吳 昊, 謝長青, 王 聰, 張 平

(沈陽大學(xué) 建筑工程學(xué)院, 遼寧 沈陽 110044)

中國水資源日益短缺引發(fā)了人們對水源的尋求,目前的主要做法有:海水淡化;建立水庫儲存雨水;長距離引水,如南水北調(diào)等;污水回用.通過采取這些措施,在一定程度上緩解了水資源短缺的問題.但是,由于海水淡化、建立蓄水庫、長距離引水等工程往往需要很高的基建投資和運行費用,實施起來困難較大,因而目前更多的專家將研究重點放在污水回用技術(shù)上.提高水的回用率,可以只用較少量的淡水,通過循環(huán)使用,就能滿足較大的用水需求,從而極大地改變了水資源嚴重匱乏的現(xiàn)狀[1].廢水回用中可行的方法之一即是建筑中水回用.

1 工程概況

某小區(qū)住宅樓采用分流式排水系統(tǒng),即將糞便污水單獨排入市政下水道,其他生活污水由小區(qū)排水管道收集輸送到中水站,作為中水原水,處理后回用于沖廁.中水站處理流程為“調(diào)節(jié)池+A/O膜生物反應(yīng)器+接觸池”[2],用全自動變頻調(diào)速供水設(shè)備通過中水輸水管網(wǎng)供到各用水點.

2 設(shè)計水量水質(zhì)

2.1 原水水量及水質(zhì)指標

原水水量及水質(zhì)指標見表1.

表1 原水水量及水質(zhì)指標Table 1 Water quantity and water quality index of raw water

2.2 處理后出水水質(zhì)指標

處理后的出水達到國家《城市雜用水水質(zhì)標準》(GB/T 18920—2002).

3 工藝流程

原水先通過機械格柵去除水中攜帶的懸浮物,然后匯集到調(diào)節(jié)池中進行水質(zhì)、水量均衡調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)池中用穿孔管曝氣,對污水進行充分的攪拌,防止污泥沉淀,并一定程度降解污水中的有機物質(zhì).經(jīng)過均質(zhì)調(diào)節(jié)后的中水由污水泵提升到缺氧池,在缺氧池中進行反硝化后生成氮氣排出,缺氧池中設(shè)置一臺潛水攪拌機,使污泥、水、空氣充分混合.經(jīng)過缺氧池的污水進入好氧池中進行生物降解,通過膜的過濾作用去除有機污染物、細菌、SS等.硝化液回流,產(chǎn)生的污泥由污泥泵輸送至污泥池中,然后通過污泥濃縮脫水一體機脫水后外運.經(jīng)處理后的中水進入接觸池消毒后由變頻回用泵輸送到回用水點.工藝流程如圖1所示.

圖1建筑中水回用工程工藝流程圖Fig.1 Process flow diagram of a reclaimed water system for buildings

4 處理工藝方案的確定

原水為小區(qū)中建筑的雜排水,水質(zhì)相對較好.為出水水質(zhì)達到中水回用要求,確定整體處理流程為“調(diào)節(jié)池+A/O膜生物反應(yīng)器+接觸池”.該流程的主要處理構(gòu)筑物A/O膜生物反應(yīng)器作為一種新型的污水處理工藝,是傳統(tǒng)活性污泥法和膜分離技術(shù)的有機結(jié)合.

A/O工藝的前部缺氧段可以將有機物水解,利于后續(xù)好氧段更好地對難降解有機物進行分解,系統(tǒng)的硝化效率較高,具高效脫氮的功能.該工藝在高容積負荷下,具有水力停留時間短,MBR流程較傳統(tǒng)系統(tǒng)簡單,占地面積小的優(yōu)點.在微濾膜過濾下,分離效果遠優(yōu)于傳統(tǒng)沉淀池等處理單元,出水水質(zhì)良好,懸浮物少和濁度低,一般低污染廢水處理后,可直接作為中水用水使用.微濾膜可攔除大部分細菌等微生物,減少消毒藥劑添加量及獲得安全的回用水,能耗低,操作運轉(zhuǎn)費用低,與傳統(tǒng)活性污泥法相比,該法產(chǎn)生的污泥量可以減少50%以上.

4.1 曝氣調(diào)節(jié)池

生活污水經(jīng)過小區(qū)管網(wǎng)匯集進入曝氣調(diào)節(jié)池,不同的時間段內(nèi),生活污水排放的水量、水質(zhì)不同.為保證后續(xù)設(shè)備的連續(xù)穩(wěn)定的運行,本方案設(shè)計一座曝氣調(diào)節(jié)池來貯存污水和均勻水質(zhì).為防止調(diào)節(jié)池中污泥沉積,在調(diào)節(jié)池中設(shè)置兩臺水下曝氣機,對污水進行攪拌,以達到污水均質(zhì)的目的.曝氣調(diào)節(jié)池設(shè)立事故緊急排放口一處,污水提升泵2臺(1用1備,自動切換),污水泵液位控制器2套,檢修爬梯等基本配套設(shè)施[3].

