劉斯卿++王聰

摘 要：文章分析高校宿舍進(jìn)行盥洗室內(nèi)的中水回用的必要和可能，再對(duì)中水回用進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，并且展示了實(shí)物模型中的作用原理和主要技術(shù)指標(biāo)，最終對(duì)高校宿舍中水利用改造提供參考。

關(guān)鍵詞：中水回用；灰水；循環(huán)利用；學(xué)生宿舍

中圖分類號(hào)：TK47；TP292 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）12-0004-03

目前許多學(xué)校的老舊宿舍都采用落后的坑位連通式條形盥洗室，而其沖水系統(tǒng)給學(xué)生生活帶來諸多不便。因此，基于環(huán)保節(jié)約的考慮，我們認(rèn)為，開發(fā)一種有能自動(dòng)沖水并合理控制水量的水箱和能將洗臉池污水存儲(chǔ)并用于沖洗衛(wèi)生間的系統(tǒng)顯得尤為重要。

1 盥洗室現(xiàn)狀

1.1 盥洗室硬件情況

很多學(xué)校校舍比較陳舊，許多宿舍樓的公共衛(wèi)生間還在使用手拉式儲(chǔ)水箱沖水系統(tǒng)，在衛(wèi)生間使用高峰期，儲(chǔ)水箱進(jìn)水速度跟不上沖水速度導(dǎo)致廁所排水道堆積物過多甚至堵塞，并且繩子在使用過程中十分不衛(wèi)生。且宿舍年代久遠(yuǎn)，不方便進(jìn)行大規(guī)模的建筑修整。

1.2 用水量情況

根據(jù)魏娜等人在高校校園盥洗廢水回用分析中的結(jié)論：

在各類型的用水中根據(jù)調(diào)查結(jié)果，學(xué)生宿舍用水量約占校園總用水量的37%，其中沖洗廁所用水為40%，盥洗用水約為22.2%，洗浴用水僅占3%，可見盥洗用水在水量上具有明顯優(yōu)勢。

1.3 水質(zhì)情況

盥洗廢水中的主要污染物為COD、BOD、SS、LAS、NH3-N等，但其廢水水質(zhì)優(yōu)于生活污水，處理后易達(dá)到《生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，可用于澆花、噴灑道路、水景景觀用水、沖洗廁所等。宿舍樓淋浴、盥洗用水水質(zhì)，見表1，MBR工藝處理后清水水質(zhì)，見表2。

高校宿舍樓盥洗用水污染程度低且組分相對(duì)單一，易處理水占總排水量的絕大多數(shù)，主要污染物為COD、NH3-N、總磷、動(dòng)植物油等，其中COD在300～350 mg/L、NH3-N在3～10 mg/L、總磷≤1 mg/L、動(dòng)植物油在2～10 mg/L。污水濃度低，可生化性較好。經(jīng)過MBR工藝處理后即可滿足城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

2 水箱位置方案設(shè)計(jì)

方案一：污水收集箱置于樓頂。

放在樓頂，不影響其他的正常使用空間，噪音干擾較??；但與此同時(shí)也存在其他問題，需要將污水從每一層泵送到頂樓，泵送污水會(huì)不利于水泵的長期使用，增加成本，且受到水泵使用壽命的限制，效率降低。

方案二：污水收集箱置于底層。

放在底層，噪音干擾較小，且可利用重力使污水從各層樓流下，泵送清水至各層，這樣對(duì)水泵損害較小，使用壽命相對(duì)較長，效率較高。但底層常常有地下室等其他貯存的使用空間，將污水收集箱放在底層會(huì)影響其他空間的使用。

方案三：污水收集箱置于中間樓層。

放在中間樓層，可以更好地對(duì)各層用水進(jìn)行宏觀調(diào)控，對(duì)需水量大的地方進(jìn)行資源傾斜；但這樣會(huì)影響居民的休息，噪音較大。

3 模型介紹

3.1 反應(yīng)器部分

中水回用系統(tǒng)模型，如圖1所示。

污水調(diào)節(jié)箱。

宿舍樓盥洗、淋浴用水的水質(zhì)、水量不穩(wěn)定，通過調(diào)節(jié)池的暫時(shí)存儲(chǔ)和混合作用，可以維持進(jìn)入MBR反應(yīng)器的污水相對(duì)穩(wěn)定。

接下來的紅色部分就是毛發(fā)過濾器。其內(nèi)部的格柵能阻擋毛發(fā)等大顆粒物體，保證管道不堵塞、裝置穩(wěn)定運(yùn)行。裝置運(yùn)行兩周后，打開過濾器的清污閥門，從調(diào)節(jié)池重力自流流出的水可將滯留的污物沖出。在毛發(fā)過濾器和MBR反應(yīng)器間連接有蘭格蠕動(dòng)泵，它通過電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)使管道蠕動(dòng)來控制流量。

接下來是整套裝置的核心——MBR反應(yīng)器。反應(yīng)器中加入了活性污泥，在連續(xù)曝氣的條件下可以降解污水中的有機(jī)物，最后由蠕動(dòng)泵從膜組件中抽濾出清水。反應(yīng)器左上角為液體流量計(jì)，用于控制污水的進(jìn)入，右上角為氣體流量計(jì)，控制曝氣量以維持裝置內(nèi)溶解氧在適合微生物生長的范圍內(nèi)。

蠕動(dòng)泵將清水抽出后送入紫外消毒器。紫外消毒二次污染小、消毒副產(chǎn)物少，不腐蝕裝置，消毒效率高、占地面積小，易于電路控制、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理。

