某住宅小区污水处理回用工程设计实例MBR.doc

某住宅小区污水处理回用工程设计实例
1、 设计原则
住宅小区中水回用于冲厕、绿化、洗车等，要在水质完全达到小区内居民日常生活用水要求的前提条件下，采用各项适用技术，达到节水、节能、节地、治污的目的。
中水回用系统的原则：
① 参照国家的有关规定，进行优化设计。
② 中水水质达到相关标准，并充分考虑长期回用的稳定性与安全性。
③ 处理工艺成熟可靠，能长期稳定的运行，日常维修费用少。
④ 操作管理方便，自动化程度高。
⑤ 处理成本较低，使中水回用具有经济上的可行性。
2、 设计水量、水质及回用标准
⑴水量
本中水处理系统所需处理回用的是小区全截流生活污水。生活污水排水量以给水量的85%计。给水量标准按地区不同而不同，浙江省按三类地区考虑，给水量及生活污水排放量见表1。
表1 生活污水排放量
排水类别
给水量/（L/人d）
所占百分率/%
备注
给水量
150

总排放量
127

其中：厕所
50
39.4

全部截流处理后回用
厨房
30
23.6
洗澡
30
23.6
盥洗、洗衣
27
21.4
合计
127
100
生活污水排放量以127L/人计。对于建筑面积20万㎡，居住人口约为4000人的住宅小区，日生活污水排放量为500m3/d，确定中水系统的设计水量为500m3/d。
⑵水质
生活污水水质见表2
表2 生活污水水质
排水类别
BOD/（㎎/L）
COD/（㎎/L）
SS/（㎎/L）
厕所
厨房
洗澡
盥洗
混合废水水质
200—250
500—800
50—60
60—70
100—150
300—350
900—1350
120—130
90—120
200—250
250—300

100—150
⑶回用水质标准
建设部发布了生活杂用水水质标准规（GB12941—1991），如表3。

表3 GB12941—1991生活杂用水水质标准
编号
项目
厕所便器冲洗
城市绿化、洗车等
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
浊度/度
溶解性固体/（㎎/L）
悬浮性固体/（㎎/L）
色度/度
嗅
PH值
BOD5 /（㎎/L）
CODcr/（㎎/L）
氨氮（以N计）/（㎎/L）
总硬度（以CaCO3计）/（㎎/L）
氟化物/（㎎/L）
阴离子合成洗涤剂/（㎎/L）
铁/（㎎/L）
锰/（㎎/L）
游离余氯/（㎎/L）
总大肠菌群/（个/L）
10
1200
10
30
无不快感觉
6.5—9.0
10
50
20
450
350
1.0
0.4
0.1
5
100
5
30
无不快感觉
6.5—9.0
10
管网末端水不小于0.2
<3
<3
景观娱乐用水水质标准分三类，A类主要适用于天然浴场或其他与人体接触的景观、娱乐水体。B类主要适用于风景区与人体非接触的景观娱乐水体，C类主要适用于一般景观用水体，C类景观娱乐用水水质标准，见表4
编号
项目
C类
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
