21世紀綠色環(huán)保住區(qū)新技術
中 水 回 用 工 程
技術方案
目 錄
§1 中水概況……………………………………………………………3
§2 工程實例……………………………………………………………4
§3 綜合效益……………………………………………………………5
§4 參考水質……………………………………………………………6
§5 相關設備功用說明…………………………………………………6
§6 建筑中水處理工藝的選擇…………………………………………7
附圖
圖一 中水水量平衡圖…………………………………………………14
圖二 雙列MBR工藝流程圖……………………………………………15
圖三 設備平面布置圖…………………………………………………16
圖四 設備布置剖面圖…………………………………………………17
中水回用工程
§1 中水概況
建筑中水是指民用建筑或建筑小區(qū)使用后的各種排水（生活污水、盥洗排水等），經(jīng)適當處理后回用于建筑和建筑小區(qū)作為雜用的供水系統(tǒng)。
我國是一個水資源貧乏的國家，又是一個水污染嚴重的國家，供水短缺和水環(huán)境質量惡化的形勢都十分嚴峻。建筑物和建筑小區(qū)是生活用水的終端用戶，隨著我國快速發(fā)展的城市化進程日益增長，已成為我國各個地區(qū)污水的主要來源。建筑中水回用正是可以同時實現(xiàn)污染治理和開發(fā)非傳統(tǒng)水源的雙贏之舉，國外和國內(nèi)多埠多地的業(yè)內(nèi)企業(yè)實踐早已證明，中水回用不僅能產(chǎn)生用戶、商客超值的微觀效益，而且能綜合顯示良好的社會宏觀效益。至今已成為提高人民健康水平和發(fā)展社會經(jīng)濟的自然和必需。
在建筑小區(qū)內(nèi)建設中水回用工程，是城市綠色環(huán)保住區(qū)建設的新理念。建筑中水的廣泛回用，在經(jīng)濟上相對于傳統(tǒng)的“大范圍給排水管網(wǎng)－大型污水處理廠－廢物處理與處置廠”的集中式衛(wèi)生系統(tǒng)也具有總體上的比較優(yōu)勢，同時對于提高公眾合理利用資源的意識也會產(chǎn)生深遠的影響。
中水用途極其廣泛，前景十分廣闊。污水經(jīng)過技術處理變成中水后，其水體無色、無味、水質清澈透明，且達到或好于國家規(guī)定的雜用水(或相關規(guī)定)標準。這種合乎標準的中水可用于沖廁、洗車、澆灌綠地、灑掃衛(wèi)生、沖洗路、站、臺、庫、景觀用水、建筑工地用水、消防補充水、水冷卻循環(huán)補充用水等等。
中水的適用范圍有賓館，飯店，居民小區(qū)，公寓樓宇，學校，醫(yī)院，工廠區(qū)域，機關部隊，和一些缺少排水設施的區(qū)域建筑和缺水的自然村鎮(zhèn)。
保定市格林水處理技術有限公司是一家高科技專業(yè)水處理公司。在給水凈化、污水排放、中水回用各種領域中有多項專有技術。是國內(nèi)較早引進國外反滲透技術并把反滲透與各種膜技術相結合，開發(fā)、研制、使用的企業(yè)之一，也是最先在保定把中水回用系統(tǒng)推向社會的企業(yè)。特別是近幾年的中水開發(fā)實踐，本公司在膜生物反應器中膜的選擇、維護、清洗和使用方面，均有重要突破。
多年來，本公司依托清華大學環(huán)境工程系、天津大學環(huán)境工程系、華北電力大學環(huán)境工程系、北京碧水源科技有限公司，已成為對工程項目集設計、制造、安裝、調試為一身，集操作培訓、安全運行、保質、保期、交鑰匙為一體的水處理專業(yè)公司。