4.2 A/O膜生物反應(yīng)器

缺氧池回流的硝化液在缺氧池內(nèi)進行反硝化反應(yīng)后生成氮氣排出,回流比200%,在缺氧池內(nèi)設(shè)攪拌機一臺,進行充分的混合.在膜生物反應(yīng)器內(nèi),污水中的有機物被活性污泥所降解,然后通過設(shè)置的膜組件進行固液分離.通過與膜組件連接的真空泵,可得到處理水.

中空纖維膜組件分離過濾孔的孔徑為0.4 μm,是懸浮固體、膠體、細菌等的有效屏障,出水水質(zhì)好,可靠性高、穩(wěn)定性強.中空纖維膜絲較細,有較好的柔韌性,能保持較長的壽命.即使有膜絲破損的現(xiàn)象發(fā)生,由于膜絲內(nèi)徑僅為270 μm,可被污泥迅速阻住,對處理水質(zhì)完全沒有影響[4].

由于膜生物反應(yīng)器采用的是生物處理技術(shù),因此溫度對反應(yīng)的降解速率有著很大的影響.一般活性污泥的呼吸活性具有在水溫20～30 ℃的范圍內(nèi)達到最大值的傾向,如果水溫下降,凈化功能一般要降低.因此要想在冬季保持處理系統(tǒng)的凈化功能,必須通過升溫的方法來維持池內(nèi)活性污泥的活性[5].

4.3 污泥池

膜生物反應(yīng)槽中的剩余污泥經(jīng)污泥泵輸入污泥池,剩余污泥在經(jīng)污泥濃縮脫水一體機后外運.

4.4 接觸池

污水經(jīng)過前段工藝處理后,水質(zhì)改善,細菌含量也大幅度減少,但其絕對值仍很可觀,并有存在病原菌的可能.因此,中水回用前應(yīng)進行消毒.消毒劑采用漂粉精或次氯酸鈉,投加量為10～15 mg/L.接觸池HRT為1.0 h,做成隔板式的,同時將用于收集處理好的中水,作為變頻供水設(shè)備的水源.

5 主要處理單元設(shè)計參數(shù)

5.1 構(gòu)筑物

(1) 格柵井.格柵井尺寸(長×寬×深)1 000 mm×900 mm×1 700 mm,格柵選用機械格柵2臺(1用1備).

(2) 曝氣調(diào)節(jié)池.曝氣調(diào)節(jié)池設(shè)立事故緊急排放口一處,污水提升泵2臺(1用1備,自動切換),污水泵液位控制器2套,檢修爬梯等基本配套設(shè)施.曝氣調(diào)節(jié)池尺寸(長×寬×深)1 250 mm×1 400 mm×5 500 mm,材質(zhì)為地埋式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),水力停留時間5 h.

(3) 缺氧池.回流的硝化液在缺氧池內(nèi)進行反硝化反應(yīng)后生成氮氣排出,回流比為200%.在缺氧池內(nèi)設(shè)攪拌機1臺,水力停留時間5 h.反應(yīng)池外形尺寸(長×寬×高)8 000 mm×8 000 mm×4 000 mm,材質(zhì)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu).內(nèi)設(shè)攪拌器的功率為1.8 kW,數(shù)量1臺,直徑400 mm.

(4) 膜生物反應(yīng)槽.水力停留時間6 h,外形尺寸(長×寬×高)10 000 mm×20 000 mm×4 000 mm,數(shù)量1座,材質(zhì)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu).要求池內(nèi)溫度不宜低于12 ℃.中空纖維膜組件膜類型為外壓式中空纖維膜,膜材質(zhì)為聚乙烯,標稱孔徑0.4 μm,膜絲內(nèi)徑270 μm,排列方式6組×30支,中空纖維膜透過流量為15 L/(m2·h),每天運轉(zhuǎn)18 h,設(shè)計流量3 000 m3/d,需要膜組件9 600 m2.

(5)污泥池.外形尺寸(長×寬×高)6 000 mm×4 000 mm×4 000 mm,數(shù)量1座,材質(zhì)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu).

(6)接觸池.接觸池數(shù)量1座,尺寸(長×寬×深)5 000 mm×7 000 mm×4 000 mm,HRT=1.0 h,做成隔板式,材質(zhì)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu).

5.2 水處理設(shè)備

水處理設(shè)備參數(shù)見表2.

表2 水處理設(shè)備參數(shù)一覽表Table 2 A parameter list of water treatment equipments

6 結(jié) 語

隨著水資源的日益匱乏,處理水回用既可以保護環(huán)境,又可以節(jié)約用水,使得廢水處理回用率得以大大提高.采用“調(diào)節(jié)池+A/O膜生物反應(yīng)器+接觸池”處理生活廢水的工藝流程[6],該流程具有運行穩(wěn)定,占地面積小,污水處理的效果較好,達到了中水回用的水質(zhì)要求[7].本流程可以作為建筑中水回用的首選流程.

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