（环境工程专业论文）高校污水处理和中水回用技术应用与研究——西安翻译学院污水处理工程.pdfVIP

a b s t r a c t t h es c h o o ll i f e - w a t e rq u a n t i t yr a p i dg r o w t h , t h e s ea r eu s e di nt i m ea f t e rw a t e r d i s c h a r g e o f f , s e w a g ei sv e r yb i g ，c a u s e dg r e a tw a t e rw a s t eb e c a u s ef l u s ht h et o i l e t , l a n d s c a p i n g , j i a o s a p a v e m e n t , c a rw a s he t c ，a l lu s eo fw a t e rm i x e dw i t hw a t e r c o l l e g e sh a s n tt h es e w a g e t r e a t m e n tu s i n gi t s e l fa g a i na f t e ru s e a c c o r d i n gt op r e s e n t s i t u a t i o no fc a m p u sl i f e s e w a g ew a t e ra n dm i s c e l l a n e o u s r e q u i r e m e n t s ，t a k i n gx i a nt r a n s l m i o nc o l l e g ew a s t e w a t e rt r e a t m e n te n g i n e e r i n g , a sc a s es t u d y t h es e w a g et r e a t m e n tp l a n td e s i g np r o c e s s i n g5 0 0 0 m 3 d w a t e rw a t e rp r o c e s s i n g p o w e rf o r l0 0 0 m d f i r s tw eh a dw a t e rw a t e rq u a l i t ya n a l y s i s ，o ft h r e ek i n d so fw a s t e w a t e rt r e a t m e n t p r o c e s sc o m p a r i s o n , t h ef i n a ld e t e r m i n a t i o ni nt h el o r dc r a f ta d o p tc a s sp r o c e s s + h y d r o c y c l o n ew a t e rc l a r i f i c a t i o n + g r a v i t yc a n n o th a n d l ep r o c e s s f i l t e r sc o m p l e t e dt h e s e w a g et r e a t m e n tp r o d u c t i o ns t r u c t u r e ( b u i l t ) b u i l dt h i n g st e c h n o l o g i c a ld e s i g na n ds e l e c t i o n o fe q u i p m e n t f o rs e w a g es y s t e mo p e r a t i o nc o m m i s s i o n i n ga r ea n a l y z e d ，a c c o r d i n gt ot h e p a r t i c u l a r i t yo fc o l l e g es e w a g ew a t e ro nc a s st e c h n o l o g ya n dp r o c e s sc o m m i s s i o n i n ga n d p r o b l e m si n s t r u c t i o n sa n dp r o p o s e ds o l u t i o n s l a s to ft h es e w a g ep l a n te f f i c i e n c ya n a l y s i s ， b a s e do nt h et r a n s l a t i o nc o l l e g es e w a g et r e a t m e n tp l a n ti nx i a nu n i v e r s i t ys t u d ys h o w st h a ti n w a s t e w a t e rt r e a t m e n ta n dw a t e rs y s t e mp r o m o t i o ni sf e a s i b l e ，a n dh