美化社會環(huán)境、提高人民生活質量是通用水公司不懈的追求，為廣大用戶服務兼顧社會、企業(yè)綜合效益是本公司的最高目標。不斷完善、不斷創(chuàng)新，向科技更高、更好、更精方向發(fā)展是我們的宗旨。
§2 工程實例
某房地產(chǎn)開發(fā)商建14萬m2小區(qū)，包括二棟住宅、一棟寫字樓。兩棟住宅33層，寫字樓32層，總建筑高度1OOm，三棟建筑下是底商(3層，已包含在各建筑的樓層數(shù)中)。兩棟住宅納住348戶，每戶一廚兩廁；商場共四個廁所；寫字樓每層4個廁所；綠地1.2萬m2，場、臺、路、地1.4萬m2。建設單位當時要求同時建立純凈水站(略)和中水站，以實現(xiàn)中水沖廁、洗車、澆灌綠地、噴灑路、站、臺、庫。
2.1 分析和計算總排水量 Qp＝316.8m3／d，
中水原水量 Qy＝189m3／d，
中水處理量 Qc＝164m3／d，
原水調儲量 Qyc＝6Om3(有效容積)，
中水設施處理能力 Qg＝7m3／h，
中水儲存調節(jié)水量： Q＝40m3，
自來水補給量 QG＝25m3／d，
中水水量平衡圖(見圖一)
2.2 工藝選擇
根據(jù)該區(qū)域只是生活污水，但含有糞便水，氨、氮值較高，對工藝做了具體規(guī)定。
本公司選擇了以公司研制的膜生物反應器設備。膜生物反應器是該套設備工藝技術的核心。該工藝技術在膜的制造技術形式，維護清洗，提升機構，提升后箱體出水口的止流機構，污泥的接種、馴化、培養(yǎng)，自動控制、光激化、紫外管顯示及臭氧加注，操作運行，顯示和管理都與眾不同，突破了傳統(tǒng)做法。在該系統(tǒng)中還采用了變頻分枝分質供水技術。目前正在設計之中。在該系統(tǒng)關鍵設備均采用進口部件，系統(tǒng)處理水量7m3／h.164m3／d。(見圖二)
2.3 設備布置圖 請參看圖三、圖四。
§3 綜合效益
中水工程不僅有具體經(jīng)濟效益，而且有顯著的社會效益?？煽偡Q為綜合效益。把綜合效益按投入產(chǎn)出轉化成理論值后，當中水設施的總投入值小于總產(chǎn)出值，建設中水工程對整個社會來說就是合算的。
綜合效益計算公式：Ez<E1+E2+E3+E4 Ez查資料后＝8.92
式中：Ez一中水工程投入值，包括中水工程土建、設備費、折舊費、運行費折合到每立方米產(chǎn)值(元／m3)(各地均不相同)E1、E2、E3、E4分別為飲水、凈水邊際費、節(jié)水可增加的收入；減少環(huán)境污染的社會損失。
Ez工程總投入值費用為：
土建費、機房222m2，計66.6萬元(折舊50年)，按設備1 5年折舊期計算，機房為1 9.9 8萬元，期內(nèi)總產(chǎn)水量為897900m3。每m3中水耗資為0.22元／m3；調節(jié)池4.5萬元折為0.O5元／m3。
設備費89.83萬元折為1.0元／m3；折舊費89.83萬元折為1.0元／m3。
運行費
電：為176.64KW·h／d
每度按0.58元計，每m3水需電費O.625元／m3。
(年電費3.7萬元，15年為5 6.O9萬元)
人工工資5O元／d，折為0.3元／m3。
擦拭、檢修費按設備總價的9‰計提，折為0.13元／m3
更換膜體及配件費用，在15年中共耗資0.127元／m3。
Ez＝O.22+0.05+1.00+1.00+0.625+0.30+0.13+0.153+3.47元／m3
用綜合效益公式：Ez<E1+E2+E3+E4
3.478<8.92
此數(shù)字表明，投入產(chǎn)出為3.478：8.92＝1：2.6
這說明投入不超過8.92元／m3，建設中水設施對整個社會而言就是合算的。這
在以后從客觀上為中水設施建設提供了決策的依據(jù)。
開發(fā)商的資金投入分析如下：