色
嗅
PH值
SS
透明度
水温
DO /（㎎/L）
高锰酸盐指数/（㎎/L）
BOD5
氨氮/（㎎/L）
非离子氨/（㎎/L）
亚硝酸盐氮/（㎎/L）
总铁/（㎎/L）
总铜 /（㎎/L）
总锌/（㎎/L）
总镍/（㎎/L）
总磷/（㎎/L）
挥发酚/（㎎/L）
阴离子合成洗涤剂（LAS）
细菌总数
总大肠菌数/（个/L）
粪大肠菌数/（个/L）
色度不超过25度
无明显异味
6.5—9.0
不含有漂浮的浮膜、油斑和聚集的其他物质
＞0.5
不高于近十年当月平均水温4℃
≥3
≤10
≤8
≤0.5
≤0.2
≤1.0
≤1.0
≤0.1
≤1.0
≤0.1
≤0.05
≤0.1
不超过2㎎/L
1mL水中不超过100个
≤10000
≤2000
表4 C类景观娱乐用水水质标准
注：中水回用于冲厕时，使用的污水又要返回到污水处理系统，形成了一个循环，虽然回用的污水只有其中的一部分，每天有新鲜水补充到系统中去，但有相当一部分（约30%）在其中循环，这样长期运行会造成污染物的积累，使处理效率下降。因此，在污水深度处理时要尽可能去除废水中的污染物，特别是有机物，要尽可能使其无机化。
3、处理工艺选择
生活污水的主要污染物为有机物、悬浮物等，目前国内外主要采用的中水处理工艺有以下几类。
⑴以生化处理为主的工艺流程
适用于有机物含量较高的生活污水的处理及回用。对于全截流生活污水，废水中的主要污染物为有机污染物，必须采用以生化为主的处理工艺流程。
⑵以物理化学为主的处理工艺
适用于有机物含量较少、水量变化较大的废水处理。一般用于优质杂排水的处理。
根据主体处理工艺不同，又可以分为以膜生物反应器为主的生物处理工艺以及以常规生物处理工艺。
膜反应器是新发展的污水处理工艺，其特点是采用中空纤维膜进行固液分离，因此工艺简洁，过滤出水经消毒后可以直接回用。目前，膜生物反应器在污水处理及中水回用中有一定的应用，但仅限于小水量生活污水的处理及回用，在大型污水处理工程及整个住宅小区的中水回用中还不多见。其主要缺点是膜易堵塞，要经常清洗，出水量随适用年限的增加下降，到一定程度要全部更换，一次更换费用大。
常规中水处理工艺是在生物处理后进一步进行深度处理，常用的生物处理工艺有A/O法、CASS工艺、SBR工艺等，这些工艺均为成熟工艺，处理成本低，操作管理方便。深度处理工艺有加药混凝、过滤、氧化、消毒等。虽然处理工艺流程较长，但成熟可靠，能确保稳定达标。随着自动控制技术的发展，整个处理过程可以实现计算机自动控制，操作管理十分方便，处理成本及日常维护费用较低。
对于全截流生活污水，有机物含量较多，应采用以生化处理为主的处理工艺，应采用成熟可靠、能长期稳定运转的工艺技术。因此，从总体上采用常规处理工艺是适宜的，具有系统运行及水质安全可靠性。
系统对常规处理工艺中深度处理工艺进行改进，开发了臭氧深度氧化消毒工艺。即利用臭氧进行深度处理，进一步降低废水中的污染物，使中水水质达到比中水水质标准更高的水质指标，充分确保了中水进户回用的安全性和可靠性。
4、工艺流程及说明
工艺流程框图如图1所示

