我国是世界上人均占有水资源较少的国家

我国是世界上人均占有水资源较少的国家 1 前言 我国是世界上人均占有水资源较少的国家,人均年占有量仅相当于世界平均值的 1/4 ,且水资源的时空分布极不均匀。目前在我国 400 多个大中城市中已有约 300 个城市缺水,在供水紧张时期不但工农业生产用水得不到保证,有些城市对居民生活用水也不得不采取限时、限量供给的办法,供水问已成为制约我国北方干旱地区及沿海城市经济建设发展与生活水平提高的严重问题之一。特别在北方缺水地区,由于水源受到污染,使水资源更加短缺。 在山西地区,新水源开发的潜力非常有限。因此污水资源化是立足本地区水资源,现实可行的有效措施,将污水处理、净化作为城市低水质用水的第二水源,具有开源,节流与环境保护的综合效益。建立各种形式的水回用系统是避免水资源浪费的有效措施。节水不是简单的限制供水,而是合理用水与提高水的有效利用率。住宅小区污水回用技术是城市污水资源化中不可分制的一部分,采用这种节水技术是山西水资源形势与山西建设的战略需要。太原是一个严重缺水的城市,全市日均供水量 90 余万立方米,日缺水 27.42 万立方米。随着经济规模日益扩大和人口不断增多,水资源短缺已成为制约全市经济社会发展的瓶颈。节约清洁水,做好污水的再生利用,是缓解省城水资源紧张的根本途径。现在,省城园林部门浇花用水、市政部门建设施工用水等等已采取中水回用,污水净化处理已成为当前备受社会关注的事情。 所谓中水是相对于上水 (自来水) 和下水 (污水) 而言的,是指生活污水经处理后,达到规定的水质,可在一定范围内重复使用的非饮用水。如厕所冲洗、绿地浇灌、景观河湖、环境用水、农业 用水、工厂冷却用水、洗车用水等。 中水系统大致可分三类,一是城市污水处理厂出水处理回用的城市中水系统,二是若干建筑群生活污水集中处理回用的小区中水系统,三是单栋的建筑物生活污水处理回用的建筑中水系统。 为有效利用中水资源,最重要的是把推广使用中水纳入城市建设的发展规划,尽可能集中规划,实现规模效益。目前,太原市排水管理处已开始着手制定中水的发展规划,力求结合城市更新的各项建设,把中水回用纳入到城市污水资源化再利用的总体规划中去,体现出集中与分散处理相结合的原则。此外,中水 回用要在依靠市场的前提下,实行企业、社会、政府共同投资,加快中水推广进程。 2 相关政策 针对建筑用水,太原市出台了以下相关政策文件。 2.1 “三同时”节水制度 早在,,,,年,太原市政府就下发文件,提出了“三同时”的节水政策。 “三同时”节水制度的主要内容有,太原市所有新建、改建、扩建工程项目,包括工业、宾馆酒店、机关单位、居民住宅等,在上报工程设计任务书和扩初设计时,需附有太原市城市管理部门,太原市节约用水办公室,节水办,对用水工艺和用水量的审核意见,新建、改建、扩建工程项目,应配套建设相应的节约用水设施,并与主体工程同时设计、同时施工、同时投入使用。太原市节水办负责节约用水设施设计的审查和竣工验收。 2.2 城市节约用水条例 为鼓励使用中水,在太原市新修订实施的《城市节约用水条例》中规定,居民小区建筑面积在5万平方米以上的,其他建设项目建筑面积在3000平方米以上,且设计用水量每日为50立方米以上的新建、改建、扩建工程,都应当建设和使用中水设施。 2.3 水量增容收费 依据太原市物价局文件【2002】16号有关用水增容费的收费标准,依据不 3、工业用水类,如同性质类别,增容费分别为,消费类,如住宅,类2000元/m 33企业,类2800元/m、商业用水,如商铺、宾馆,类3200元/m、特行用水,如 3美容、洗车、桑拿,类4500元/m。 3 中水水源及用途 住宅类建筑可考虑除冲厕污水外其余排水作为中水水源,公共建筑等采用淋浴排水、盥洗排水作为中水水源,宾馆餐饮排水水质污染程度较高,处理比较复杂,不宜采用,宾馆洗衣房的排水由于含有各种不同的洗涤剂,能否作为中水水源需经试验确定。 ,1,优质杂排水。一般指厨房废水、洗衣废水以外的杂排水,水质较为洁 净。随着生活水平的提高,优质杂排水尤其是洗浴废水的水量近年来增长较快,水量较大,一般能与小区中水回用的水量持平,满足回用水量的要求。由于优质杂排水水质好,处理工艺比较简单,使回用处理设施投资相对较低,处理成本便宜。但由于优质杂排水用水在时间上相对集中,水量波动较大,对回用系统水量平衡的要求较高。 ,2,杂排水。与优质杂排水相比,由于包括了厨房废水,使水中污染物相对上升,给处理增加了难度,相对优质杂排水,水量变化幅度减少,有利于调节容量的缩减和水量的平衡。 