住宅中的中水技术应用

摘要：介绍了中水系统设计依据及原则，分析比较了MBR工艺与生物接触氧化法工艺的优缺点、适用范围，并详细介绍中水技术在侨香村经济适用房住宅区项目中的应用。

关键词：中水 MBR 生物接触氧化法

中图分类号：G633.91 文献标识码：A 文章编号：

将生活污水作为水源，经过适当处理后作杂用水，其水质指标间于上水和下水之间，称为中水，相应的技术称为中水技术。对于淡水资源缺乏，城市供水严重不足的缺水地区，采用中水技术既能节约水源，又能使污水无害化，是防治水污染的重要途径，也是我国目前及将来长时间内重点推广的新技术、新工艺。

一、设计依据及原则

1．设计依据

1）小区主要技术指标；

2）《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）；

3）《污水再生利用工程设计规范》（GB50335-2002）；

4）《建筑中水设计规范》（GB50336-2002）；

5）《室外排水设计规范》（GB50014-2006）；

6）《居住小区给水排水设计规范》（CECS57：94）

7）《水处理设备制造技术条件》（JB2923-96）；

8）《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）；

9）《给水排水管道施工及验收规范》（GB50286-97）；

10）《城市区域环境噪声标准》（GB3096-93）。

2．设计原则

1）采用运行可靠、工艺先进的中水处理技术及系统，确保处理后的水质达到或高于中水水质标准；

2）为降低运行费用，确保中水水质，本工程仅收集优质杂用水，即户内洗浴用水；

3）采用先进可靠的自动控制系统，实现在线检测无人值守；

4）减少甚至消除中水系统产生的废气和污泥对小区的二次污染；

5）考虑与雨水利用系统联动的可能性，以进一步降低小区用水的成本。

二、设计水质

1．由于目前没有洗浴水水样的化验分析报告，参考以往的工程设计经验及相关的技术资料，其水质指标如下：悬浮物（SS）＝100∽150 mg/L，生化需氧量（BOD）＝60∽70 mg/L，化学需氧量（COD）=90∽120 mg/L。

2．出水水质标准

《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）见下表，本工程处理后的中水要求达到冲厕用水水质标准。

城市杂用水水质标准

三、中水处理工艺类型

1．MBR工艺

膜生物反应器（MBR）工艺是活性污泥法与膜分离技术的有机高效结合。基本特点是用膜分离技术取代活性污泥法中的二沉池，进行固液分离。

MBR反应池内活性污泥浓度可高达8000～10000mg/L，污泥BOD负荷率低，一般为0.05～0.1kgBOD/kgMlSS.d，污泥处于减速增长后期和内源呼吸前期，污水中的有机物能够得到彻底有效的降解。膜孔径为0.1～0.02μm，小于细菌的直径，属于微滤膜的范围，能有效去除水中的细菌，可视为隔离除菌的一种手段，减少了后续投加的消毒药剂量。MBR对微生物及大分子物质的的截留效率高，有效控制了出水中微生物的含量。在处理过程中，污泥产生量小，基本无污泥排放，其出水中悬浮物和浊度接近于零。

与传统的污水处理工艺相比有以下显著特点：

·可以采用较高污泥浓度，大幅减少占地面积；低污染负荷，有利于水中有机物质得到彻底降解。

·可以截留世代周期长的硝化菌，通过程序控制，使硝化反应得以顺利进行，有效的去除氨氮。

·不必考虑污泥的沉降性能和担心污泥的流失，能够保证其在低污泥负荷下进行。

·实现水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）的完全分离，可以截留一时难于降解的大分子有机物，延长其在反应器内的停留时间，使之得到最大限度的氧化分解。