a sc e r t a i ne c o n o m i c b e n e f i t sa n ds o c i a lb e n e f i ta n de n v i r o n m e n t a lb e n e f i t s s e w a g et r e a t m e n tp l a n t , t h et e s ta n do p e r a t i o no fn e a r l yo n ey e a rp e r i o d ，s e w a g eb o d 5 ， c o d c r ，a m m o n i an i t r o g e na n dt pw a t e rt r e a t m e n te f f e c t ，a n dt h et e s te f f l u e n tt u r b i d i t y t h e r e s u l tc o m p l e t e l ya c c o r dw i t h ( i n t e g r a t e dw a s t e w a t e rd i s c h a r g es t a n d a r dg b 8 9 7 8 - - 9 6 ) a n d n o n - p o t a b l ew a t e rq u a l i t ys t a n d a r d sg j 2 5 1 8 9 ， p r o o fs e w a g ep l a n tt e s t i n gr e s u l t sa n dp r o c e s sp e r f o r m a n c e , s ot h a tt h es y s t e mi sf e a s i b l e a n ds t a b l e ，a c h i e v et h ee x p e c t e de f f e c to ft h ed e s i g n k e y w o r d s ：c o l l e g e sa n du n i v e r s i t i e s ；s e w a g et r e a t m e n t ；w a t e r - r e c o v e r y ；b e n e f i t 长安大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1研究背景 1 1 1高等院校水处理是西安建设节水型社会的重要一环 西安市是全国4 0 个严重缺水城市之一，水资源总量2 6 6 7 亿一，人均水资源占有 量3 3 5 m 3 ，仅仅为陕西省人均水资源量的1 5 ，全国人均水资源量的1 6 ，世界人均水资 源量1 2 4 ，远达不到全球人均水资源占有量不低于1 0 0 0 m 3 以维持一个地区社会经济持 续发展界限，是一个水资源非常贫乏的地区n 1 。 西安市城市总体规划中指出，西安市是由一个主城区与十一个外围区县构成，主城 与外围区县用水量进行统一调配、统一规划。近年来，随着黑河工程建成，虽然西安市 的水资源短缺问题暂时得到缓解，但水环境问题和供水前景仍然不容乐观，水资源可持 续开发利用受到一定的制约。据资料显示，目前，西安市境内水资源量有2 6 亿m 3 ，而 2 0 11 年和2 0 3 0 年西安市总需水量为3 8 亿m 3 和5 2 亿m 3 ，年缺水量将达1 1 2 6 亿m 3 。加 上日益受到不同程度污染的城市水体，2 0 1 1 年以后，西安市用水量缺口将会逐年增加。 从远期来看，西安将是一个水资源非常贫乏的城市，节水型社会的建设势在必行位1 。 要使水资源利用既不破坏自然生态的平衡，又能满足西安经济社会发展的需要，除 了政府政策和法律的宏观控制外，大力发展科学技术使得节水技术快速进步也是非常重 要的。中水处理作为节水技术之一，已经日益引起了人们的关注。 西安是西北五省区的政治、经济、文化、科技、交通和商贸中心，是高科技产业竞 争力最强的城市之一，也是我国高等教育、国防科技、科学研究和高新技术产业的重要 基地。西安，云集了近7 0 所高等院校，是一个真正意义上的“大学城”。 高等院校的人口密度十分大，其生活污水产生主要来自学生宿舍，这种类型的生活 污水和一般的城镇居民生活污水不同，具有污水水质较好和排放量大的特点，有利于回 收利用。中水水源水质好、排放量大、排放点集中，且容易收集是在高校中实行中水回 用系统的优势。但是现在是，高校的生活污水回收利用率非常低。西安市2 0 0 7 年污水治 理及环境保护的第一仗就是长安区高校生活污水治理，。长安区有1 2 所高校，其中只有6 所高校有污水处理设施，更不用提中水设施，能处理的量不足排放总量的2 0 d 1 。而且。 这不仅是西安市一个区域的情况，在全国高校中只有极少部分真正意义上实现了生活污 水处理与再利用。 1 1 2 高等院校水处理存在的问题 从高等院校扩招开始，我国进入了一个高校大力建设的高峰期，学校的生活用水量 第一章绪论 迅猛增长，这些用水均在一次使用后排放掉，污水的排放量很大，冲厕、绿化、浇洒路面、 洗车等杂用水全部使用自来水，造成了水资源极大的浪费。