孙素银
水是人类生存的决定性因素之一,人口的增长,生活水平的提高,城市的快速发展,使城市对水需求量不断增长。因此,一方面对淡水的用量增加,另一方面产出大量的污水。城市居住小区是城市组成的基本单元之一。对于新开发的居住小区,人口多,用水量大,污废水排放量也大。同时,随着社会经济的发展和人民生活水平的提高,居住小区具有功能多样、集中、节能的特点,对小区的生活、服务功能、品质提出更高要求:区内要求一定的绿化面积,设置水景,美化环境;家用轿车的逐渐普及,小区需要配备冲洗站台或车库配套设施等等。小区服务功能的提升带来了用水量的增加,对污废水的回用已成当务之急。中水回用对象多为生活、市政、环境等范围内非饮用的杂用水,例如:小区道路浇洒、绿化及景观消防用水、杂用水,公共建筑、居民住宅冲厕、洗车及施工用水等,这就要求我们必须设法提高分质供水,研究中水回用,促进节能环保,尤其在哥本哈根全球气候会议的大背景下,切实提高水资源利用率。
基于居住小区的建筑物多、住户多,用水方式多样化,用水时变系数小,污废水量相对有一定规律,比较均匀。并且,污水就近处理,减轻了水环境污染及市政排水管网及污水处理厂的压力。
1 中水水源
中水水源应具有两个基本特点:1)水质较好;2)水量比较稳定。另外,有集中空调的小区,冷凝水是最好的水源,但易受季节影响,获得稳定的水量以满足中水的要求比较困难。雨水也是中水较好的水源,同样,也易受季节和地域影响。因此,中水水源一般选择冷却、盥洗、淋浴及洗衣排水,处理后达到规定的水之后,即可用于冲厕、绿化、洗车等。
2 小区污水处理设计的原则
1)一般,不同小区对出水水质要求差异较大,依据GB 3838-2002地表水环境质量标准与GB 8978-96污水综合排放标准的有关规定和当地环保部门的要求确定处理程度,以保证出水水质。2)污水处理设施的设计和建设须与小区的整体规划及建筑相协调,以求美观。3)污水处理工艺力求简单适用,方便管理。4)高程布置应尽量采用立体布局,充分利用地下空间。平面布置要求紧凑,节省用地。5)污水处理厂位置应处于小区的下风向,并与其他的建筑物有一定的距离,减少对环境的影响。6)设备化、定型化、模块化,方便安装,运行简便,设备性能稳定,适合分期建设。7)处理构筑物对水力负荷和有机负荷的适应范围较大,使系统有较好的经受冲击负荷的能力。8)处理的程度高,污泥产量少,并尽可能使用节能的处理技术。9)由于小区的人口逐渐增加,小区污水处理厂应留有发展余地。
3 小区中水处理工艺
以优质杂排水为原水的中水处理工艺流程有:1)以生物接触氧化为主的工艺流程:原水→格栅→调节池→生物转盘→沉淀池→过滤→消毒→中水。2)以生物转盘为主的工艺流程:原水→格栅→调节池→生物转盘→沉淀→过滤→消毒→中水。3)以混凝沉淀为主的工艺流程:原水→格栅→调节池→混凝沉淀→过滤→活性炭消毒→中水。4)以混凝气浮为主的工艺流程:原水→格栅→调节池→混凝气浮→过滤→消毒→中水。5)以微絮凝过滤为主的工艺流程:原水→格栅→调节池→过滤→活性炭→消毒→中水。6)以过滤—臭氧为主的工艺流程:原水→格栅→调节池→过滤→臭氧→中水。7)以物化处理—膜分离为主的工艺流程:原水→格栅→调节池→絮凝沉淀过滤→精密过滤→膜分离消毒→中水。
以综合生活污水为原水的工艺流程有:1)以生物接触氧化为主的工艺流程:原水→格栅→调节池→两级生物接触氧化→沉淀→过滤→消毒→中水。2)以水解—生物接触氧化为主的工艺流程:原水→格栅→水解酸化调节池→两级生物接触氧化沉淀→过滤→消毒→中水。3)以厌氧—土壤接触氧化为主的工艺流程:原水→水解或化粪池→土壤处理→消毒→植物吸收利用。
