【文章內(nèi)容簡介】 隨著我國高校規(guī)模的不斷擴大，校園污水排放量也迅速增加，當?shù)厮廴矩摵缮仙?。因此，許多高校采取了綜合措施“以綠色和環(huán)保的原則”將供水、排水、綠化和校園景觀進行整體規(guī)劃，來緩解校園供水緊張狀況。如蘭州交通大學(xué)、西安建筑科技大學(xué)等高?？蒲腥藛T對校園污水回用進行了初步研究，并建立了處理工藝與回用系統(tǒng)，取得了一定的經(jīng)濟效益與生態(tài)效益；北方交通大學(xué)、北京師范大學(xué)等相繼建立了中水處理站；大連輕工業(yè)學(xué)院針對校園生活污水通過校企合作研究建立的污水處理站獲得了初步成效。高校學(xué)生人均用水量在300～800L/（人d），是居民人均生活用水量的1～2倍浪費十分嚴重。高校用水量大，用水時間集中，易于收集且污水水質(zhì)好，在自來水價不斷升高的情況下，校園中水回用能夠帶來直接的經(jīng)濟利益。因此，中水回用在學(xué)校的推廣必然是一種趨勢。 中水回用用途校園每天大量的用水對水質(zhì)要求不是太高，經(jīng)污水處理廠出來的中水可以運用在以下五個地方1）宿舍樓、教學(xué)樓廁所沖洗；2）校園景觀用水；3）噴灑校內(nèi)、校外道路；4）澆灌校園內(nèi)的綠地、樹木；5）消防用水結(jié)合學(xué)校各建筑物平面布置圖、管道埋設(shè)情況，將中水利用管道輸送至需要的地方，這樣不僅節(jié)約了大量的水資源，而且還可以產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。 中水回用意義我國是一個缺水的國家，水資源總量約 萬億 m3，居世界第六位，但人均水資源為 2300m3，僅相當于世界人均占有量的 1/4，是世界 13 個貧水國家之一。到本世紀中葉，按 16 億人口計，我國人均水資源占有量將比現(xiàn)在降低 1/4，約 1700m3左右。同時，我國水資源還存在著十分嚴重的時空分布不均勻性，其分布趨勢是東南多西北少，相差十分懸殊，我國北方城市和地區(qū)缺水現(xiàn)象十分嚴重。對于缺水的地區(qū)和城市而言，僅僅靠增加水量并不能根本的解決缺水問題，相應(yīng)的開展城市污水回用就顯得比開發(fā)新水源更有利于解決缺水問題。我國城市污水年排放量達到 414 億 m3，生活污水日益增多，占整個城市污水排放的 50%左右，如果生活污水回用率達到 30%，就可以彌補上全國的年缺水量即 60 億 m3。中水回用，不僅僅是環(huán)境科學(xué)的一項環(huán)保工程技術(shù)，更是一種符合我市水資源狀況與經(jīng)濟社會科學(xué)發(fā)展的循環(huán)經(jīng)濟模式。中水回用可謂一舉多得：一是實現(xiàn)了水資源的多次重復(fù)利用，極大地節(jié)約了水資源；二是合理的中水價格政策大大降低了中水使用成本；三是中水作為一種資源進行開發(fā)利用，可為生產(chǎn)帶來客觀的經(jīng)濟效益，從而大大增強水資源對經(jīng)濟、社會、生態(tài)的保障作用及拓展科學(xué)發(fā)展的空間。建設(shè)中水回用系統(tǒng)，可以緩解水資源緊張的形勢，提高人們的生活質(zhì)量，讓小區(qū)排放的生活污水全部達到中水回用水質(zhì)標準，除回用于小區(qū)需要外，還可以向社會供應(yīng)中水，滿足市政、綠化、以及消防用水和補充地下水，可以逐步減少污水的排放總量，對構(gòu)建循環(huán)經(jīng)濟模式和保護水生態(tài)環(huán)境具有積極的意義。 中水回用在高校的發(fā)展展望隨著高校用水量的不斷增加，實現(xiàn)中水回用勢在必行！而在中水回用系統(tǒng)的選擇上適合推行小集中系統(tǒng)!，在中水站設(shè)置污水處理工藝時應(yīng)根據(jù)各功能分區(qū)水量、水質(zhì)特點分別選擇物化法、生化法及膜法等工藝。