消毒后，清水進(jìn)入清水箱。我們制作了一個(gè)口字形的管道來模擬實(shí)際的中水回用管道。當(dāng)清水箱水位高于出水口時(shí)，管道底部的增壓泵能將水送至整個(gè)管網(wǎng)。在水箱中設(shè)置水位計(jì)，通過邏輯電路的控制，保證沖廁時(shí)回用的中水先于自來水被使用。污水處理流程圖，如圖2所示。

3.2 污泥濃度檢測部分

定時(shí)從MBR反應(yīng)器中取出樣品，通過抽濾、烘干、稱重，測得單位體積污水內(nèi)污泥的濃度，確保裝置在穩(wěn)定可靠的條件下運(yùn)行。

首先用烘箱烘干濾紙，并在電子天平上稱重。

準(zhǔn)備抽濾的工具。從MBR反應(yīng)器中取出100 ml樣品倒入容器，打開氣泵進(jìn)行抽濾。

將抽濾后的濾紙放入烘箱烘干。

用電子天平稱量帶干燥污泥的濾紙。比較兩次稱重結(jié)果得100 ml污水中污泥的質(zhì)量，從而測得反應(yīng)器中污泥濃度。

4 重要部分的作用原理

4.1 調(diào)節(jié)箱

在這個(gè)模型的最前端，有一個(gè)清水調(diào)節(jié)箱來貯存污水，它可以用來調(diào)節(jié)進(jìn)入污水處理系統(tǒng)的水量：

①在污水排放較多時(shí)，它緩沖排水峰量，防止水量過多而溢出、阻塞等問題；

②在污水排放過小時(shí)，可利用自身早期儲(chǔ)存的污水來補(bǔ)充，防止因污水不夠所導(dǎo)致的微生物數(shù)量驟減等問題，保證后面的污水處理系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。

同時(shí)，它能夠用來監(jiān)控污水的pH值，由于清水調(diào)節(jié)箱容量較大，整體來說其內(nèi)部污水可以穩(wěn)定在一個(gè)合適的pH值，防止波動(dòng)過大。

這個(gè)調(diào)節(jié)箱也起著沉淀池的作用，它可以對(duì)進(jìn)入的大量污水進(jìn)行沉淀，使上層較清澈液體流入后面的污水處理部分，防止固體沉渣進(jìn)入系統(tǒng)，保護(hù)后面的MBR膜生物反應(yīng)器的安全。

4.2 毛發(fā)過濾器

我們使用的毛發(fā)過濾器精度較高，濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)由接管、主管、濾籃、法蘭蓋及緊固件組成。當(dāng)有污水從調(diào)節(jié)箱流出，進(jìn)入毛發(fā)過濾器后，固體雜質(zhì)顆粒就會(huì)被濾籃阻擋，之后再從過濾器的出口流出。它保證了污水中不含有較大顆粒物，確保在MBR膜生物反應(yīng)器中不會(huì)因堵塞等破環(huán)儀器。

使用一段時(shí)間之后，濾籃部位可能就會(huì)存有較多大顆粒污物，但它的清洗也是非常方便的：

首先旋開主管底部螺塞，將毛發(fā)過濾器內(nèi)部的水排空；

然后拆下法蘭蓋，取出濾籃并清洗；

洗凈后再重新裝入即可。毛發(fā)過濾器，如圖3所示。

4.3 蘭格蠕動(dòng)泵

在整個(gè)中水處理系統(tǒng)中，非常重要的一個(gè)動(dòng)力裝置就是蘭格蠕動(dòng)泵，它由驅(qū)動(dòng)器、泵頭和彈性輸送軟管組成，依靠內(nèi)部泵體中滾輪對(duì)彈性輸送軟管的交替擠壓與釋放來泵送流體。它控制著后面MBR膜生物反應(yīng)器的進(jìn)水、出水的流量，保證穩(wěn)定的流速，使得MBR中的水量基本穩(wěn)定不變。

蘭格蠕動(dòng)泵，如圖4所示。

4.4 MBR膜生物反應(yīng)器

MBR膜生物反應(yīng)器由活性污泥和膜組件兩大部分組成：

4.4.1 活性污泥

活性污泥是生物處理核心，連續(xù)曝氣數(shù)小時(shí)，利用活性污泥中的微生物可實(shí)現(xiàn)除磷、脫氮、降解有機(jī)物及懸浮物等功能；它在連續(xù)曝氣、維持反應(yīng)器內(nèi)溶解氧濃度相對(duì)穩(wěn)定（6～8mg/L）的條件下，污泥活性達(dá)到最大，降解污水中的可溶性有機(jī)物，達(dá)到降低污水各項(xiàng)污物指標(biāo)的功能。

活性污泥有效地提高了生物處理有機(jī)負(fù)荷，減少了污水處理設(shè)施占地面積，并通過保持低污泥負(fù)荷減少了剩余污泥量。

4.4.2 膜組件

而膜組件采用聚偏氟乙稀平板膜，是對(duì)活性污泥降解過的混合液體進(jìn)行選擇性過濾分離的重要部件，原水在膜外側(cè)，凈化水在膜內(nèi)側(cè)，過濾后的水經(jīng)過濾板內(nèi)支撐上的水流溝槽，被后面的蘭格蠕動(dòng)泵通過膜組件抽出。

經(jīng)過膜組件的過濾和抽出，大分子有機(jī)物被有效阻攔，使得污泥和處理后的清水分離。

5 結(jié) 語

學(xué)生宿舍盥洗廢水水量大，水質(zhì)較好，收集容易。根據(jù)各個(gè)學(xué)校的實(shí)際情況，盥洗廢水作為中水水源，進(jìn)行中水回用的MBR處理后能夠達(dá)到?jīng)_洗廁所的水質(zhì)要求，可以節(jié)約清水、保護(hù)環(huán)境，且具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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