中水回用洗浴废水作景观水处理（生化处理A）设计方案

中水回用工程设计方案中水回用工程设计方案 浙浙江江大大学学达达康康环环境境工工程程有有限限公公司司 杭杭 州州 浙浙 大大 环环 境境 工工 程程 有有 限限 公公司司 (设计等级：甲级设计等级：甲级 证书编号：证书编号：3304) 2006 年年 8 月月 0 1 总论总论 1.11.1 概述概述 联合国早在1977 年 2 月就向全世界发出警告“水不久将成为一个重要的全球性 危机” 。如今，全世界面临水资源危机，产生的原因主要包括用水量急剧增加、水污 染、水资源开发不合理、浪费严重等几个方面。随着社会的迅速发展和文明的不断 进步，特别是人口的急剧增加，人类对水的依赖程度越来越高，世界用水量急剧增加。 我国是一个水资源短缺的国家，人均水资源量约为2200 m3，约为世界平均水平 的四分之一。而且,我国用水浪费严重，水资源利用效率较低。目前,我国农业用水利 用率仅为 40%50%，灌溉用水有效利用系数只有0.4 左右。工业方面,工业用水重复 利用率低,仅为 20%40%，单位产品用水定额高。城市生活用水方面，供水管网和卫 生设备的漏水是形成浪费的主要原因，我国城市供水管网的漏水量约占全部供水量的 10%左右。 此外，我国产业结构不合理，高耗水量行业发展集中，生产管理水平低，生产 用水浪费严重；人们思想认识模糊,缺乏危机感，节水意识差,城市生活用水、家庭用 水浪费现象普遍；缺少全局控制,违反生态规律发展，出现掠夺式开发、浪费式利用、 混乱式管理；水的重复利用率低,相关法律、制度不健全,都是我国水资源危机出现的 原因。 中水回用，是解决城市水资源危机的重要途径，也是协调城市水资源与水环境 的根本出路，生活污水处理回用，既能减小对地下水的开采，又能给我们带来一定 的经济效益。中水是指各种排水经处理后，达到规定的水质标准，可在生活、市政、 环境等范围内杂用的非饮用水。因为它的水质指标低于生活饮用水的水质标准，但 又高于允许排放的污水的水质标准，处于二者之间，所以叫做 “中水” 。 由于“水危机”的困扰，许多国家和地区积极着手巩固和加强节水意识以及研 究城市废水再生与回用工作。城市污水回用就是将城市居民生活及生产中使用过的 水经过处理后回用。有两种不同程度的回用：一种是将污水处理到可饮用的程度， 而另一种则是将污水处理到非饮用的程度。对于前一种，因其投资较高、工艺复杂， 非特缺水地区一般不常采用。多数国家则是将污水处理到非饮用的程度，在此引出 中水回用工程设计方案 浙江大学 1 了中水概念。中水也就是将人们在生活和生产中用过的优质杂排水 (不含粪便和厨房 排水)、杂排水(不含粪便污水)以及生活污(废)水经集流再生处理后回用，充当地面清 洁、浇花、洗车、空调冷却、冲洗便器、消防等不与人体直接接触的杂用水。 1.21.2 设计依据设计依据 1、 室外排水设计规范(GBJ14-87)； 2、 生活杂用水水质标准 （GB/T18920-2002） ； 3、 建筑给水排水设计规范GBJ15-88； 4、 建筑中水设计规范GB50336-2002； 5、 居民小区给水排水设计规范 （CECS57-94） ； 6、回用水标准符合国家城市污水再生利用 景观环境用水水质 （GB/T18921-2002） ； 7、建设方提供的有关生活污水水质、水量、布局、工程图纸等基础资料； 8、其他相关标准及规范。 1.31.3 设计原则设计原则 1、中水处理回用工程以投资省，运转费用低，占地面积小为原则。 2、处理系统先进，设备运行稳定可靠，维护简单、操作方便。 3、污水处理系统不产生二次污染源污染环境。 4、控制管理按处理工艺过程要求尽量考虑自控，降低运行操作的劳动强度， 使污水处理站运行可靠、维护方便，提高污水处理站运行管理水平。 2 工艺设计工艺设计 2.12.1 设计水量水质及用水标准设计水量水质及用水标准 本项目洗浴污水排放量约 65m3/d，本工程设计时考虑到因有调节池对水量的调 节，后续构筑物的设计处理能力为 3.0m3/h。污水处理后全部回用于绿化等，污水深 度处理部分的处理能力为 3.0m3/h。