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中水回用 2007 5 1 主要内容 概述中水工艺单元简介中水工艺流程实际案例 2 概述 中水的定义中水一词源于日本 也称中水道 它是一种将城市和居民生活中产生的杂排水经过适当处理 达到一定的水质标准后 回用于冲洗厕所 清洗汽车 绿化或冷却水补充等用途的非饮用水 因其水质介于上水与下水之间而得名 3 中水水质现状 根据 建筑中水设计规范 CECS30 91 选择中水水源时 应首先选用优质杂排水 一般可按下列顺序取舍 1 冷却水 2 沐浴排水 3 盥洗排水 4 洗衣排水 5 厨房排水 6 厕所排水 采用优质杂排水的中水处理工程工艺流程简单 一次投资小 维护管理方便 且处理水水质易于保证 4 中水工艺单元简介 概述预处理工艺生物处理工艺混凝工艺过滤工艺活性碳工艺膜分离工艺 5 概述 中水系统一般由污水收集 调节 预处理单元 深度处理单元 中水贮存 中水输配等部分组成 预处理单元一般包括格栅 毛发去除 预曝气等 处理单元分为生物处理和物化处理两大类型 生物处理单元如生物接触氧化 生物转盘 曝气生物滤池 土地处理等 物化处理单元如混凝沉淀 混凝气浮 微絮凝等 深度处理单元如过滤 活性碳吸附 膜分离 氧化消毒等 6 各处理单元汇总 7 预处理工艺 固形物及毛发去除中水系统的最前端设置格栅 用于去除污水中较大的固形污染物 目前在小型中水系统中 格栅大多采用人工清洗 少数采用水力筛或机械格栅 在原水为洗浴水为主的中水工程中 毛发的去除对后续设备有很大影响 在泵前一般设置毛发过滤器 毛发过滤器的清洗是一个难题 近几年开发的具有反洗功能 设置便于清污的快开结构的毛发过滤器及自动清污的机械细格栅都能较有效的去除毛发 且运行稳定 管理方便 预曝气目前中水系统的调节池有曝气与不曝气两种 8 生物处理工艺 主要应用工艺曝气方式停留时间 9 主要应用工艺 生物处理主要用于去除水中可溶性有机物 降低污水的COD BOD LAS等指标 目前的生物处理单元主要有生物接触氧化 生物转盘 曝气生物滤池 土地处理等 10 生物转盘 11 生物接触氧化 12 曝气生物滤池 13 曝气方式 大部分生物处理设施需向生物反应池中供气 通常鼓风设备产生的噪音可能造成不良影响 因此应尽量选择噪音低的曝气设备 当采用鼓风曝气时 选用回转式风机 三叶罗茨风机等低噪音鼓风机可以得到省能降噪的预期效果 鼓风曝气需要安装曝气管 曝气头等附属装置 水下曝气机由国外引进并国产化后 在中水工程中得到一定范围的应用 它简化了曝气管 曝气头等附属装置 噪音低 但价格较贵 检修时需从水中取出 射流曝气设备简单 噪音小 但由于其动力效率较低造成能耗较高 14 停留时间 建筑中水设计规范 规定 中水处理接触氧化池水力停留时间不应小于2h 对以优质杂排水和综合生活污水为原水的中水工程 生物处理停留时间达2h一般能取得预定的处理效果 15 混凝工艺 混凝剂与最佳投药量混凝工艺主要去除原水中悬浮状和胶体状杂质 是物化处理的主体工艺单元 有关单位针对高碑店二级出水的特性 通过实验选择最佳混凝剂为聚合氯化铝 最佳投药量为30mg L 而对以洗浴水为主的原水 试验研究结果表明 聚合铝和聚合铁均效果良好 聚合铝最佳投药量为5mg L 以Al2O3计 一般可不超过10mg L 以Al2O3计 16 沉淀与气浮 沉淀与气浮均是混凝反应后的有效固液分离手段 沉淀设备简单而体积稍大 气浮设备稍复杂而体积较小 沉淀工艺由于管理简便在北京中水设施中使用比例明显高于气浮设备 