機房投入了1.665元／m2 調節(jié)池投入了0.375元m2
設備費投入了7.486元／m2 折舊費投入了7.486元／m2
運行費支出了：電＝4.67元／m2 工資＝2.281元／m2
檢修＝O.675元／m2 換膜及配件＝O.078／m2
外部管線投入28萬元計算，折每平米＝2.333元／m2；在14萬m2建筑中因建設了中水
設施，設資增加了324.6萬元(15年一個周期)。在一個周期內(nèi)自來水的節(jié)約費(15增長平
均為4元／m3)359.2萬元；再考慮物業(yè)管理費加收O.14元／m2.15年是302.4萬元，僅此一
項就和投入的資金基本持平。
一個周期后，房屋的35年的使用權折成貨幣為46.62萬元。
水處理設備款89.83萬元，已有折舊費折回。
綜上所述，在折舊期內(nèi)不僅收回全部投資，且每年總效益每年純賺25.57萬元(不含折舊完后5年的工作收益。在《建筑中水設計手冊》上規(guī)定按20年折舊計算)。
§4 參考水質
類 別
原水水質（mg/l）
處理出水（mg/l）
國家一級排放標準（GB8978-1996）
生活雜用水水質標準
沖廁，綠化
洗車，掃除
BOD5(mg/l)
150-250
<10
20
10
10
COD(mg/l)
200-400
<50
100
50
50
SS(mg/l)
150-250
<5
70
10
5
NH3-N(mg/l)
10-35
<10
15
20
10
§5 相關設備功用說明
5.1 機械格柵 截留中水原水中部分漂浮狀雜物，如紙屑、布條、塑料薄膜等，防止影
響后續(xù)處理設備運行。
5.2 調節(jié)池 因水量和水質不均衡甚至一日內(nèi)發(fā)生很大變化，這種變化對于膜生物反應
器設備正常發(fā)揮其凈化功能不利。采用污水調節(jié)池，用以進行水量的調節(jié)和水質的均合，以保證膜生物反應器處理的正常進行。在調節(jié)池中增設射流曝氣器，使水質均合效果良好，能夠防止水中：懸浮物的沉積，且兼有吹脫水中氣體污染物作用，另外還能氧化部分易降解的物質，減輕后續(xù)水處理設備的負荷。(土建部分)
5.3 毛發(fā)聚集器 毛發(fā)聚集器用于水處理Lh作為過濾前處理，去除水中毛發(fā)、纖維狀物
質及大塊顆粒狀雜物，以保障系統(tǒng)正常連續(xù)運行。毛發(fā)過濾器過濾面積大，阻力小，過
濾效率高，設有快開式頂蓋，清理方便，采用不銹鋼濾網(wǎng)壽命長。
5.4 提升泵、加壓泵 采用潛水泵提升加壓污水，占地省，壽命長。每臺泵正常運行8000小時以上。
5.5 膜生物反應器 MBR反應器是將膜分離技術與生物處理技術相結合而產(chǎn)生的一種全新污水處理技術，主要由生物處理裝置(曝氣池)和膜分離組件組成，膜分離組件置于曝氣池內(nèi)部，污水中的絕大部分有機物被微生物所分解，根據(jù)篩分原理，膜分離組件將混合液中微粒直徑大于膜孔徑的顆粒截留下來，得到優(yōu)異的處理出水。
5.6 加藥裝置 戶于投加消毒劑，保持水中余氯含量，達到水質衛(wèi)生標準。
5.7 清水池 經(jīng)過處理的水貯存于清水池中，以供使用。
§6 建筑中水處理工藝的選擇
本公司將膜-生物反應器（MBR）、人工濕地、連續(xù)微濾（CMF）、生物接觸氧化法、等技術進行工程化應用的成功經(jīng)驗。綜合考慮中水水源、中水用途、處理規(guī)模、土地條件、管網(wǎng)型式等因素，可為客戶提供應用上述技術或其組合的先進工藝方案，并使處理系統(tǒng)在基建投資和運行費用兩方面具有競爭優(yōu)勢。
MBR
人工濕地
CMF
CASS
生物接觸氧化法
BAF
中水水源