本文提出的中水回用系統(tǒng)能夠最大限度的利用現(xiàn)有的水資源，不但減少了自來水用量， 在一定程度上減輕了城市污水處理廠的壓力，提高了水資源利用率，對于其他高校中水系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)及運行管理都有很好的借鑒意義。另外可以研究發(fā)展膜生物反應(yīng)器處理工藝，膜生物反應(yīng)器處理工藝和傳統(tǒng)的生物處理工藝相比較,不僅出水水質(zhì)好,而且操作工藝非常簡單,可以實現(xiàn)全自動的運行管理,使用時占地面積小并且可地埋式建設(shè)，但是工藝目前還在研究發(fā)展中且投資較大。第2章 污水處理廠設(shè)計 廠址選擇 選址原則校園污水處理廠廠址選擇前，必須明確任務(wù)，進行充分的研究調(diào)查。應(yīng)根據(jù)工藝等實際情況綜合考慮，選出適用的、系統(tǒng)優(yōu)化的、工程造價低的，施工及管理方便的廠址。主要應(yīng)遵循下列各項原則：(1) 充分考慮校園污水處理現(xiàn)狀、污水排放情況、排水管道系統(tǒng)現(xiàn)狀分布；詳細了解校園近期和遠期發(fā)展規(guī)劃，包括學(xué)校人數(shù)增加造成的處理量增加。因此要考慮遠期發(fā)展的可能性，一般要留有擴建的余地。 (2) 應(yīng)當與選定的污水生理工藝相適應(yīng)，以便控制高程和動力等設(shè)計因素。 (3) 無論采用什么處理工藝，都應(yīng)盡量做到污水處理廠在面積上不宜過大。 (4) 要充分利用地形，應(yīng)盡量利用有適當坡度的地方，以滿足污水處理構(gòu)筑物高程布置的需要，減少土方工程量，若有可能，宜采用污水不經(jīng)水泵提升而自流流入處理構(gòu)筑物的方案，以節(jié)省動力動力費用，降低處理成本。 (5) 廠址不宜設(shè)在雨季易受水淹的低洼處?？拷w的處理廠，要考慮不受洪水威脅。盡量設(shè)在地質(zhì)條件較好的地方，以方便施工，降低造價。 廠址確定 綜合以上各方面原則和學(xué)校土地使用情況，合理確定污水處理廠的位置。 規(guī)模與處理程度的確定 污水廠處理規(guī)模污水處理廠以處理水量的最高日最大時流量計，處理規(guī)模定為7200m3/d。校園生活污水的日變化系數(shù)Kz=，具體數(shù)據(jù)表21。 表21 污水廠的設(shè)計流量 (單位L/S)項目計算值設(shè)計值最高日最大時平均日平均時 污水處理程度確定根據(jù)處理要求，出水水質(zhì)達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB189182002)中的一級標準。而處理廠的工藝流程是指達到所要求處理的程度的前提下，污水處理各單元的有機結(jié)合。所以，在選擇工藝前，先計算各污染指標的處理程度。采用下式計算各污染物的去除率 （21）式中 ——污染物的進水質(zhì)量濃度（mg/L)。 ——污染物的出水質(zhì)量濃度（mg/L)。本設(shè)計在水質(zhì)處理中要求達到如下表2－2的處理效果，選擇工藝以此為依據(jù)。 表22 各污染物的處理程度表BOD(mg/l)COD(mg/l)SS(mg/l)NH3N（mg/l)TP(mg/l)進水水質(zhì)20035020035出水水質(zhì)301003015去除率85%71%85%57%67% 污水處理廠方案的確定校園生活污水處理廠需對收集到的污水及其污泥進行處理，包括污水處理系統(tǒng)和污泥處理系統(tǒng)兩大部分，前者是污水廠的主體。污水處理廠的工藝流程是指在達到所要求的處理程度的前提下，污水處理各單元的有機組合，以滿足污水處理的要求。 工藝選擇的原則污水處理工藝方案的優(yōu)化選擇是確保處理廠運行性能、降低費用的關(guān)鍵。同時達到污水處理廠高效穩(wěn)定運行和基建投資省、運行費用低的目的，依據(jù)下列原則進行了污水處理工藝方案選擇。