经取样和参考类似工程设计经验，确定设计水质 表 2-1。 表表 2-1 设计进出水水质设计进出水水质 项目CODCr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)NH3-N(mg/L)LAS(mg/L) 原水水质250350150200150220203058 2 设计水质350200220308 出水水质5010550.5 中水用于景观环境用水，其水质应符合城市污水再生利用 景观环境用水水质 GB/T18921-2002 的规定。中水用作城市杂用水，其水质应符合城市污水再生利用 城市杂用水水质GB/T 18920-2002 的规定。见表 2-2。 表表 2-2 城市污水再生利用城市污水再生利用 景观用水水质（景观用水水质（GB/T18921 -2002）(mg/L) 观赏性景观环境用水娱乐性景观环境用水 序 号项目河道类湖泊类水景类河道类湖泊类水景类 1基本要求无漂浮物，无令人不愉快的嗅和味 2PH（无量纲）6.09.0 3五日生化需氧量 1066 4悬浮物 SS 2010 5浊度 （NTU) 5.0 6溶解氧 1.52 7总磷（以 P 计） 1.0 0.5 1.0 0.5 8总氮 15.0 15 9氨氮（以 N 计） 5.0 5 10色度（度） 30.0 30 11石油类 1.0 1.0 12余氯 b 0.05 0.05 13阴离子表面活性剂 0.5 0.5 14粪大肠菌群（个/L) 10000 2000 500 不得检出 注 1：对于需要通过管道输送再生水的非现场回用情况采用加氯消毒方式；而对于现场回用情况 不限制消毒方式。 注 2：若使用未经过除磷脱氮的再生水作为景观环境用水，鼓励使用本标准的各方在回用地点积 极探索通过人工培养具有观赏价值水生植物的方法，使景观水体的氮磷满足表？的要求，使 再生水中的水生植物有经济合理的出路。 a “”表示对此项无要求； b 接触实际不应低于 30min 的余氯。对于非加氯消毒方式无此项无要求。 2.22.2 工艺选择工艺选择 中水回用处理一般包括预处理、主处理及深度处理三个阶段。其中预处理阶段 主要有格栅和调节池两个处理单元，主要作用是去除污水中的固体杂质和均匀水质； 主处理阶段是中水回用处理的关键，主要作用是去除污水的溶解性有机物；深度处 理阶段主要以消毒处理为主，保证出水达到中水水标准。 中水回用主处理技术主要包括生物法、物化法及膜分离法。其中生物处理法是 利用水中微生物的吸附、氧化分解污水中的有机物，包括好氧和厌氧微生物处理， 一般采用多种工艺相结合的办法；物理化学处理法以混凝沉淀（气浮）技术及活性 中水回用工程设计方案 浙江大学 3 炭吸附相结合为基本方式，提高出水水质，但运行费用较高；膜处理技术一般采用 超滤（微滤）或反渗透膜处理，其优点是 SS 去除率很高，占地面积少等优点。 中水回用处理为达到最佳的处理效果，一般采用多种工艺相结合的办法。根据 国内外中水回用处理技术的发展状况，相关专家学者总结出国内外常用的典型工艺 流程，见表 2-3。 表表 2-3 中水回用处理典型处理流程中水回用处理典型处理流程 序号处 理 流 程 1 格栅调节池混凝沉淀（气浮）化学氧化消毒 2 格栅调节池一级生化处理过滤消毒 3 格栅调节池一级生化处理沉淀二级生化处理沉淀过滤消毒 4 格栅调节池絮凝沉淀（气浮）过滤活性炭消毒 5 格栅调节池一级生化处理混凝沉淀过滤活性炭消毒 6 格栅调节池一级生化处理二级生化处理混凝沉淀过滤消毒 7 格栅调节池絮凝沉淀膜处理消毒 8 格栅调节池生化处理膜处理消毒 表中第 1、4 和 7 是以物理化学处理为主的处理流程，处理方法主要有混凝沉淀 或气浮、化学氧化法（二氧化氯、臭氧、次氯酸钠、氯、碘化钾等） 、活性炭吸附法。 具有流程简单、占地少、设备密闭性好、无臭味、易管理的特点。第 2、3、5 和 6 是以生化处理为主的处理流程。以优质杂排水和杂排水为中水水源时，采用生化处 理的目的是去除水中的洗涤剂。过去常采用生物转盘法，因室内臭味问题一直未能 解决，所以成功实例不多，目前，多采用接触生物膜法。