生活污水、雜排水、以洗浴排水為主的優(yōu)質雜排水
二級污水處理廠出水、生活污水、雨水
以盥洗排水為主的優(yōu)質雜排水
生活污水
優(yōu)質雜排水
二級污水處理廠出水
噸水投資
元/(m3/d)
3000～5000
500～1200
1000～1500
1000～2000
2000～3000
1000～1500
制水成本
元/m3
1.20～1.60
0.10～0.20
0.60～0.80
0.80～1.20
1.60～2.00
0.80～1.00
占地面積m2/(m3/d)
0.50～0.80
2～10
0.30～0.40
0.80～1.00
1.00～1.60
0.40～0.60
6.1 膜生物反應器
6.1.1 工藝簡介
膜生物反應器是將膜分離技術與傳統(tǒng)生物處理工藝有機結合的新型高效污水處理
與回用工藝。在MBR系統(tǒng)中，污水中的各類污染物仍然主要通過微生物的生物降解作用加以去除，但與傳統(tǒng)生物處理工藝不同的是，微生物與水的分離不再通過重力沉淀，而是在壓力的驅動下，使水和部分小分子物質透過膜，微生物和大分子物質則被膜截留在反應池內(nèi)，從而使系統(tǒng)獲得了優(yōu)良的出水水質，各項指標都優(yōu)于國家和地方標準，特別是對懸浮固體、病原微生物的去除效果尤為顯著。MBR工藝基本解決了傳統(tǒng)生物處理工藝普遍存在的出水水質不穩(wěn)定、占地面積大、運行維護復雜等突出問題，是極具發(fā)展?jié)摿Φ慕ㄖ兴幚砉に?，尤其是在人口密集區(qū)，當以生活污水為中水水源時，MBR工藝往往被業(yè)主作為首選工藝。
6.1.2 工藝流程
6.1.3 工藝特點
出水清澈，懸浮物和濁度接近于零，細菌和病毒被大幅去除，水質全面優(yōu)于國家現(xiàn)行標準，使用安全，易于為中水用戶接受；
占地面積很小，不受設置場合限制，可做成全地下式、半地下式或地面式
剩余污泥產(chǎn)量少，排泥周期很長；
運行穩(wěn)定，操作簡便，可以全自動無人看護運行。
6.1.4 出水水質
MBR工藝出水水質與國家有關標準的比較：
項 目
生活雜用水水質標準
城市污水再生利用
MBR出水
(建設部原部頒標準)
城市雜用水水質
CJ 25.1-89
GB/T 18920-2002
序號
水質指標
廁所便器沖洗
車輛沖洗
1
濁度(NTU)
≤10
≤5
<1
2
SS (mg/L)
≤10
－
0
3
BOD5 (mg/L)
≤10
≤10
<5
4
CODcr (mg/L)
≤50
－
<20
5
氨氮(mg/L)
≤20
≤10
<1
6
陰離子表面活性(mg/L)
≤1.0
≤0.5
<0.2
7
總大腸菌群(個/L)
≤3
≤3
0
6.2 人工濕地
6.2.1 工藝簡介
天然濕地是處于水陸交接相的復雜生態(tài)系統(tǒng)，而人工濕地（Constructed Wetland）
則是為處理污水而人為設計建造的、工程化的濕地系統(tǒng)，是近些年出現(xiàn)的一種新型的水處理技術，它對污染物的處理綜合了物理、化學和生物三重作用。人工濕地通過植物的光合作用及莖、根的輸氧作用，供給濕地床除污需要的氧氣，同時利用發(fā)達的植物根系及填料表面生長的生物膜的凈化作用、填料床體的截留和吸附作用以及植物對營養(yǎng)物質的吸收作用，實現(xiàn)對水體的凈化。水在水體和濕地之間不斷循環(huán)，可以有效去除水中的多種污染物，使水體長期保證較好的水質情況。
根據(jù)污水流經(jīng)方式，人工濕地可分為以下兩種類型：