高校产生的生活污水没有得 到妥善的处理和利用，主要有几方面的原因： ( 1 ) 缺乏对污水再生利用的整体规划 目前我国城市污水处理及中水再生利用规划指标体系尚未建立。虽然在城市建设的 总体规划中，已经有一定的城市的排水及供水规划，但在高校水资源的综合利用方面长 期处于盲区，缺乏统一的规划，特别是高校污水处理及中水再生利用规划，这定然会造成 政府的重复建设和决策的缺失。所以，城市的总体规划以及城市的水资源合理分配及开 发利用计划中应纳入高校污水处理及中水再生利用，在科学论证、综合平衡的原则上，针 对各种类型高校的实际情况进行总体的规划，确定其应有的作用和所处的位置。均衡中 水水质，处理工艺流程，处理达标程度，主要使用用途，中水输水方式等选择上，要保 持远近结合，达到综合平衡，既要能满足功能和用水水质需求，又要能因地制宜、经济合 理，避免要求过高而使得效果适得其反。 ( 2 ) 严重滞后的生活污水收集与处理设施建设 高校生活污水处理及中水再生利用的绝对前提条件是高校生活污水的收集与处理 设施的齐备，目前我国相对于整个城市的污水管网的建设高校污水管网的建设严重滞后， 而且污水处理厂的数量和规模严重不足，致使生活污水处理率不到两成。因此，推动高 校污水处理及中水再生利用的关键是大力建设污水处理工程设施和高校污水管网。 ( 3 ) 高校生活污水处理和中水再生利用技术相对落后 科技进步是高校污水处理和中水再生利用发展的前提，新技术、高技术的保证和支持 是关键。虽然高校具有大量的科研人才，但由于大家普遍对高校的生活污水处理的问题不 太重视。因此，高校不但要投入很大的科研力量去研究城市生活污水处理，而且要将更多 的眼光放在学校本身，多针对学校的生活污水处理和中水再生利用进行研究和分析。 1 2 研究内容、目的及意义 1 2 1 课题来源 西安翻译学院前身为西安翻译培训学院，于1 9 8 7 年l o 月经陕西省教委批准成立， 2 0 0 2 年6 月，西安翻译学院得到教育部发展研究中心授予首家“全国民办高校样本学校” 称号。2 0 0 5 年经国家教育部批准为实施以本科学历教育为主，同时可举办专科层次高等 职业技术教育、涵盖”文法、理工、经管、艺术”等多学科多专业的一所综合性民办本科 高校。我院下设外国语学院、国际关系学院、经济管理学院、信息工程学院、人文艺术 2 长安大学硕士学位论文 学院和翻译研修学院等六个二级学院，开设近6 0 个计划内本科、高职和计划外自考本 科专业及有关专业方向。依托科教大省的优质人力资源实现近千名专、兼职教师中，中、 高级职称占8 0 。下属国际关系学院、职业学院、信息工程学院等皆以享受国务院特殊 津贴的专家、教授和博导为主体领衔管理并执教。 几年来，翻译学院的翻译和陕西导游均成为省级精品课程，陕西省教育厅 将我院外国语学院的英语教育评为省级高职重点专业之一。2 0 0 7 年l o 月，西安翻 译学院被中国翻译协会授牌命名为“中国翻译协会外语教学实验基地”。不仅如此， 我院在陕西省的历年统招计划内“第一志愿”报考率，“专升本”上线率和录取率，每年应 届毕业生的“一次性就业率”、非统招计划外“自考”通过率、英语四、六、八级考试及英 语a 级考试合格率、陕西及北京导游证考试合格率、全国计算机应用技术能力和全国计 算机高新技术资格考试通过率等，均远超于全省平均通过率。先后荣获“明星学校”、“先 进学校”、“全国民办高校先进单位”等称号，连年获得“安全单位”和“综合治理先进单位” 称号。2 0 多年来，6 万余毕业生遍布海内外、在校生规模近4 万之众的我院，以2 0 0 0 亩自有校园、7 0 万平方米自有校舍和健全的教学生活设施和1 0 亿元价值的公益性自有 校产，为维护就读学生学习、生活和就业等合法权益提供了坚实的保障，享誉海内外的 西译品牌效应更使该院登上了中国民办高教首发阵容的制高点。 学院于2 0 0 3 年委托宜兴市一家环保公司，承建了一座污水处理能力为2 0 0 0 m 3 d 的 生活污水处理设施，之前正在运行之中。目前该校就读的全日制学生已达到3 0 0 0 0 人左 右，教职员工及家属约1 0 0 0 0 余人，生活污水排放量已接近5 0 0 0 m 3 d ，目前已建成的污 水处理系统远不能满足污水处理的需要，所以此工程是在此背景下进行建设的。 1 2 2 研究内容 ( 1 ) 通过对西安翻译学院资料调查来确定污水处理厂设计进出水水质、处理工艺和设 计规模；结合污水厂所在地地形、自然环境现状等进行污水处理厂设计；在此基础上对粗 细格栅间、格栅除臭系统、c a s s 池、调节池、鼓风机房、污泥池、中水厂房、污泥压 滤间和接触消毒池等污水处理构( 建) 筑物总体设计及设备选型的关键技术进行研究。 ( 2 ) 考察生物池中s v 值和m l s s 值，进行污水处理厂调试运行阶段c a s s 反应池活 性污泥培养技术研究；以p a m 和p a c 的投加实验来确定中水处理中的最佳药剂投加量。 ( 3 ) 监测污水处理厂调试运行期，进出水中c o d 。，、b o d 5 、氨氮、t p 及中水进出水 浊度，观察污水厂及中水系统处理效果，确定污水厂调试效果和工艺性能。 ( 4 ) 监测污水处理厂正常运行期间，进出水中p h 、c o d 盯、b o d 5 、t p 、动植物油、 第一章绪论 阴离子表面活性剂、六价铬、石油类、色度、总铜、总铅量和总砷量等污水排放指标， 确定污水处理厂正常运行效果，再根据中水出水浊度等指标确定中水处理效果。 ( 5 ) 对试运行期间和正常运行初期污水处理厂c a s s 池中的活性污泥生物相进行显 微镜观察和拍照。 ( 6 ) 通过对西安翻译学院具体实例的研究，确定c a s s 工艺及絮凝沉淀过滤的中水 处理工艺的和可行性。 1 2 3 研究目的及意义 1 ) 研究目的 1 、以实例研究，其设计参数、调试参数、工程建设经验等给高校的污水处理及中 水回用系统的建设提供借鉴。t 2 、通过西安翻译学院污水处理工程是实例研究，证明污水就近处理，以污水处理 为中水并回用的可行性，减少了环境污染和为校园杂用水提供可靠稳定的水源保障。 2 ) 研究意义 高校进行污水处理，不但减少水污染物排放量，还具有一定的各种效益。再以可达 标排放的污水作为原水进行中水处理，作为校园绿化、市政用水等杂用水是预防和解决 西安市乃至西北地区水资源贫乏的有效途径之一，是半湿润半干旱地区城市势在必行的 重大决策。本文主要以西安翻译学院污水处理工程实例来进行研究，其目的在于： l 、节约水资源，改善城市水资源短缺状况； 2 、研究和推广高校污水处理可减轻水资源污染现状，以处理后的污水作为原水进 行中水处理成本低于以天然水体为原水的自来水厂，使用中水可节省水资源用量、远距 离输送水造成能耗和市政建设费用。实施污水处理和中水回用可创造可观的经济效益、 社会效益及环境效益，这对高校水资源合理开发利用，有一定的借鉴意义： 3 、按照西安市创建全国卫生城市要求及建设节水型社会实施方案，利用供给量稳 定的中水这种再生水资源回用于校园自身，是西安市及西北地区保护水资源、节约用水， 改善水环境及生态环境的一个突破面。 4 长安大学硕士学位论文 第二章c a s s 生物反应工艺 2 1c a s s 工艺原理与特点 2 1 1c a s s 工艺的原理 c a s s ( c y c l i c a c t i v a t e ds l u d g es y s t e m 循环式活性污泥法) 是在s b r 工艺的基础上形 成的改进工艺，创始人g o r o n s z y 教授将预反应区用容积更小、设计更加合理优化的生 物选择器代替，是基于i c e a s 工艺开发出来的【刖。 在活性污泥系统中，微生物对b o d 浓度很敏锐，当进水浓度和有机负荷较低时， b o d 的去除主要通过细胞氧化；而在有机负荷较高时，而且在微生物处于饥饿状态下， 大多数小分子且可溶的有机物将进入微生物细胞内进行储备，可以成为细胞的内源和外 源呼吸【5 1 。这种外源和内源呼吸的交替循环是控制丝状细菌繁殖和稳定间歇式运行的有 利条件。在高有机物浓度环境中，具有絮凝性的微生物生长速度较快，能快速吸收低分 子可溶性有机物，而丝状菌在高浓度下繁殖速度较慢，从而能够防止污泥膨胀。相反， 当b o d 浓度低时，丝状茵的繁殖能力超过非丝状菌，污水中所含的可溶性有机物可能 会导致污泥膨胀。因此需在生物反应器中创造一个适宜的环境，作用在起始反应阶段去 除溶解性有机物，以遏制污泥膨胀的根源。在传统的s b r 系统中，曝气阶段是以完全 混合方式进行，运行过程中没有浓度梯度，而且池中泥水分布很均匀，b o d 浓度较低， 微生物的周期饥饿状态以及外源内源呼吸交替现象不会产生。这样的运行过程往往会带 来丝状菌大量繁殖引起的污泥膨胀问题1 6 。为此，c a s s 工艺在进水阶段设有生物选择 区的合适的可变容积系统进行运行，解决了浓度梯度问题还能使系统在曝气阶段中以完 全混合方式运行。系统中微生物在每个循环周期中处于有机物浓度、溶解氧浓度的变化 之中。选择区一般采用厌氧方式运行，在厌氧状态下，进入选择区的污水中的发酵产物 能在起始反应阶段快速被聚磷菌吸附吸收之后转化成聚p 羟基丁酸。在发酵产物的诱导 下，细胞内聚磷经水解转成正磷酸盐释放到水溶液中，在这状态下，聚磷菌大量繁殖且 在微生物互相竞争中占优势，从而实现了微生物的选择和防止了因丝状细菌过度繁殖引 起的污泥膨胀问题【7 1 。在主反应区，处于曝气阶段好氧条件下的聚磷菌发生聚d 羟基丁 酸的降解及磷的吸收，形成的污泥包含磷，然后通过排放剩余污泥达到污水中磷的去除， 这一情况和a o 除磷工艺基本相同。在c a s s 系统中，通过容积的曝气和非曝气阶段， 结合选择器中发酵产物的吸收储存和磷的释放，上述反应不断重复进行，从而提高了生 物除磷效果。 在c a s s 系统中可以达到同步进行硝化反硝化。据实验测定，由于微生物絮体中自 5 第二章c a s s 生物反应工艺 养菌和异养菌分布的不均匀性，n h 3 - n 的硝化在微生物絮体之外进行，而浓度梯度较高 的n 0 3 - n 离子可进入絮体内部。在c a s s 工艺运行中，控制鼓风量和溶解氧( d o ) 含 量，使曝气充水阶段大约有5 0 的时间其d o 接近于零，大约3 0 时间在l m g l 左右， 约2 0 时间接近2 m g l 左右。溶解氧能否进入微生物絮体内，取决于活性污泥的耗氧速 率和絮体大小。