以生活排水为中水水源， 采用二级生化处理时，多采用 A/O 法和 A2/O。第 8 为物化与生化处理相结合的处理 流程。其中，第 7 和 8 流程中含有滤膜装置，具有装置小型简单、可以间断运行和 无污泥的特点。 随着中水回用处理技术的不断发展，越来越多的新技术被广泛应用，其中以臭 氧氧化消毒技术及连续超滤技术表现得最为突出。O3作为高效的无二次污染的氧化 剂，是常用氧化剂中氧化能力最强的（O3ClO2Cl2NH2Cl） ，其氧化能力是氯的 2 倍，杀菌能力是氯的数百倍，能够氧化分解水中的有机物，氧化去除无机还原物质， 能极迅速地杀灭水中的细菌、藻类、病原体等。 本工程即采用生化处理、连续超滤、催化氧化及活性炭吸附等主要工艺，经过 有机合理的组合，以期达到最佳的处理效果，满足回用要求。 4 2.32.3 工艺流程工艺流程 根据处理的废水水量、水质及处理要求，本方案采用生化处理与物化处理相结 合的工艺思路，工艺流程如图2 -1 所示。 图图 2-1 中水回用处理工艺流程图中水回用处理工艺流程图 中水回用工程设计方案 浙江大学 5 A2/O 处理池 二沉池+污泥池 中间水池 集水调节池 排放污水 65m3/d 过滤系统（砂滤 +CMF） 氧化消毒系统 回用水池 中水回用 接风管排放 污泥回流 剩余污泥外排 臭氧发生器 臭氧气接入 毛发捕集器 活性炭吸附系统 隔栅井 风机 自 动 加 药 系 统 水处理药剂加入 催化剂加入 废气氧化系统 2.42.4 流程说明流程说明 2.4.1 污水收集污水收集 排放污水在污水调节池中收集均质，调节池前端设置隔栅井。 图图 2-1 中水回用处理工艺流程图中水回用处理工艺流程图 2.4.2 毛发捕集毛发捕集 本工程毛发聚集器设于污水泵吸水管上，毛发聚集器要求如下：1、过滤网的有 效过水面积等于连接管截面面积的 2.5 倍；2、过滤网的孔径为 3mm。 2.4.3 A2/O 系统系统 采用 A2/O 工艺，即废水先经厌氧兼氧处理，然后进入好氧处理。这样的流程可 以提高废水中有机污染物的生物可降解性，运行得当还能达到脱氮效果。 A2/O 池出 水在二沉池内进行分离，污泥一部分回流至厌氧池、兼氧池及好氧池，剩余生化污泥 接入污泥池。 二沉池出水进入中间水池，以备后续过滤氧化反应。 2.4.4 过滤系统过滤系统 生化出水首先经过砂滤罐，罐内置石英砂。该装置主要用于去除出水中较细小 的固体颗粒和其它悬浮在水中的微小杂质。本工艺采用新型的高效滤料，此滤料由 多种介质混合加工而成，具有强度高、过滤流速高、反冲洗方便和效果稳定可靠等 特点，从而使其对进水的过滤净化功能大大增强，提高了出水的水质状况。 砂滤出水在中间水箱中收集，经过提升泵提升至精密过滤器，之后进入超滤系统， 超滤系统截流废水中所有的微小悬浮物及微生物等。 2.4.5 氧化消毒系统氧化消毒系统 经过砂滤的废水进入高级催化氧化系统，臭氧气由臭氧发生器产生，反应过程 加入催化剂双氧水，高级氧化过程几乎去除掉污水中所有细菌及有机物等，确保出 水符合回用水标准。 2.4.5 活性炭吸附系统活性炭吸附系统 吸附法常用来去除水中的有机物、胶体物质、微生物等。而活性炭是目前水处 理中最为常用的吸附剂，其处理效果好、占地面积小、管理方便、又可再生。同时， 6 对某些金属及其化合物也有很强的吸附能力。本装置并非单纯的采用活性炭吸附， 而是将活性炭进行了一种特殊处理，加大了活性炭的吸附容量，从而加强了活性炭 的吸附效果，使出水水质更加提高。 活性炭吸附出水在回用水池中收集待用。供水采用变频泵组。 2.4.6 废尾气处理系统废尾气处理系统 生化系统产生废气经过引风机收集，进入气相氧化塔，塔内通入臭氧，氧化后 接入风管排放。 2.52.5 主要建、构筑物尺寸及设计参数主要建、构筑物尺寸及设计参数 2.5.1 调节池调节池 用于排出污水的收集均质，设计停留时间48 小时。平面尺寸4.0m8.0m，有效 水深 4.0m，总深 4.5m，有效容积128m3。内设穿孔曝气管，用于废水的气力搅拌， 池底设置集水井，配置潜水式排污泵两台，Q=3.0m3/h，H=10.0m，一用一备，用于 废水的提升。 