以粪便水为主的原水的工艺流程有:1)以多级沉淀分离—生物接触氧化的工艺流程:原水→沉淀1→沉淀2→接触1→接触2→沉淀3→接触3→沉淀4→过滤活性炭→消毒→中水。2)以膜式生物反应器为主的工艺流程:原水→化粪池→膜式生物反应器→中水。
以城市污水处理厂出水为原水的回用水工艺代表流程为:二级处理出水→混凝→澄清→过滤→消毒→中水。
4 举例
某住宅小区占地面积45 000 m2,绿化占地面积约为12 000 m2,有24幢分散建设的6层砖混结构的住宅楼,共1 400户,室内均有卫生设施及冷热水供应。每户按3.5人计算,小区常住人口为5 040人,私人轿车拥有率为15%,小区汽车共有216辆。小区设有冲洗站及水景景观设施。
4.1 水量计算
1)总用水量:厨房 30 L/(人◦d);淋浴 60 L/(人◦d);盥洗20 L/(人◦d);洗衣 20 L/(人◦d);日均用水量为 130×5 040=655 m3/d。2)采用中水的各项用水:道路浇洒及绿化:1.5 L/m2,计30 m3/d;汽车冲洗:每天 100辆,每辆300 L,计30 m3/d;厕所冲洗计165 m3/d;水景补水:25 m3/d。上述日均用水量为250 m3;小区总计日用水量为905 m3。3)水量平衡计算:上述的分质供水方案,该小区日用水总量为905 m3,其中约250 m3采用中水供水。取淋浴后的水和卫生间盥洗、洗衣作为中水水源,按用水量的85%计排水量,则可作为中水水源的水量为(80×5 040)×85%=342 m3/d。考虑处理中的损耗和处理后的漏损中水可按342×90%=308 m3/d,大于采用中水的用水量,能满足所需的水源要求。
4.2 处理工艺选择
依据国家GB 50336-2002建筑中水设计规范的相应标准确定:处理后的中水出水水质为:浊度:5 NTU,溶解性固体1 000 mg/L、悬浮性固体:5 mg/L,BOD5:1 mg/L,COD:50 mg/L。同时根据上述的设计原则,选定CASS处理工艺,CASS工艺集反应、沉淀、排水于一体,是一个好氧缺氧厌氧交替额的过程。同时具有建设运行费用低、有机物去除率高、出水水质好、运行可靠、污泥产量低、性能稳定等优点。设计参数为:污泥负荷0.1 kg BOD5/(kgMLSS◦D)～0.2 kg BOD5/(kgMLSS◦D),污泥龄 15 d～ 30 d。水力停留时间12 h,工作周期4 h,其中曝气2 h,沉淀0.75 h,排水0.5 h～0.75 h。
设备安装后运行稳定,能满足设计要求。
5 结语
将处理后的水回用与绿化、洗车冲厕,应用前景较广,同时CASS具有的特点可以在运行中实现中央集中控制和现场手动控制。对于缺水地区制水成本较高,水价居高不下,规模较大的小区采用分质供水、中水回用有一定的经济社会效益,同时可以缓解城市用水压力。
[1] 王小雨.住宅小区中水回用工程实例[J].江苏环境科技,2005,18(2):21-22.
[2] 李秋红,姜 博.建筑小区中水回用技术——CASS工艺[J].中国资源综合利用,2005(9):78-79.
[3] 司涛涛.建筑小区杂排水回用技术的研究进展[J].山西建筑,2009,35(6):203-204.
[4] 车跃龙.住宅小区中水回用设计探讨[J].铁道劳动安全卫生与环保,2006,33(1):45.
[5] 王增长.建筑给水排水工程[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.