(1) 技術(shù)成熟，處理效果穩(wěn)定可靠，保證出水水質(zhì)達到排放標準；(2) 占地少，投資低，運行費用省，以盡可能少的投入取得盡可能高的效益；(3) 工程實施切實可行、運行維護管理方便；(4) 綜合利用，無二次污染；(5) 選定工藝的技術(shù)設(shè)備先進、可靠，國產(chǎn)化程度高，一致性好；(6) 綜合國情，提高自動化管理水平。 污水處理工藝的比選BOD5：N：P的比值是影響生物脫氮除磷的重要因素，氮和磷的去除率隨著BOD5/N和BOD5/P比值的增加而增加。理論上，BOD5/N，實際運行資料表明，BOD5/N3時才能使反硝化正常進行。在BOD5/N=4～5時，氮的去除率大于50%，磷的去除率也可達60%左右。本工程BOD5/N=，可以滿足生物脫氮的要求；對于生物除磷工藝，要求BOD5/P=33～100。本工程BOD5/P=，能滿足生物脫氮除磷工藝對碳源的要求，由此本工藝采用生物脫氮除磷的工藝。雖然生物脫氮除磷工藝的類型和實施方式多種多樣，各具特點，其適用范圍和應(yīng)用的邊界條件也存在差異，實際應(yīng)用中需要因地制宜，靈活掌握，但基本原理是一樣的。根據(jù)所給定的污水水量及水質(zhì)，參考目前國內(nèi)外生活污水處理廠的設(shè)計及運轉(zhuǎn)經(jīng)驗，以下幾種方法最具代表性：氧化溝法、AB法、A2/O法、間歇式活性污泥法（SBR）。表23 各種處理工藝比選 工藝方法優(yōu)點缺點氧化溝法（1）處理流程簡單，構(gòu)筑物少，基建費用較?。唬?）處理效果好，有較穩(wěn)定的脫氮除磷功能；（3）對高濃度工業(yè)污水有很大的稀釋能力；（4）能處理不易降解的有機物，污泥生成少；（1）處理構(gòu)筑物較多；（2）回流污泥溶解氧較高，對除磷有一定的影響；（3）容積及設(shè)備利用率不高AB法（1）曝氣池的體積較小，基建費用相應(yīng)降低；（2）污泥不易膨脹，達到一定的脫氮除效果；（3）抗沖擊負荷的能力較強（1）構(gòu)筑物較多；（2）污泥產(chǎn)生量較多續(xù)表 23：AAO法（1）基建費用低，有較好的脫氮除磷功能；（2）具有改善污泥沉降性能，減少污泥排放量；（3）技術(shù)先進成熟，運行可靠穩(wěn)定，管理維護簡單，運行費用低；（1）處理構(gòu)筑物較多；（2）用于小型水廠費用偏高；（3）污泥回流量大，能耗高；SBR法（1）脫氮除磷的厭氧、缺氧和好氧不是由空間劃分，而是用時間控制；（2）不需要回流污泥和回流混合液，不設(shè)專門的二沉池，構(gòu)筑物少；（3）流程十分簡單，合建式，占地省，處理成本低； （4）處理效果好，有穩(wěn)定的除P脫N功能；（1）容積及設(shè)備利用率較低（一般小于50%）；（2）間歇運行，對自動化控制能力要求高；處理工藝的選擇應(yīng)根據(jù)水的處理程度和水量及學(xué)校的自身情況來確定最優(yōu)方案，最優(yōu)的方案應(yīng)具有處理效果好且穩(wěn)定、投資省、運行費用低管理簡單、占地面積少等優(yōu)點。上述任何一種方法都能達到理想的處理效果，根據(jù)校園用水量、用水特點和實際情況，最終確定采用SBR處理+過濾+消毒工藝。圖2—1 污水處理工藝流程圖 污水處理廠其他工藝的確定 中格柵格柵是一組平行的金屬柵條制成的框架，斜置在污水流經(jīng)的渠道上或泵站集水池的出水口，用以截阻大塊的呈懸浮或漂浮狀態(tài)的污物，在污水處理中。格柵是一種對后續(xù)處理的構(gòu)筑物或水泵機房具有保護作用的處理設(shè)備。格柵一般根據(jù)清渣方式的不同分為機械格柵和人工清渣格柵。機械清渣格柵自動化程度高，勞動強度低，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，耗電。對操作人員的責(zé)任有很高要求；人工清渣格柵結(jié)構(gòu)簡單，但工人的勞動強度大，特別是污水處理量大，渣量較大時，對工人的要求則很高，所以要根據(jù)實際情況，對渣量進行計算后才能確定選用。