·出水水质好且稳定。

·自动化程度高，系统全部实现PLC集中控制，维护管理方便。

·占地面积小，设备集中。

·应对鼓风机等噪声源采取一定的防噪措施。

经MBR处理后的污水SS、COD、BOD已基本达标，回用前用NaClO进行消毒，基本上可以100％杀死细菌及病毒，比使用传统生物处理工艺节省消毒剂用量。

间歇抽吸出水可减少膜的污染，当压差升高或水通量降低了15～20％时需要使用净水反洗，当净水反洗后通量恢复不理想时，使用100～200mg/L的次氯酸钠溶液（除生物污染）或0.2％的柠檬酸钠溶液（除无机垢污染）进行化学清洗。

2．生物接触氧化法工艺

生物接触氧化处理技术的实质之一是在池内充填填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。在填料上布满生物膜，污水与生物膜广泛接触,在生物膜上微生物的新陈代谢功能的作用下，污水中有机污染物得到去除，污水得到净化，因此，生物接触氧化处理技术，又称为“淹没式生物滤池”。

生物接触氧化处理技术的另一项技术实质是采用与曝气池相同的曝气方法。向微生物提供其所需要的氧，并起到搅拌与混合作用，这样，这种技术又相当于在曝气池内充填供微生物栖息的填料，因此,又称为“接触曝气法”。

据上所述，生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池两者之间的生物处理技术，而具有活性污泥法特点的生物膜法，兼具两者的优点。

四、项目应用

由我司设计的深圳市侨香村经济适用房住宅区位于深圳市福田区安托山东片区，总占地面积127790.62m2，总建筑面积504538.41m2，主要由幼儿园、文体中心、社区服务中心以及22栋高层住宅组成，住宅总户数3996户。本小区是2006年深圳市重点工程，也是部级节能示范小区。在项目中中水系统得到了充分的应用。

1．可行性分析

以前中水系统成功运行的案例不多，主要原因在于：（1）当时水处理技术还不够成熟和先进，中水系统的运行费用过高；（2）系统设计经验不足，中水水源不仅包括洗浴用水，还包括厨房用水，甚至冲厕后的污水，给水处理带来技术上的困难，系统投资的增加，运行费用居高不下。

而经过分析，本小区采用中水系统，并将中水用于住宅冲厕，是必要的，也是可行的。

首先，本小区采用饮用净水系统后，如果不利用中水回户冲厕有悖于高品质的水高用的原则，并造成新的资源浪费。其次是随着现代科技的日新月异，水处理技术及工艺的不断改进，使得在确保中水经处理后水质达标的前提下，大大降低运行成本。另一方面，随着水资源日益短缺，水价不断上涨势在必然。此外，本小区规模大，中水系统日处理能力达1000吨，有利于有效降低中水系统运行成本。

2、中水处理工艺选择

以生物接触氧化法为核心技术的中水处理工艺投资略低，但其运行费用高，占地面积大，出水水质不稳定，排放污泥量大，且污水处理过程有臭味，有二次污染；相较于传统处理工艺，膜生物反应器技术具有过程密闭、杜绝二次污染、水处理效率高、出水水质优异、自动化程度高、占地面积小等特点。投资相对略高，但运行费用低，设施造型跟周边环境协调，占地面积小（为常规工艺1/2）。出水水质远远优于国家生活杂用水标准，且污泥量小，不必设专门的处理装置。全封闭、无气味、无噪音、全自动的运行适合于本项目。

综上所述，使用膜生物反应器（MBR）工艺于本项目的生活污水处理，是一个可靠、实用、技术先进、起点较高、投资合理的方案。对附近环境的保护和治理，有明显的环境价值、经济价值和示范价值。

3、中水系统工艺设计

1）水量计算及设计规模

根据技术参数，洗浴水排水量为Qw＝3996x3.5x250x36%=1258m3/d。采用膜生物反应器处理污水，处理后的中水水量约为Qz＝1258x90%=1132 m3/d。

根据小区建筑技术指标，绿化用水量为Qz绿＝127790x82%x90%x2/1000=189m3/d；住宅冲厕用水量为Qz厕＝3996x3.5x50/1000=700m3/d，未预见用水量为（Q绿＋Q厕）x10%=89m3/d，中水回用的总水量为Qz总＝189+700＋189＝978m3/d。