2.5.2 A2/O 池池 A2/O 生化池设计停留时间 84 小时，其中厌氧池停留时间 30 小时，平面尺寸 4.0m5.0m，有效水深 4.0m，总深 4.5m，有效容积 80m3，池内置弹性立体填料，用 于厌氧微生物的生长；兼氧池停留时间 45 小时，平面尺寸 6.0m5.0m，有效水深 4.0m，总深 4.5m，有效容积 120m3，池内置弹性立体填料及穿孔曝气管，为兼氧微 生物提供生长住所及所需氧源。好氧池停留时间 24 小时，平面尺寸 3.0m5.0m，有 效水深 4.0m，总深 4.5m，有效容积 60m3，池内置弹性立体填料及微孔曝气器，为 好氧微生物提供生长场所及所需氧源。 生化系统氧气源由风机提供，采用罗茨风机两台， Q=1.30m3/min，P=49mkPa， 2.5.3 二沉池及污泥池二沉池及污泥池 二沉池平面尺寸 3.0m3.0m，有效水深 4.0m，总深 4.5m，表面负荷 0.3m3/m2h。二沉池底部设泥斗。污泥池平面尺寸 3.0m3.0m，有效水深 4.0m，总 深 4.5m，底部设泥斗，设置潜水式排污泵两台，Q=3.0m3/h，H=10.0m，一用一备， 用于污泥的回流及剩余污泥输送。 中水回用工程设计方案 浙江大学 7 2.5.4 中间水池中间水池 污水经过生化处理，二沉池出水进入中间水池，中间水池平面尺寸 3.0m5.0m，有效水深 4.0m，总深 4.5m，有效容积 60m3。设置中间水泵， Q=3.0m3/h，H=15.0m，将中间水池清水打入砂滤系统。 2.5.5 回用水池回用水池 回用水池用于处理后中水的储存待用，设置变频泵组。 2.5.6 综合机房综合机房 综合机房设于地下室，内设风机房、电控室及设备室等。 2.62.6 主要设备主要设备 主要设备见表2-4。 表表 2-4 主要设备表主要设备表 主要技术参数 序号名 称 型号规格性能参数 数量备注 1格栅B=38mm1 2毛发聚集器1 3废水提升泵Q=3.0m3/h，H=10.0m2潜水式 4风机HSR50Q=1.30m3/min，P=49mkPa2 5弹性填料150250 6穿孔曝气管1 7微孔曝气器ZH21550 8污泥回流泵Q=3.0m3/h，H=10.0m2潜水式 9中间水泵Q=3.0m3/h，H=10.0m2立式离心泵 10砂滤罐0.82.5m处理能力 Q=3.0m3/h2钢防腐 11中间水箱PT5000L1PE 12超滤系统包含以下非标、成套 进水泵Q=3.0m3/h，H=20.0m2 保安过滤器处理能力 Q=3.0m3/h1 超滤膜组件4040处理能力 Q=3.0m3/h1 机架1钢防腐 清洗系统化学清洗，反冲洗1 控制系统1 13臭氧发生器50g/h1 14高级氧化系统包含以下1 进水增压泵Q=3.0m3/h，H=20.0m 氧化塔0.82.5m处理能力 Q=3.0m3/h钢防腐 臭氧气混合器 15自动加药系统包含以下1非标、成套 药箱PT200L5 8 加药计量泵酸碱、水处理药剂、催化剂等6 PH 计3-2716（8750）2 液位计等3 16活性炭吸附罐0.82.5m处理能力 Q=3.0m3/h1钢防腐 17废气收集系统收集能力 Q=200m3/h1非标、成套 18尾气氧化系统处理能力 Q=200m3/h1非标、成套 19电气控制柜含 PLC,控制编程等1非标、成套 2.72.7 预期处理效果预期处理效果 预期处理效果见表2-5。 表表 2-5 预期处理效果预期处理效果 水量CODBODSSPH 序 号 废水名称 t/dmg/Lmg/Lmg/L 1原水653502002206.09.0 2厌氧+兼氧出水 65 250150/ / 3好氧出水 65 120120/ / 4混凝砂滤+CMF 出水 65 801510 / 5氧化消毒出水 65 30105 / 6活性炭吸附 65 2055 / 7回用标准/501056.09.0 根据对相关中水回用的试验研究及工程实践，各处理单元要达到上述预期的处 理效率是可能的。 