中水作为生活杂用水,其水质必须满足下列基本条件,,1,卫生上安全可靠,无有害物质,其主要衡量指标有大肠菌群数、细菌总数、悬浮物量、生化需氧量、化学耗氧量等,,2,外观上无不快的感觉,其主要衡量指标有浊度、色度、臭气、表面活性剂和油脂等,,3,不引起设备、管道等严重腐蚀、结构和不造成维护管理的困难,其主要衡量指标有PH值、硬度、溶解性固体等。我国现行的中水水质标准有,《生活杂用水水质标准》,CJ25.1—89,、《生活杂用水标准检验法》,CJ25.2—89,。 4 工程介绍 4.1 工程概况 该小区现状用水分为公建绿化施工用水和住宅生活用水。公建绿化施工用水包括办公楼实验楼电开水器和卫生间用水,单身公寓楼生活用水、对外培训中心商业用水,小区绿化用水、临时施工用水等等,住宅生活用水包括小区内1,16号家属楼生活用水。 根据该小区物业部门提供的用水数据,2005年度小区月平均用水量为 3337372m/月,日平均用水量约为245m/d,其中住宅生活用水量210m/d,公建 33绿化施工用水量35m/d。排水量为住宅部分178.5m/d,公建绿化施工部分 3329.8m/d,合计208.3m/d。 目前,小区排水采用污废水合流制,即生活污水和雨水合流排放,污废水统一收集后,从大院西南侧位置排出至市政污水管网。随着小区改扩建工程实施,小区新增商务宾馆一座,24层底商住宅楼两栋。本工程拟将宾馆和新建住宅的 洗浴杂排水收集后,经生化处理后回用到宾馆、住宅冲侧,小区洗车、绿化用水中。 中水水源, 小区内能收集到的杂排水包括居民的盥洗、沐浴废水及宾馆桑拿洗浴和客房沐浴排水等等。但是考虑到现有建筑室内外污水管网的改造工作量较大,所以本次仅考虑收集新建宾馆的优质杂排水及新建住宅楼的沐浴杂排水。这部分排水作为中水水源有以下特点,?新建住宅工程刚开始建设,设计和施工上可以充分考虑,?水量有保障,?水质稳定,?处理工艺较简单,?投资省,?中水的水质可靠性较强,特别是用户在心理上比较容易接受来水的水源。 4.2 水量规模 根据项目单位提供的住宅小区改造工程完成后的水量平衡图,并考虑总水量规模的10%左右水量作为中水处理站的自用水量,结合一年中用水量不平衡与 3/d,Q设备设施的配套使用,最终确定中水处理站处理规模为170m平均 3=7.08m/h,。 4.3 中水处理站进出水水质 ,1, 进水水质 中水处理站进水水质应当进行实测,由于没有实测数据,本工程参考《建筑中水#设计#》,GB50336-2002,推荐的宾馆洗浴排水水质作为中水处理站的进水水质,水质指标如下表, 表4-1 中水工程进水水质 单位:mg/L(除PH值外) 水量 COD BOD SS NH-N TP PH cr53 3170(m/d) 120 60 50 15 2.0 6,9 ,2,出水水质 中水处理站的出水水质应当结合中水回用的用途确定,本工程拟将中水回用到小区宾馆冲厕、小区洗车、绿化等用途。各个回用功能用水指标如下, 表4-2 各类中水工程要求用水水质 单位:mg/L(除PH值外) 总大肠菌群功能 PH BOD NH-N 嗅 浊度 余氯 53(个/L) 冲厕 6,9 ?10 ?10 无不快感 ?5 — ?3 绿化 6,9 ?20 ?20 无不快感 ?10 — ?3 洗车 6,9 ?10 ?10 无不快感 ?5 — ?3 注:总余氯为接触30min后?1.0mg/L，管网末端?0.2 mg/L。 结合各类水质的不同要求,按照其中严格的水质指标作为最终确定出水水质, 表4-3 中水工程出水水质 单位:mg/L(除PH值外) 总大肠菌群功能 PH BOD NH-N 嗅 浊度 余氯 53(个/L) 确定出水水质 6,9 ?10 ?10 无不快感 ?5 — ?3 注:总余氯为接触30min后?1.0mg/L，管网末端?0.2 mg/L。 4.4 中水处理工艺方案分析 根据前面所述及中水工程进出水水质确定的污水处理程度,中水处理工程选用的处理工艺应对BOD、NH-N等有一定的去除率。 3 表4-4 中水工程进出水水质 项目 BOD NH-N 53 进水水质(mg/L) 60 15 回用水水质(mg/L) ?10 ?10 去除率(%) ?83.3 ?33.3 在收集到的优质杂排水中,有相当数量的污染物,如BOD 、SS、NH-N53等等,此外还可能含有细菌和其他有害物质,为了有效的去除上述物质,提高出水水质,进而达到回用要求,就需要对收集到杂排水进行处理。 处理的对象和目标是,?去除处理水中的悬浮物,包括活性颗粒,、使水质澄清,?