一般情况下，由于耗氧速度比较快而d o 含量又不高，导致溶解氧较难 进入絮体内。这样就在微生物絮体中形成了微缺氧区，使絮体内部发生反硝化作用嗍。 因此在s b r 系统中可以达到硝化反硝化作用同时发生，因而无需专门设缺氧区及 内回流系统。污泥中存在的少量的硝态氮( n g 3 - n 约为l 2 m g l ) 可在选择区中进行反 硝化得到去除。c a s s 系统的去脱氮主要通过同步硝化和反硝化作用，回流比也很小， 选择区中反硝化量与总体相比是微量的。因此，磷的去除在一般情况下也是没有影响的 【9 】 o 2 1 2c a s s 工艺特点 c a s s 工艺是s b r 工艺的一个改进，它继承s b rt 艺简单可靠、运行的方式灵活、 自动化程度较高的特点，同时具有很好的除磷脱氮功能。设置隔墙将c a s s 池的反应区 分为几个区域，每个区域功能不同，使得在各区域中溶解氧、污泥浓度及有机负荷的不 同，各区域中的生物状态也不同来实现这一功能。尽管单池为间歇操作运行，但使整个 过程可以达到连续进水，连续出水，同时在传统s b r 池前或池中设生物选择器及厌氧 区，相当于厌氧缺氧一好氧阶段的串联，从而提高了脱氮除磷效果【l o l 。见图2 1 进气一 避水q，i i i ： 。- - - - 淫 ， ， j i | | j7 。= = = 一 7 ， i 1 2 3 口 口一口口口口_ 口口口口口口口口廿口口 一 污泥圆漉r 口 l 生物选择区2 兼氧区3 主反应区 图2 1 ：s b r 反应器示意图 6 最高水位 最低水位 水口 长安火学硕士学位论文 与其他活性污泥处理方法相比较，c a s s 工艺具有以下特点： 1 ) 反应池中曝气和静止沉淀是间歇运行，可以使b o d 和m l v s s 浓度随时间的变 化梯度加大，达到保持较高的活性污泥浓度的效果，直接增加了生化反应推动力，提高 了处理效率。在静止沉淀时，微生物处于缺氧状态，氧化合成能力大力减弱，使得微生 物进入内源呼吸期，保证出水水质。 2 ) 简单的工艺流程，灵活的运行方式，省去二次沉淀池，取消了大型贵重的刮泥 机械，容易扩建。 3 ) 反应池分生物选择区、厌氧区和主曝气区，利用生物选择区及厌氧区对进水中 有机底物的快速吸附及吸收作用以及对磷的释放和反硝化作用，增强了系统的稳定性： 同时，曝气区和静止沉淀的过程中都同时进行了硝化和反硝化反应，因而具有脱氮除磷 的作用。 4 ) 生物选择区的作用是接纳处于饥饿状态的回流活性污泥和含有高浓度有机物的 来水。有效的抑制专性好氧丝状菌生长，可有效地防止污泥膨胀。 5 ) 可以用改变曝气时间的简单方法缓冲迸水水量水质的波动，具有较强的适应性。 6 ) 半静止状态沉淀，表面水力和固体负荷低，沉淀效果好。 7 ) 具有较高的自动化程度，保证出水水质。 8 ) 在中小城市污水处理厂的建设中特别适用。 2 2c a s s 工艺运行影响因素 、 2 2 1 污泥回流比对处理效果的影响 c a s si 艺符合生物的吸附再生原理，时间上是以推流方式运行的，而各个反应区 以完全混合的方式运行且每个反应区内基质浓度不同，c a s s 工艺的污泥回流可以使活 性污泥在生物选择区中先经历一个高负荷的反应阶段，通过酶转移将废水中的溶解性易 降解有机物予以快速的吸收和吸附，进行基质的积累；然后在主反应区中再通过一个低负 荷反应阶段，实现活性污泥的繁殖再生，从而完成基质降解。再生之后的污泥再回流至 生物选择区，从而进行基质的再次积累和再生过程【l l 】。c a s s 工艺的生物选择区一般厌 氧生物选择器，它既能厌氧释磷和反硝化脱氮，还能抑制丝状菌的生长。选择区中，反 硝化细菌快速增值过程是利用硝态氮为电子受体，易降解的有机物为电子供体，这个功 能大多数丝状菌都没有；聚磷菌以释放磷产生能量，快速的吸收废水中的易降解的有机 物，丝状菌都没有这个能力。因此，聚磷菌及反硝化菌在选择区中成为优势菌种还能遏 制丝状菌的生长【12 1 。 7 第二章c a s s 生物反应工艺 2 2 2 进水时长对处理效果的影响 c a s s 工艺受进水时长的改变产生两方面影响，一是进水时长的变化对c a s s 工艺 造成冲击负荷的变化；二是在不改变排水比的条件下，进水时长的变化即为进水流量的 改变，进水流量的变化就会影响到废水在生物选择区的停留时间，即进水历时的改变影 响到生物选择历时，从而影响到系统的运行效果【1 3 1 1 1 4 1 。 2 2 3 循环周期对处理效果的影响及确定 c a s s 工艺设计的循环周期一般为4 h 、6 h 、8 h ，进水水质、污染物浓度和设计进水 污染物浓度有一定的差异，有必要根据实际水质情况来重新考虑各个周期的长短及其对 出水水质的影响。于是，根据进水水质的情况，采用试验，适当调整循环周期及其各阶 段时间的分配，如适当减少曝气时间、延长沉淀时间等，这样在保证出水水质的情况下 又降低了能耗【”j 。 3 长安大学硕士学位论文 第三章中水回用国内外研究现状及处理技术 3 1 中水回用的概念及意义 3 1 1 中水的概念 t 中水，一词来源于日本，开始被称为“中水道，【1 6 1 ，我国国内开始有这个词汇是自 上世纪8 0 年代初，至今已经有3 0 年了，现已逐渐被业内人士以及部分民众所认可。