混凝工艺主要去除原水中悬浮状和胶体状杂志 对可溶性杂质去除能力较差 因此对原水中残留的洗涤剂处理效果不佳 实验证明 混凝沉淀对阴离子洗涤剂处理效果很差 而混凝气浮对阴离子洗涤剂有一定的处理效果 这是由于气浮池中的微小气泡粘附带有极性的表面活性剂 洗涤剂上浮分离造成的 在使用单纯物化处理工艺时 考虑到这一因素对洗涤剂去除是有利的 17 过滤工艺 过滤功能过滤形式 18 过滤功能 废水过滤的功能主要是去除水中微小的悬浮固体 多用于废水深度处理 包括中水处理 废水过滤可去除沉淀和生物处理过程中未能去除的微絮凝体 可加强废水中悬浮物 COD P 细菌等的去除效果 也可作为废水深度处理中某些工艺 如活性炭过滤 膜处理等工艺的前处理装置等 19 过滤形式 滤池形式可按不同分类方法分为 A按过滤驱动力分为重力滤池和压力滤池 B按水流流经滤层的方向分为下向流滤池 上向流滤池和横向流滤池 C按滤池中放置的滤料特性分为单层滤料滤池 多层滤料滤池和均质滤料滤池等 也有直接按滤料类别来称呼滤池的 如硅藻土滤池 陶粒滤料滤池和砂滤池等 D按滤池运行过程中所需阀门的情况分为四阀滤池 普通滤池 无阀滤池和虹吸滤池等 E按滤池运行速度分为慢滤池 快滤池和高速滤池等 废水处理中 慢滤池用的很少 20 常用滤池 普通快滤池无阀滤池 重力式无阀滤池 单阀滤池 双阀滤池虹吸滤池立式压力滤池上向流滤池V型滤池D型滤池 21 普通快滤池构造图 a 自由流的进 出水形式 b 淹没进水 自由流出水形式 22 普通快滤池运行图 23 无阀滤池 1 辅助虹吸管 2 虹吸上升管 3 进水槽 4 分配堰 5 清水箱 6 出水管 7 挡板 8 滤料层 9 集水区 10 格栅 11 连通管 12 进水管图 24 重力式无阀滤池 25 单阀滤池 26 双阀滤池 27 虹吸滤池构造图 1 进水槽 2 配水槽 3 进水虹吸管 4 单个滤池进水槽 5 进水堰 6 布水管 7 滤料层 8 配水系统 9 集水槽 10 出水管 11 出水井 12 控制堰 13 清水管 14 真空罐 15 虹吸冲洗管 16 冲洗水排出管 17 冲洗水排出槽 28 虹吸滤池运行图 29 立式压力滤池 1 进水管 2 无烟煤滤料层 3 砂滤层 4 滤头 5 底部配水盘 6 出水口 7 排气管 8 上部配水盘 9 旋转式表面冲洗装置 10 表面冲洗高压水进口 30 某油田含油废水处理的压力式过滤池工艺图 31 上向流滤池 32 V型滤池结构 33 V型滤池现场图 34 D型滤池过滤示意 35 D型滤池反冲洗 36 滤料种类 在中水流程中过滤几乎是必不可少的后置工艺 是最常用的深度处理单元 它对保证中水的清澈透明起到决定性作用 滤池的滤料品种较多 在处理中有必要认真选择适宜滤料 石英砂单层滤料和石英砂无烟煤双层滤料是传统的水处理滤料 在中水工程中也得到广泛应用 这类滤料经久耐用 处理效果有保证 轻质滤料在中水设施中也有应用 如纤维球滤料及陶粒滤料等 37 微絮凝过滤 微絮凝过滤将絮凝与过滤相结合 工艺紧凑 设备简单 在北京早期中水处理设施中 含有微絮凝过滤工艺单元的流程占有相当比例 但其处理效果是在运行初期较好 运行一段时间以后往往出现处理效果下降的情况 主要原因是一方面该工艺中滤池纳污量较大 当反冲不彻底时污物残留在滤料上 积累到一定阶段就会影响处理效果 另一方面 该工艺一般与活性碳组合使用 可溶性有机物依靠活性碳吸附去除 当活性碳饱和而没有得到及时更换时有机物去除效果将明显下降 因此 这类工艺对管理单位水平要求较高 38 中水工艺流程 以优质杂排水为原水的中水工艺流程以生活污水为原水的中水工艺流程以城市污水处理厂出水为原水的回用水工艺流程 