用120万。

考虑到本工程采用海水淡化水作为饮用水，制水成本极高，除上述提供的中水回用方法之外，还应在港区内大力推广节水措施：首先在建构筑物内部选用节水卫生器具，节水卫生器具主要有节水型淋浴设备、节水型坐便器/蹲便器、节水型水龙头等；其次，应对港区人员进行节水培训，培养良好的节水习惯。

6　结语

对无市政供水水源的牲畜码头，其水源的选择应根据用水类别和用水量，经过技术经济比较后确定。港区产生的生活污水和牲畜圈冲洗污水应考虑分别处理后回用于码头面和道路的冲洒，以及牲畜圈的冲洗。通过采取节水措施和中水回用，能实现较高的经济效益，带来良好的社会和环境效益。

［1］欧阳斌，王琳.中国绿色港口发展战略研究［J］.中国港湾建设，2014，（4）：66-73.

［2］交通运输部水运局.海港总体设计规范：JTS 165-2013［S］.北京：人民交通出版社，2014.

［3］冯厚军，谢春刚.中国海水淡化技术研究现状与展望［J］.化学工业与工程，2010，27（2）：103-109.

［4］侯勇，王桂华.海水淡化技术现状与发展［J］.吉林电力，2011，39（1）：8-10.

［5］汪齐，钟良生，何霞.码头机械保养场初期雨水的收集与处理［J］.工业用水与废水，2013，44（3）：49-50.

［6］李柳婵，肖敏艳，李彬，等.港区污水收集、处理与回用探讨［J］.工业用水与废水，2015，46（4）：12-16.

［7］逯延军，郭冀峰，石磊.养殖废水处理工程工艺的改进［J］.水处理技术，2015，41（4）：125-127.

［8］桑磊，周丽娜，邓欢.养猪污水处理工程实例及分析［J］.中国给水排水，2010，26（24）：81-84.

Water supply and drainage and water resource utilization of livestock terminal in harbor district without municipal water supply source

LI Bin，XIAO Yan-min，ZHONG Liang-sheng，LIU Chao，LI Liu-chan，LI Chang-an，XIE Tian-jia
（Fourth Harbor Engineering Investigation and Design Institute Co.，Ltd.，Guangzhou 510230，China）

The volume of water supply and drainage，the water intake mode and the recycled water route of a livestock terminal in harbor district without municipal water supply source，were analyzed.The results showed that，based on the actual situation，seawater desalination would be adopted for water supply；besides，domestic sewage and flushing sewage from the livestock unit in the harbor district was treated and reused respectively.

livestock terminal；water supply and drainage volume；seawater desalination；reuse of recycled water

U653.99；X736.1；X703.1

A

1009-2455（2016）04-0049-04

李彬（1983-），男，河南商丘人，工程师，给水排水工程师，学士学位，主要从事各类港口码头的给水、排水、消防、环境保护的设计及研究工作，（电子信箱）lib@fhdigz.com；肖敏艳（1988-），女，福建龙岩人，助理工程师，给水排水工程师，硕士学位，主要从事港口码头的给水、排水、消防、环境保护的设计及研究工作，（电子信箱）xiaomy@fhdigz.com。

2016-06-02（修回稿）