中 水的水质指标低于城市饮用水标准，高于地面水体的污水排放标准，其水质在生活饮用 水水质和污水排放水质标准之间，在城市给水和城市排水之间的可再生利用的水，故称 之为“中水”。主要使用范围为城市绿地的灌溉、道路的喷洒和清洗、美化城市的景观、 浇灌农田、工业冷却水、洗车、卫生间冲洗及消防等不需要同人体直接进行接触的杂用 水【1 7 1 。 所谓中水( r e c l a i m e dw a t e r ) ，主要是指将收集来的生活污水、工业废水、雨水等城 市污水，经污水处理厂处理后，达到去除有机物、重金属离子等目的，使污水水质达到 一定的水质标准，然后将水送到深度处理厂，经过混凝、沉淀、过滤、消毒传统工艺过 程或利用膜技术深度处理，达到可在一定范围内使用的非饮用水，我们称这样的水为中 水【1 引。 。 3 1 2 高校实现中水回用的意义 中水回用的实现，具有很重要的现实意义，它不仅能缓解城市水资源短缺的现状， 还能大量节约有限的淡水资源，使水资源得到高效可持续利用；中水回用也是降低污水 排放的有效途径，能够大量减少污水的排放量，减轻对自然水体的污染程度与污染范围， 相应地降低了治理环境污染的投资，有一定的经济效益。 高校采用中水利用技术可以大量的节省水费和排污费的支出，以及节约引水管线的 铺设及运行等相应设施的费用投入，相应的降低了学校运行成本，进行中水处理并将之 回用是一种经济方便可行的选择，能够大大提高水资源的利用率，因此，在高校内大力提 倡中水的使用是非常必要的。 随着中水处理工艺技术不断的发展，开发研究适用于高校的污水处理及回用工艺和 设备，不但可以消除废水对环境的的污染问题，又可以降低高校的用水成本( 可将中水 作为校园公路、厕所、浇花和景观用水等) 。而对于当今城市水资源短缺以及水资源浪 费严重的状况下，研究中水回用是势在必行的。 9 第三章中水回用国内外研究现状及处理技术 3 2 中水回用技术 污水处理是中水回用系统的前提，根据不同的中水回用要求，所采取的深度处理工 艺及水质标准也不同。中水处理经过长时间的发展已产生有多种技术，处理工艺中一般 会将几种工艺相互联合利用，总的分为物理化学技术和生物处理技术【4 。 3 2 1 物理化学技术 物理处理技术是去除废水中固体悬浮物杂质，采用机械方法，包括：筛除、沉淀、 气浮、过滤和膜分离等技术。主要单元或处理构筑物有格栅、沉淀池、气浮池、过滤池、 膜处理设备等【1 9 1 。 化学处理技术是利用化学反应来分离废水中的污染物质，或者将污染物质通过化学 反应转化为无害物质，有中和法、混凝法、氧化还原法等。混凝法是应用最广泛的方法 之一，但由于所需的混凝药剂用量大，需要沉淀处理，可能存在二次污染等缺点，影响 该技术的进一步推广 2 0 , 2 1 。 中水回用技术中研究最多、应用最广的一种技术是物化处理技术，经常用于处理各 类优质杂排水，主要包括吸附、膜分离、催化氧化、离子交换、电解等技术。 吸附法的优点是出水水质好，占地面积小、吸附速度快、稳定性好等。其缺点是预 处理过程很繁琐，材料的初期投资大，吸附剂再生困难等。在一般条件下，吸附剂选择 活性炭、高岭土、硅藻土及吸附树脂掣2 2 1 。因此，吸附法发展的一个方向是研究如何降 低运行费用，廉价吸附剂的开发和改性处理现有的吸附剂，以提高对污水b o d 5 、c o d 的去除率。 膜处理技术指的是在分子水平上，粒径不同的混合物在透过半渗透膜时，达到选择 性分离效果的技术。其实质是近似于筛分过程的混合质透过或者被膜截留下来的过程， 物质分离取决于滤膜孔径的大小。分离膜的膜壁分布微小孔洞，根据其孔径的大小一般 分为超滤膜、微滤膜、反渗透膜、纳滤膜等2 3 1 。反渗透、超滤、纳滤、微滤的工作原理 是膜的两侧产生静压差产生推动力进行混合物的分离的过程，用来分离含有溶解性溶质 或悬浮颗粒的液体混合物2 4 】。过程中小分子溶质和溶剂可以透过膜，而大分子溶质被膜 截留。反渗透膜处理和超滤( 微滤) 具有膜分离装置简单、操作方便、系统易控制，维 修方便并且分离效率高等优点。膜处理技术作为新型的水处理方法与传统水处理方法相 比，处理效率高、具有占地面积小、可靠性高等优点1 2 5 1 。 催化氧化法是在常规化学氧化法的基础上强化与改进得到的高级氧化法，一般分为 光催化氧化法和多相催化氧化法。与传统化学法相比，催化氧化法具有设备简单、操作 1 0 长安大学硕士学位论文 方便、氧化彻底等特点。其缺点在于催化剂价格较高，致使污水处理成本增加，因而应 用推广难以持续。 3 2 2 生物处理技术 主要利用微生物的新陈代谢，对污水中溶解性和胶体状有机污染物进行吸附、同化 及异化作用的一种水处理方法是生物处理技术。生物处理法一般分为好氧生物处理和厌 氧生物处理，好氧生物处理法主要应用于生活污水处理及与其类似的工业废水的处理， 依据微生物在水中所处的形态不同，好氧生物法又可分为生物膜法和活性污泥法，经过 几十年的发展，生物膜法和活性污泥法的形式己发展出各种不同的形式。 ( 1 ) 活性污泥法：包括阶段曝气活性污泥法、完全混合活性污泥法、传统活性污泥法、 吸附一再生活性污泥法、a b 法及延时曝气活性污泥法、氧化沟工艺、高负荷活性污泥 法、s b r 工艺等【2 6 】； ( 2 ) 自然处理法：土地处理法、稳定塘法【2 6 】； ( 3 ) 生物膜法：有塔式生物滤池、高负荷生物滤池、普通生物滤池、生物接触氧化、 生物转盘等【2 6 1 ； ( 4 ) 厌氧处理法：厌氧生物膜法、u a s b 反应器、复合式厌氧反应器1 2 6 1 ； ( 5 ) 其它处理方法：具有脱氮除磷功能的a 2 o 法等【2 6 1 ； 生物处理法主要适用于处理规模较大的污水处理工程，近年来水处理技术的快速发 展，开发出了一些小型的生物处理设备，可适用于小水量的水处理工程，同样可以获得、 较好的经济效益；生物处理法出水水质稳定，运行费用低，对于大型污水处理厂更甚， 生物处理法在此方面非常有划2 7 2 8 。 m b r 膜生物反应器是中水回用的一项新技术，是采用膜高效分离技术和生物降解 作用相结合而成的一种高效、新型的污水处理与回用工艺。泥水分离采用膜分离取代了 传统的沉淀过程，达到良好的固液分离效果，而且绝大多数的微生物无法透过膜而留在 生物反应器内，可以让反应器内的微生物浓度一直保持较高水平，有利于如硝化细菌等 世代时间较长的微生物的截留和生长。膜生物反应器有出水水质稳定、出水中没有悬浮 物、去除效率高、剩余污泥量少、消化能力强、处置费用低、易于自动化控制和运行管 理、不受场地限制、可去除氨氮及难降解有机物、占地面积小等特点1 2 9 1 。 膜处理的优点是出水水质可靠、稳定。但膜污染及高额的投资是影响和制约膜处理 的推广的主要因素，一般的膜处理工程都是投资较大、造成处理成本很高。未来随着科 技的发展，膜处理设备的建设费用将会逐渐降低，膜处理技术的应用范围得到扩大【3 0 1 。 第四章西安翻译学院污水处理厂工艺设计 第四章西安翻译学院污水处理厂工艺设计 4 1 项目建设的重要性与必要性 、水环境污染是我国面临的严重污染问题之一，生活污水及工业废水的无节制排放不 仅破坏了生态平衡、污染水体，导致自然灾害频发，并且加剧了地下水的开采量，造成 地下水位下降，水资源枯竭。同时，使用受到污染的水源会使工农业生产蒙受损失，人 类健康受到危害，因此，对污、废水进行治理关系到人民的生命健康、人们工作及生活 环境的质量，人居环境以及子孙后代的生存环境。为此我国加大了环保法规的立法，先 后出台了相应的环保法规，我们每个公民、社会企业都应自觉遵守国家的环保法规，为 环境污染的治理做出我们应有的贡献。 4 2 水源水质及水量计算 4 2 1 水质来源 学院附近无市政排水管网，所产污废水不能进入市政污水处理厂，经经济分析后决 定采用在校园北部建设污水处理厂，由于污水没有排放的通道，所以污水系统需处理学 院所有污废水，包含盥洗废水和生活污水( 包含冲厕水) 及食堂、洗衣、实验等污废水。 由于学院附近没有市政排水管网，学院所有的污废水均须进入学院污水厂进行处理，本 工程中水原水全部采用生活污水。 所以对该教学基地的生活污水处理工艺、经济诸多方面进行研究，使处理后的出水 水质全面达到g b 8 9 7 8 1 9 9 6 污水综合排放标准中城镇污水处理一级b 标准，进行排 放，且c o d 。& 0 r a g 1 、b o d s ：5 2 0 m g 1 、s s s ；2 0 m g l 。并对污水处理过程产生的剩余污泥 进行综合利用，达到一次性无害化之目的。中水经过处理后达到生活杂用水水质标准 ( c j 2 5 1 8 9 ) ，主要用于冲厕、绿化和洗车等，多余水量用于周边农田的灌溉用水，以期 消除污染、保护环境和提高水资源利用率的目的。 4 2 2 水质特点 由于西安翻译学院的学校管理制度和独特的地理位置，造成了其排水制度上的特殊 性，主要表现为以下几个方面。 ( 1 ) 、日排放水量不均匀，峰值过大 学校学生及教职员工的活动相对集中，有着显著的用排水特点，上下午正常教学时 间水量较少，中午( 午餐时间) 及下午( 用餐、洗浴时段) 各有一至两小时的用水高峰 期，水量高达8 0 0 嘟小时。 1 2 长安大学硕士学位论文 这种水量的日不均匀及瞬时水量过大，给整个系统的运行带来诸多隐患，因此处理 好水的均量和均质将成为工程的一个关键点。 。( 2 ) 、每年的两个假期，污水量骤减，污水处理系统无法正常运行 这是所有大学校园共同的特点。正常进行教学活动时，全体学生和教职员工的活动 都在校园内进行，污水量较大( 污水处理系统的处理能力是按照此时的排放污水量设计 的) 。而当假期时，学生和教职员工大多不在校园内活动，所以污水处理系统接纳的污 水量比设计处理能力小了许多( 估计约是处理能力的3 0 左右) ，造成污水处理系统中 培养的微生物大量消失。开学时，污水量骤增，此时污水处理系统难以适应，不能正常 运行，或者需要一定的时间恢复到设计能力。在恢复期，处理后排放的污水往往不能达 到排放标准，从而造成收纳水体的污染。 ( 3 ) 、原水水质污染物浓度高、波动大 按照正常用水及排水量推算，4 万左右人员日理论排水量应为6 0 0 0 吨日左右，但 现学校的实际用水量较少，峰值约为4 3 0 0 m 3 d ，导致整个污水浓度相对较高。 _ ： 通过测定原水的水质指标，发现学院的污水有机污染物浓度、悬浮性颗粒的浓度比 一般的生活小区高。