表面流人工濕地（Surface Flow Wetland，SFW）：水在填料表面漫流與自然濕地最為接近。絕大部分有機物的降解是由附著在植物水下莖桿上的微生物來完成。這類濕地的缺點是不能充分利用填料和豐富的植物根系的作用，衛(wèi)生條件不好等。
潛流式人工濕地（SubSurface Flow Wetland，SSFW）：水在填料內(nèi)部滲流，可充分利用填料表面及植物根系上的微生物及其他各種作用來處理廢水，因此污染物去除效率高，而且衛(wèi)生條件較好。
6.2.2 工藝流程
6.2.3 工藝特點
投資省、能耗低、維護簡便：人工濕地不采用大量人工構筑物和機電設備，無需曝
氣、投加藥劑和回流污泥，也沒有剩余污泥產(chǎn)生，因而可大大節(jié)省投資和運行費用。至于維護技術，人工濕地基本上不需要機電設備，故維護上只是清理渠道及管理作物，一般人員完全可以承擔，只需個別專業(yè)人員定期檢查。
脫氮除磷效果好、病源微生物去除率高：人工濕地是低投入、高效率的脫氮除磷
工藝，無需專門消毒便可對病源微生物大幅去除，處理后的水可直接排入湖泊、水庫或河流中，亦可用作沖廁、洗車、灌溉、綠化及工業(yè)回用等。
可與水景觀建設有機結合：人工濕地可作為濱水景觀的一部分，沿著河流和湖泊的
堤岸建設，可大可小，就地利用，部分濕生植物（如美人蕉、鳶尾等）本身即具有良好的景觀效果。
6.3 連續(xù)微濾
6.3.1 工藝簡介
連續(xù)微濾（Continuous MicroFiltration，CMF）工藝是在膜的一側施加一定的
壓力，使水透過膜，而將大于膜孔徑的懸浮物、細菌、有機污染物等截留的處理工藝。連續(xù)微濾系統(tǒng)一般以微濾膜組件為中心處理單元，配以特殊設計的管路、閥門、自清洗單元、加藥單元和自控單元等，形成閉路連續(xù)操作系統(tǒng)。匯佳漢青的CMF技術專為以優(yōu)質雜排水和二級污水處理廠出水為原水的中水工程而設計，采用柱式中空纖維膜組件，高效濾除細菌、微生物和懸浮物等雜質，凈化后的水清澈透明，濁度近于零，創(chuàng)新的氣水雙洗技術可以有效地對膜組件實施在線清洗，確保系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運行。
6.3.2 工藝流程
6.3.3 工藝特點
產(chǎn)水水質好，濁度＜0.5NTU，SDI≤3，懸浮物＜1mg/L，細菌總數(shù)＜3個/L，大腸
桿菌數(shù)為0個/ml；
占地小、結構緊湊，模塊化設計；
運行費用低廉；
高抗污染的聚偏氟乙烯（PVDF）膜材料，耐氧化，使用壽命長；
在線氣水雙洗，采用氧化性清洗劑進行系統(tǒng)清洗，膜通量恢復率高。
6.4 生物接觸氧化法
6.4.1 工藝簡介
生物接觸氧化法又稱“淹沒式生物濾池”、“接觸曝氣法”、“固著式活性污泥法”，
其技術實質是在生物反應池內(nèi)放置填料，已經(jīng)充氧的污水浸沒全部填料，并以一定的流速流經(jīng)填料。在填料上布滿生物膜（Biofilm），污水與生物膜廣泛接觸，在生物膜上微生物的新陳代謝的作用下，污水中有機污染物得到去除，污水得到凈化。生物接觸氧化法兼有活性污泥法及生物膜法的特點，池內(nèi)的生物固體濃度（5~10g/l）高于活性污泥法和生物濾池，具有較高的容積負荷，另外接觸氧化工藝不需要污泥回流，無污泥膨脹問題，運行管理較活性污泥法簡單，對水量水質的波動有較強的適應能力。我國早期的中水工程大多以優(yōu)質雜排水為原水，采用生物接觸氧化與混凝沉淀過濾的組合工藝。
6.4.2 工藝流程
6.4.3 工藝特點
污泥濃度高，生物種類多，活性生物量大，污染物去除效率高；
容積負荷高于傳統(tǒng)活性污泥法，反應池體積??；
抗沖擊負荷，可間歇運行。