降低BOD,COD等指标,使水质稳定,?脱除氨氮,消除污染因素,5 ?消毒、杀菌,去除水中的有毒有害物质。 目前,生物处理广泛应用于城镇市政污水处理,是一种运行成本低、处理效率高,出水水质稳定,工艺成熟的污水处理方法。按照微生物在污水中存在的状态,污水生物处理可分为活性污泥法和生物膜法两大类。 生物膜法的处理工艺有如下特征, ? 对水量、水质变动有较强的适应性, ? 在低水温条件下,也能够保持一定的净化功能, ? 宜于固液分离, ? 适宜处理低浓度的污水, ? 动力费用低, ? 产生的污泥量少, 生物膜法是水体自净的人工强化。常用的生物膜法处理工艺有生物接触氧化法、曝气生物滤池法、膜生物反应器等等,上述工艺各有特色,但也各自存在着自身的优缺点。 比如,常规生物接触氧化法适合于规模较小的污水处理工艺,运行稳定,但对水体中的总氮处理效率不是很高,如果对出水水质中的总氮有要求则需要进行工艺改良,曝气生物滤池运行稳定,处理效率高,但是运行程序复杂,需要反冲洗等程序,控制程度要求高,膜生物反应器处理污水效率高,出水水质好,运行稳定,运行成本低,但是一次投资较大。 结合工程建设规模和进出水水质要求,本工程提出采用MBR,膜生物反应器,生化处理工艺。 MBR,膜生物反应器,是把生物处理与膜分离相结合的一种组合工艺,在生物反应器中置入中空纤维膜组件,过滤中空纤维膜为超滤膜,UF,,孔径范围为0.04μm,主要用于对悬浮液和有机物进行截留。其特点可使生物反应池内维持一定浓度的微生物量,对污水进行净化。 该技术是一种先进的污水处理技术,其核心是基于浸入式高强中空纤维膜分离和生物反应技术,将悬浮生长生物反应器与超滤膜分离系统一体化,用超滤膜分离方法替代了传统活性污泥处理系统中的二沉池和砂滤系统。其特点是处理水水质非常好,悬浮固体、CODcr 、NH-N、BOD 和浊度很低,可直接回用作35 杂用水,比如饮用水以外的生活杂用水,园林绿化,洗车等,工业用水,比如循环冷却用水或直接作为反渗透进水、生产锅炉补给水和电子工业超纯水。 超滤膜通常是直接浸没在曝气池中,直接与生物反应混合液接触,通过过滤泵的负压抽吸使滤后水通过外压式中空纤维膜达到固液分离的作用。负压抽吸的压差非常低,最大只有2.2 米的水头,单位处理水所需的能量较小。在过滤过程中,通过鼓风机在膜的底部通入空气。一方面气流上升产生的湍流对中空纤维膜 的外表面产生擦洗作用,从而可连续清除掉膜表面上粘附的固体物质,防止或降低膜的污染或堵塞,另一方面这种气流同时也具有曝气作用,可提供生物降解所需要的大部分耗氧量。生物降解所需要的其余部分氧还要通过扩散曝气系统来完成。生物反应中产生的过量污泥直接从超滤膜池中排出。 MBR,膜生物反应器,工艺特征, -N硝化为NO-,对有机物1,对污水中的有机物进行降解、硝化菌将NH33去除率在95%以上,对氨氮去除率在97%以上。 2,预处理过程简单,不需要大量投加化学药剂,操作过程简单, 3,回收率高,水的回收率可达到99%以上, 这种灵活性容许操作员在流入的未净化水品质恶化时通过降低回收率减少对隔膜的“压力”,但同时产生相同总量和品质的净化水, 4,系统使用逻辑进程监控系统,包括流量传送器和压力传送器等等。这种高度受控的系统方法可用于设计最灵活的系统并提高操作员接口的最低要求, 5,空气冲洗保证在各种流入条件下都能可靠运行, 6,自动反冲保证在较低的过膜压力下提高整体膜通量, 7,占地面积小,只有传统工艺的10,20% 8,使用寿命长,连续运行时间可达7万小时,断丝率小于1‰。 4.5 工艺流程, 4.6运行费用 中水处理年运行费包括材料费、燃料动力费、工资福利费、折旧费、无形及递延资产摊销费、大修费、日常维护和管理费及其它费用等。 表4-6 成本费用计算表 序号 费用名称 单位 费用 1 动力费用 万元/a 5.94 2 药剂费 万元/a 1.18 3 工资福利费 万元/a 1.92 4 成本费用小计 万元/a 17.17 3 5.30 5 年处理量 万m 36 单位经营成本 元/m 2.00 5 工程小结 虽然工程现在还未实施,但是从我们调研太重宾馆的中水处理回用的实际运行效果来看,其出水水质和运行费用都是可以接受的。由此说明该中水处理工艺是无论从理论上、还是经济上都是可行的,本文推荐的方案,不仅具有一定的环境、经济和社会效益,而且也具有一定的现实意义,值得推广应用。 参 考 文 献 1.《给水排水设计手册》中国建筑工业出版社，第二版。 2. 现行设计规范 3. 设备厂家样本。