这是翻译学院污水的另一个重要特点。 4 2 3 水质指标 由于该学院目前未提供污水监测资料，本设计按我国近年来实测数据，人均 b o d = 2 0 - - , 3 5 9 i ，s s = 3 5 5 0 酮、t n b o d = 2 0 3 0 、t p b o d 一2 3 之间。污水水质， 参考我国正常生活污水水质的实测数据，见表4 1 ： 表4 1 中度污染生活污水水质 序号指标 浓度( m g 1 ) 序号指标 浓度( m g 1 ) l 总同f j k ( t s ) 7 2 01 3 溶解性1 5 0 2 溶解性总f 司体 5 0 01 4 悬浮性 2 5 0 3 非扦发性 3 0 01 5 可生物降解部分 3 0 0 4 挥发性 2 0 01 6 溶解性 1 5 0 5 悬浮物( s s ) 2 2 01 7 悬浮性1 5 0 6 非挥发性 5 51 8 总氮( t n ) 4 0 7 挥发性 1 6 51 9 有机氮 1 5 8 生化需氧鬣口娼 2 5 02 0 游离氦 2 5 9 溶解性 1 0 02 l 总磷( t p ) 8 1 0 悬浮性 1 0 02 2 有机磷 3 1 l 总有机碳( t o c ) 1 6 0 2 3 无机磷 5 1 2化学徽0 0 d5 0 02 4 碱度c a c 0 3 1 0 0 根据水质分析，污水主要来源于生活污水，经综合测算，确定污水处理工程设计 第四章西安翻译学院污水处理厂工艺设计 进水水质见表4 2 ： 表4 2污水处理厂进水水质 i指标b o d 5c o d c r s sn h t nt p 数值( m g 1 ) 2 5 05 0 02 2 03 04 污水经处理后，受纳水体为太乙河，根据水体功能划分，太乙河为三类水体，出水 水质须达到g b l8 9 7 8 19 9 6 污水综合排放标准中城镇污水处理一级标准及及陕西省 渭河水系( 陕西段) 污水综合排放标准( b d 6 1 2 2 4 2 0 0 6 ) 中一级标准，且 c o d c r 墅6 0 m g l 、b o d 5 _ 2 0 m g 1 、s s _ 2 0 m g l 。见表4 3 ； 表4 3 排放水水质标准 污染物 标准值污染物 标准值 p h 6 - 9 n h 3 n ( m g 1 ) 5 1 5 悬浮物( m g 1 ) 受0t p ( m 鲫)s 1 5 色度( 稀释倍数) 9 0 石油类( m g o ) 3 0 c o d e , ( m g 1 ) 野0 动、植物油( m g 1 ) 9 0 b o d 5 ( m g 1 ) 翌0 阿新冶戚獭黼j ，m 曲 s 1 0 注：表4 3 摘自g b 8 9 7 8 1 9 9 6 污水综合排放标准 表4 4 中水回用水质标准 污染物标准值污染物标准值 p h 6 5 9 n h 3 一n ( m 刚) s 1 0 悬浮物( m g 1 ) s 5 氟化物( m 刚) 郢5 总硬度( m 刚) 9 5 0 大肠菌群( 个l ) 3 c o d e , ( m g 1 ) - 5 0 动、植物油( m g 1 ) - 2 4 b o d 5 ( m g i ) s 1 0 氯f 拗( m 印9 5 0 表4 5 生活杂用水水质标准 编号项目厕所便器冲洗、城市绿化洗车、扫除 l 浊度 1 05 2 溶解性同体 1 2 0 01 0 0 0 3 悬浮性固体 1 05 4 色度 3 0 3 0 5 臭无不快感 无不侈感 6 b o d 5 ( m 朗) l ol o 7 c o d c , ( m g 1 ) 5 05 0 8 p h 6 5 9 o& 跏 9 氨氮( m 刚) 2 0 1 0 1 0 总硬度( m 鲫) 4 5 0 4 5 0 1 1 氯化物( m 鲥) 3 5 0 3 5 0 1 2 阴离子合成洗涤剂( m 刚) 1 00 5 1 3 铁( m 鲫) 0 40 4 1 4 锰( m 鲥) 0 1 0 1 1 5 游离余氯( m 鲫) 管网末端邳2管网末端之0 2 1 6 总大肠菌群( 个l ) 33 1 4 长安大学硕士学位论文 4 2 4 水量计算 ( 1 ) 计算供水量 西安翻译学院现状就读在校全日制学生为3 0 0 0 0 人，教职员工及家属约1 0 0 0 0 人， 由学院给水管网统一供水，生活用水按城市居民生活用水量标准g b t 5 0 3 3 1 2 0 0 2 及 g b j l 3 8 6 室外给水设计规范，设计取人均用水量为：1 5 0 l d 人，预测日供水量为： q 供承= 4 0 0 0 0 x 15 0 = 6 0 0 0 m 3 d ( 2 ) 计算污水排水量 1 ) 、生活污水排放量 设计取污水收集率按8 0 。管网截污能力取排水量的1 0 0 测算，2 0 1 0 年污水排放 量为： q 生活污水= 0 1 5 x 0 8 x 4 0 x 1 0 4 = 4 8 0 0 m 3 d 2 ) 、其它污水排放量 其它污水排放包括公共建筑排水，按供水量的1 0 进行测算，污水排放量为： q 其它污承= o 1 5 x 0 8 x 4 x 1 0 4 x