39 以优质杂排水为原水 这类排水来源分散 以其为水源的中水工程往往规模较小 回用一般为就近在本建筑物内或本单位内用于冲厕 洗车 绿化等 此类中水工程基本上采用生物 物化组合流程和物化流程两类工艺流程 所采用的生物处理工艺主要为生物接触氧化和生物转盘工艺 物化处理工艺主要为混凝沉淀 混凝气浮 活性碳吸附 臭氧氧化 过滤及膜分离等工艺 各工艺最后均包括消毒处理单元 作为预处理的手段 在主要处理单元前一般设置粗细格栅及毛发积聚器 40 以优质杂排水为原水代表工艺 41 以生活污水为原水 随着水资源紧缺矛盾的加剧 开辟新的可利用水源的呼声越来越高 就近采用生活污水作为水源的中水工程应运而生 以生活污水为原水的中水工程又可分为以综合生活污水为原水的中水工程和以粪便水为主要原水的中水工程 两类中水工程一般均采用生物处理为主或生物处理与物化处理结合的工艺流程 由于其进水有机物浓度较高 部分中水工程以厌氧处理作为前置单元强化生物处理的工艺流程 42 以生活污水为原水代表性工艺 43 以城市污水处理厂出水为原水 城市污水处理厂出水水质好而水量大 是重要的可利用水资源 城市污水回用设计规范 规定 城市再生水厂易采用下列基本工艺 一级处理 二级处理 混凝 沉淀 澄清 过滤 消毒 对以城市污水处理厂二级处理出水为原水的回用水工程而言 工艺流程只包括上述工艺的深度处理部分 代表性处理流程为 44 实际案例 实际案例一 盛福大厦中水工程实际案例二 梅源小区中水工程实际案例三 高碑店污水处理厂厂内中水回用工程 45 实际案例一 盛福大厦中水工程 概述此案例为北京盛福大厦有限公司中水回用工程 设计单位为北京基亚特环保技术设备公司 为高级写字楼 建筑物面积52000m2 建筑物面积3900m2 绿化面积1200m2 水质水量A来源及用途 来源以盥洗排水为主 有少量淋浴排水 处理后主要用于冲洗便器 绿化及道路浇洒 B水量 设计日处理水量80m3 d 小时处理水量5m3 h 实际日处理水量66 7m3 d 小时处理水量3 5 4 5m3 h 46 工艺流程图 47 工艺概述 该工程中水处理方法为生物与物化组合工艺 原水经管道汇集至中水处理间 首先经提篮式格栅拦截大块污物后进入调节池 废水在此池中调节水量 均衡水质 在池中加设曝气机搅拌 防止悬浮物质在池中沉淀 调节池出水经毛发收集器去除较细小的漂浮物之后 经水泵提升进入本工艺主要构筑物 生物接触氧化池 降解有机物从而使污水得以净化 经生物处理后废水中大部分COD BOD LAS得以有效去除 生物接触氧化池出水经二级提升泵提升后进入后续石英砂过滤器及活性碳吸附设备 生化池出水中含有一定量的悬浮物质和脱落的生物污泥 经石英砂过滤器后得以去除 经过过滤后的废水可能存有异味 经活性碳吸附后彻底去除水中异味 并使出水水质稳定 透明 经过滤吸附后水的理化指标已达标 还需对其消毒灭菌 以确保水中的卫生指标达到要求 消毒采用次氯酸钠溶液 通过配置计量泵的加药装置连续向中水池中投加药液 通过变频调速供水设备将中水输送至用户 48 立面布置图 49 平面布置图 50 主要装置及设备 51 处理效果 经上述工艺及设备处理后 中水各项指标均达到相关水质标准要求 水质指标见下表 52 技术经济指标 A中水设施占地面积 70m2 指机房设备及调节池 清水池 B工程投资 土建投资8万元 指调节池 清水池及设备基础 电线预埋管及套管等 设备投资39 0万元 C运行成本 盛福大厦中水系统运行成本为1 80元 m3 运行成本构成见下表 53 操作管理要点 