格柵分為平面格柵和曲面格柵，本設(shè)計綜合考慮采用平面格柵；格柵以柵條的凈間隙分為粗格柵（50～100）、中格柵（10～40）、細格柵（3～10），本設(shè)計采用中格柵。 提升泵站根據(jù)本設(shè)計實際地形，污水進廠后，必須通過泵站提升后，才能在以后的處理過程中，保證其以重力流流動。泵站的主要形式有泵站形式選擇、泵的安裝形式等。本設(shè)計水量較小，可采用合建式矩形污水泵房，自灌式工作，水泵不超過4臺，便于采用沉井法施工，可降低工程造價。當泵房直徑為7～15m時，工程造價比圓形低，水泵啟動方便，易于根據(jù)吸水井中水位實現(xiàn)自動操作。泵房內(nèi)設(shè)置立式離心泵可克服機器間機組及附屬設(shè)備布置困難的缺點。 沉砂池由于校園生活污水中含有大量的無機懸浮顆粒，這些物質(zhì)在后面的生物處理過程中，對活性污泥會產(chǎn)生許多不良的影響。并且這些物質(zhì)沉降下來后，會對污泥的處理帶來許多得不便。因此這些物質(zhì)在進入生物處理階段前必須去除。因此采用沉砂池，用來去除這些無機懸浮顆粒。表24 沉砂池各種工藝方法比選 工藝方法優(yōu)點缺點平流沉砂池(1) 平流沉砂池截留無機顆粒效果較好； (2) 其工作穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單； (3) 排砂方便；(1) 平流沉砂池的塵砂中含有約 10%的有機物，這些有機物給砂的處理帶來許多不便； (2) 現(xiàn)有恒定水平流速的設(shè)施不是很理想，比例流量堰有時會在池底形成較高的流速而將沉淀的砂粒沖起； (3) 流量控制堰頭水頭損失過大，達設(shè)計水深的 30—40%；多爾沉砂池(1) 不需要進行流量控制； (2) 通過池子的水頭損失較小； (3) 刮泥機的傳動部分、軸承等均在水面之上，壽命長，便于使用維修； (1) 布水不均勻，進口處理量分布導(dǎo)流板很難調(diào)節(jié)，故而影響處理效果； (2) 沉淀砂粒有機物較多，特別是在進水流量低時； (3) 池深小于 米，刮泥機在刮砂時易將砂粒攪起； 鐘式沉砂池(1) 適應(yīng)流量變化的能力比較強； (2) 水頭損失小，典型的損失僅為 6mm， (3) 機械的傳動部分在水面以上，便于維修； (4) 動能效率較高；(1) 國外公司的專有產(chǎn)品和技術(shù)設(shè)計，技術(shù)成本比較高； (2) 攪拌漿會纏繞纖維狀的物體； (3) 砂斗內(nèi)的砂子因為被壓實而抽排困難，往往需要高壓水或空氣去攪動。空氣提升泵房往往不能有效的抽排細砂； (4) 池子本身雖占地小，但由于要求切線方向進水并且進水渠道直線較長，池子數(shù)目多于兩個時，配水比較困難，占地也大。續(xù)表 24曝氣沉砂池(1) 在沉砂效果相同的條件下，適應(yīng)變化流量能力最強； (2) 水頭損失?。?(3) 通過控制曝氣強度，可使沉淀下來的砂粒的腐化有機物的含量降低； (4) 可以在一級處理前作為混合、絮凝、預(yù)曝氣之作用?？梢愿纳七M水的腐化狀況從而提高后續(xù)的處理效果；(1) 能耗比其它沉砂池都高； (2) 運轉(zhuǎn)勞動力較多； (3) 如何獲得良好的螺旋環(huán)流流態(tài)擋板的位置，良好的砂斗和排砂系統(tǒng)等在設(shè)計上還存在許多疑問； 計量設(shè)施的比選污水處理廠中常用的計量設(shè)施有巴氏計量槽、薄壁堰、電磁流量計、超聲波流量計、渦輪流量計等，各種計量設(shè)備的比較見表3－5。表25 各種計量設(shè)施比選 名稱優(yōu)點缺點適用范圍巴氏計量槽水頭損失小，不易發(fā)生沉淀，操作簡單施工技術(shù)要求高，不能自動記錄數(shù)據(jù)大、中、小型污水廠薄壁堰穩(wěn)定可靠，操作簡便水頭損失較大，堰前易沉積污泥，不能自動記錄數(shù)據(jù)小型污水廠電磁流量計水頭損失小，不易堵塞，精度高，能自動記錄數(shù)據(jù)價格較貴，維修困難大、中型污水廠超聲波流量計水頭損失小，不易堵塞，精度高，能自動記錄數(shù)據(jù)價格較貴，維修