3 土建设计土建设计 3.13.1 建筑设计建筑设计 略。 3.23.2 结构设计结构设计 污水处理构筑物均为蓄水构筑物，采用防水整体现浇钢砼结构。 3.33.3 主要工程材料主要工程材料 1、砖选用 Mu7.5。 2、砂浆选用。基础以下M5 水泥砂浆，基础以上M5 混合砂浆。 3、混凝土。建筑物选用C20 砼；道路、地坪选用C15，垫层 C10；构筑物采用 C25 砼，部分构筑物应掺入FN-M 砼膨胀剂。抗渗标号S6。 中水回用工程设计方案 浙江大学 9 4、钢材。采用()级、()级钢，电焊条用E43、E50。 5、所有砼用砂石均应洗净，剔除泥木草根杂物，级配合理。 6、石灰采用纯净块灰并预先化浆待用。 4 电气、仪表电气、仪表 废水处理工程电气为三级负荷，拟直接从厂区变电室引380V 电源至本工程。动 力设备保护按厂内现有系统，接地电阻10。电控室设配电屏一面，水泵、压滤机 在控制室控制，并结合现场控制。 工程内照明采用马路弯灯，照明线路为BV 线管。 本工程用电负荷见表4-1： 表表 4-1 用电负荷用电负荷 设备名称装机容量数量工作 日工作时 间（hr） 日用电量 （kWh）备注 （kW） 参数 1 污水提升泵0.75212418一用一备 2 风机2.2212452.8一用一备 3 污泥泵0.75212418一用一备 4 中间水泵0.75212418一用一备 5 超滤系统中间水泵0.75212418一用一备 6 氧化系统增加泵1.5212436一用一备 7 臭氧发生器1.5112436 8 尾气收集风机1.5212436一用一备 9 供水变频泵组2.2212452.8一用一备 合计 285.6 由上表可知，本工程总装机容量22.3kW，实际运行容量11.9kW。实际用电容 量为 285.600.75214.2 kWh/d，其中 0.75 为功率因数。 5 给排水给排水 略。 6 劳动定员劳动定员 本工程劳动定员1 人，兼职作为中水回用工程现场的控制及管理等。 7 投资估算投资估算 设备及总投资估算见表7-1。 10 表表 7-1 投资估算投资估算(万元万元) 单价总价 序号名 称规 格数量 （万元） （万元）备注 一土建 m3 1综合池13.010.04.5m5850.0529.25钢砼 2水池防腐 1200.044.8环氧树脂 土建费小计土建费小计 34.05 二设备 1格栅B=5mm10.200.20U-PVC 2毛发聚集器 10.200.20 3废水提升泵 Q=3.0m3/h，H=10.0 m20.501.00一用一备 4风机HSR5020.801.60交替使用 5弹性填料1502500.0410.00 6穿孔曝气管 20.200.40 7微孔曝气器ZH215500.042.00 8污泥泵 Q=3.0m3/h，H=10.0 m20.400.80一用一备 9中间水泵 Q=3.0m3/h，H=10.0 m20.400.80一用一备 10砂滤罐处理能力 Q=3.0m3/h11.503.00交替使用 11中间水箱PT500010.400.40 12超滤系统处理能力 Q=3.0m3/h16.006.00非标、成套 13臭氧发生器50g/h17.507.50 14高级氧化系统 处理能力 Q=3.0m3/h18.508.50非标、成套 15活性炭过滤罐 处理能力 Q=3.0m3/h12.502.50钢防腐 16自动加药系统 PH 自动调节、水处 理药剂、催化剂自 动加入等15.005.00非标、成套 17尾气收集系统生化尾气14.004.00非标、成套 18尾气氧化系统气相氧化塔16.506.50非标、成套 19管阀件 15.005.00 20电气控制柜 含 PLC 及编程等16.006.00非标、成套 设备费小计 71.40 三直接费合计 105.45 四 其他费用 1设计费直接费5%5% 5.27 2调试费直接费3%3% 3.16 3污泥费 厌氧、兼氧及好 氧微生物培养引种 2.00 中水回用工程设计方案 浙江大学 11 4设备安装费设备费5%5% 3.57 5管理费直接费3%5% 5.27 6税金工程总价4.3% 5.5