图1 系统工艺流程图

工艺流程说明如下。
⑴生活污水的收集
生活污水的收集采用全截流方式，即将厨房污水、卫生间冲厕、洗涤、淋浴污水及一般的地面水一并收集后排入小区污水管网。如每栋住宅各自设有独立的化粪池，则经化粪池处理后排入中水处理站。若不设单独的化粪池，则直接排入中水处理站，由中水处理站的化粪池集中处理。
⑵生活污水的预处理
生活污水的预处理包括化粪池处理和水量水质的调节。设化粪池集中处理的目的是将生活污水中的固形物进行厌氧硝化，使其水解成小分子、可溶性物质，以便于后续的生化处理。同时减少固体废物的排放。在化粪池后设调节池，用于水量和水质的调节。考虑到小区污水排放的不均匀性，设计集不调节时间为12小时。
⑶生活污水的生化处理
集水调节池内的污水用泵输送到生化处理系统，生化处理采用具有脱氮除磷功能的A/O工艺。该工艺是生活污水处理的主体工艺，大部分的污染物在该工艺中被去除，出水水质达到国家GB8978—1996一级排放标准。
⑷深度处理
深度处理工艺包括接触过滤、臭氧深度氧化及消毒。生化处理出水首先进行加药过滤处理，去除生化出水中带出的少量SS及不可生化COD，对于溶解性的有机物去除效率不高，因此要进一步采用臭氧深度氧化。
深度氧化的作用有以下几方面：进一步氧化水中少量的有机物，因为这些有机物质在长期循环使用过程中会积累，是引起发臭的主要物质；进一步降低水的色度，臭氧在脱色反面有着特殊的作用，只要消耗少量的臭氧即可脱除水中的色度，中水要用于户内冲厕，色度是一项重要感官指标；三是中水中富含臭氧，使中水富有活性，消除异味，无二次污染产生。以空气源臭氧发生器来制备臭氧，只消耗电，不需要其他的化学药品，无二次污染。操作管理也十分方便。
经该深度处理工艺处理，出水水质优于《生活杂用水水质标准》中规定的指标。
⑸中水的回用
处理好的中水排入中水池，采用变频恒压供水泵共给用户使用。中水回用系统由中水池、供水泵、回用管路、中水计量等系统组成。
该工艺特点如下。
① 主体处理单元采用生化工艺，共有成熟可靠，处理效率高，效果稳定，运行管理方便，且选用的工艺污泥产生量小。
② 采用高效曝气系统，氧利用率高，节省能源。
③ 生化出水采用接触过滤处理技术，过滤器选用高效、具有自动反冲洗得过滤系统，操作管理方便，出水水质好。
④ 采用臭氧氧化消毒，进一步去除生化、过滤所不能去除的污染物，可使中水中残余的污染物降低到一个很低的水平。污染物的氧化与杀菌同时进行。
5、中水处理系统组成
⑴化粪池
由于生活污水中粗大悬浮物较多，需经过化粪池初步处理后方可接入中水处理系统作为中水水源，整个小区设计一座化粪池，停留时间为24小时
⑵隔栅除污系统
化粪池出水进入集水池前进行自动隔栅处理，以截流废水中的粗大悬浮物，以防管道被堵塞，保护处理系统正常运行。设置自动隔栅除污机一台，总装机容量为0.75kW。
⑶集水调节系统
由于生活排水的不均衡性，而处理系统要求水量恒定，因此，用调节池来进行水量的调节，同时也起到均匀水质的作用。设计集水调节时间为24h。调节池内设潜污泵两台，重装机容量3.0kW，实际使用容量为1.5kW。
⑷生化处理系统
根据生活污水水质对该废水的处理实验研究，生化时间12h，主要污染物指标COD、BOD即可达到中水水质标准，因此设计生化处理时间为12h。
主要设备包括：填料、曝气系统、污泥回流系统。
总装机容量为22kW，实际使用11kW。
化粪池、集水调节池、生化处理池主要构筑物采用议题是全埋地现浇钢筋混凝土结构，上部进行绿化。
⑸接触过滤系统
过滤采用全自动ZD高效过滤系统，混凝剂采用计量泵自动投加。
系统装机容量为20kW，实际使用5kW。
6）臭氧深度氧化系统
采用臭氧氧化消毒技术，臭氧发生系统装机容量为8.0kW。
⑺污泥脱水系统
用于生化剩余污泥及反冲洗脱水。总装机容量4.4kW，实际使用0.75kW，每月开机4h。
6、电气、自控设计
⑴电气
中水系统三级负荷，总装机容量58.5kW，实际使用容量18.67kW，由小区变电所接入，接入方式为电缆沟。
⑵自控系统
成套中水处理系统的自动化控制技术是确保稳定运行的关键，是中水回用系统重要的组成部分，通过完善的自控技术对所有设备的运行进行控制，同时对处理出水水质进行监测。
中水回用系统根据工艺要求设计先进和现代化的自控系统，控制系统选用国际先进的集散控制系统（DCS），大型动态模拟屏的控制可选用可编程控制器（PLC），现场分析仪表采用国外引进，其他仪表可采用国产，现场仪表均安装在仪表保护箱内。
① 处理设备的自动控制
a、隔栅除污系统自动控制：设备监控；
b、集水调节池液位控制：控制进水泵运行；
c、生化处理系统设备监控；
d、接触过滤系统控制:过滤进水及反冲的自动控制；混凝剂投加的自动控制；
e、消毒系统的自动控制：臭氧发生器及臭氧投加量控制；
f、供水系统控制；
② 工艺参数与水质监测、控制
中水水质检测系统：主要指标为浊度。
② 计量、收费系统
a、污水处理量及供水量的计算；
b、用户用水的计算及收费。
7、总图布置
⑴总平面布置
以节约用地为原则，结合地形、地貌、地质、水文、气象等自然条件，因地制宜。工艺流程顺畅，管线短捷，方便管理，满足防火、卫生、安全及运输要求。
中水处理站总占地面积约400㎡。
⑵竖向布置
根据污水处理要求，尽可能采用重力流，以减少运行费用。为节省用地，采用全埋地结构，上部仅30㎡的控制机房。
⑶绿化设计
埋地中水处理构筑物上部及周边进行绿化，种植抗污染性强的植物品种，以美化环境，降低污染，提高环境质量。使中水处理站成为一个环境优美、工作舒适的花园。