格栅及毛发收集器 格栅一般2 3周清理一次 毛发收集器3 5d清理一次 石英砂过滤器 反冲洗根据出水压力表变化进行 一般2 3d反冲一次 每次反冲历时5 7min 通过专门配置的反冲洗水泵利用清水池中的中水进行反冲洗 活性碳吸附器 反冲方法及时间同上 反冲周期一般为1 5d 药剂的使用 本系统投加絮凝剂及消毒剂 混凝剂为明矾 投加量为5 8g m3 消毒剂为次氯酸钠溶液 投加量3 5g m3 通过配置计量泵的加药装置进行投加 接触氧化池 经调试正常后无需专门管理 接触氧化池水下曝气器的工作与水泵运行联锁 可自动运行 54 自动化程度 该系统水泵 水下曝气器 自来水补水及部分阀门操作为全自动 通过调节池及中间水池设置控制点实现 设备反冲洗及毛发器 格栅的清洗需人工操作 55 实际案例二 梅源小区中水工程 概况本工程设计单位为中国航天建筑设计研究院 为住宅小区 商场废水 来源为梅源小区36 37 40号楼高层建筑的沐浴 盥洗 厨房所排污水 处理后主要用于冲洗厕所 水质水量设计处理水量 日处理水量240m3 d 小时处理量10m3 h实际处理水量 日处理水量240m3 d 小时处理量10m3 h 56 工艺流程图 57 工艺概述 生物与物化处理相结合 先通过调节池预曝气 再经两级生物接触氧化 后经过陶粒滤池过滤 消毒后提升至中水池 采用生物接触氧化与陶粒过滤相结合的工艺 二级生物接触氧化池 过滤池 清水消毒池合建为一体化中水设备 生物接触氧化选用先进的双通孔PVC折波填料 比表面积大 双通孔结构使水流特性优越 生化池采用水下曝气机进行曝气 设备体积小 运行平稳 无噪声 滤池滤料反冲洗采用直径为1 0 1 5mm的陶粒圆珠 颗粒均匀 其结构光滑 圆润 比重轻 坚固耐磨 不易沉积 容易反冲 58 立面布置图 59 平面布置图 60 主要构筑物 61 主要设备 62 处理效果 63 技术经济指标 中水设施占地面积 268 8m2 工程投资 中水处理站主要设备为钢结构 设备投资61 928万元 运行成本 为1 02元 m3 2000年12月价格 运行成本构成见下表5 4 能耗 0 58kW h m3水 64 操作管理要点 设备为连续运行 以保证微生物正常生长 加药装置计量泵为单相泵 它与二级提升泵联动 实现定量同步加药 所投药剂为次氯酸钠溶液 投氯量按5 10mg L计 中水池余氯保持在0 5 1mg L左右 滤池反冲洗为手动操作 设备每24h进行一次反冲洗 历时15min 65 自动化程度 本控制柜采用西门子PLC程序控制器 供电电压为380V 220V三相五线 该电控柜控制沉水式射流曝气机三台 提升泵4台 潜污泵 计量泵 反冲泵 机械格栅各一台 正常工作方式为全自动运行 66 实际案例三 高碑店污水处理厂厂内中水回用工程 概况该工程以高碑店污水处理厂二级出水为原水 处理后中水用于高碑店污水处理厂内的设备 水池 车辆 地面的冲洗及绿化用水 水质水量工程规模 1000m3 d 420m3 h 进水水质 SS 30mg L BOD5 20mg L COD 60mg L该工程业主为北京市市政工程筹建处 设计单位为北京市市政工程设计研究总院 施工单位为北京市第四市政工程公司 运行管理单位为北京市排水公司高碑店污水处理厂 67 工艺流程 采用传统的给水处理工艺 即混凝 沉淀 过滤 消毒工艺 二级处理厂出水经泵提升 加入混凝剂后经过静态混合器混合进入高效反应池 形成絮体在斜板沉淀池中沉淀 沉淀后上层清液送至V形砂滤池 滤过水加氯后送至清水池 再用泵送到各用水点 沉淀分离的污泥送至脱水机房脱水后外运 处理流程框图见下图