因此中水处理系统设计水量为Qz设＝1000 m3/d。

根据水量计算结果，处理后的中水可满足小区绿化、道路冲洗和住宅冲厕用水的要求。

2）工艺流程简介

小区的生活污水经格栅去除漂浮物之后进入调节池，调节池主要起水量调节及水质均衡的作用。再由设置在调节池内的污水泵抽升至膜生物反应池（MBR）中进行有效、彻底的生物降解以获得优质的出水，为防止膜污染，膜过滤以“运行10min，停2min”间歇抽吸方式进行。膜滤出水进入清水池备用，为使出水更安全可靠，采用NaClO进行消毒，这时水已完全达到了中水使用标准。

整个水处理过程通过可编程PLC控制器自动控制，无需固定操作人员值班。MBR系统正常运行状态下，不会产生臭气及大的噪声。

3）中水处理站的设计

（1）中水处理站的平面布置

中水处理站占地总面积约800平方米。其中中水调节池占地面积约200平方米，为室外全埋式钢筋混凝土结构，MBR池及中水清水池设在地下室内，钢制结构。设备间净空高度为6.0米，内设排水沟、进风口及排风口，墙面粉刷白色乳胶漆，设备间采用日光灯照明，设备间用电负荷为150kw(380V三相五线)，预留电源。

中水站旁设市政自来水管，以备清洗膜组件或水源污染时使用。

（2）中水处理站的控制

中水处理站电气控制对系统设备如：提升泵、MBR系统、中水供水泵等控制达到全自动运行；并对现场设备的运行状态如：水位、压力、流量、阀门开关、泵的启停、控制状态等进行显示。

控制方式：采用手动控制和控制柜自动控制两种模式。手动控制可对现场每单台设备进行调整、手动运行；控制柜控制可对整个系统运行的启停进行集中控制，也可对其中每台设备进行操作。

4）主要设备和构筑物

（1）格栅井

为防止大块污物进入调节池内，在水进入调节池前设置格栅井。

·结构：钢筋混凝土

·设计流量： 50 m3/h

·数量： 1座

·池体： L×B×H=1.50 m×1.50 m×1.50 m

·主体设备：手动格栅

·数量：2道

·中格栅参数：栅条间隙10mm ，栅条宽度S=10mm，安装角度为600

·细格网参数：栅网间隙5mm，安装角度为600

（2）调节池

·结构：钢筋混凝土

·设计流量：50 m3/h

·停留时间：HRT=6h

·有效容积：500 m3

·数量：1座

·池体规格：L×B×H =23.85 m×7.70 m×5.00 m

（3）膜生物反应池至中水清水池提升泵

·型号：IS65-400-200

·参数：Q＝20m3/h，H＝20m，P＝3.0KW

·数量：4台，3用1备

（4）膜生物反应池

·结构：钢制

·设计流量：50 m3/h

·停留时间：HRT=6h

·有效容积：300m3

·数量：1座

·池体规格：L×B×H×=14.30 m×6.00 m×4.00 m

·设计参数：混合液悬浮固体浓度MLSS＝6000～8000mg/L，气水比＝25～30：1。

·主体设备：膜组件、膜架、自吸泵、罗茨风机、曝气管等

（5）罗茨风机

·生产厂商：国产

·型号：3L52WC

·参数：1450转/分，Q＝17.10m3/min，H＝3m，P＝15KW

·数量：2台，1用1备

（6）清水池

·结构：钢制

·设计流量：50 m3/h

·停留时间：HRT= 4h

·有效容积：300 m3

·数量：1座

·池体规格：L×B×H=14.30 m×6.00 m×4.00 m

·主体设备：NaClO消毒剂投加装置，1套

（7）变频恒压供水系统

供水泵按冲厕和绿化及浇灌道路同时考虑，分高低区分别配备，泵组型号如下：

冲厕用供水泵组

中区：65DL-16×6 ,Q=8.3L/s，H=96m，共2台,1用1备,另配辅泵1台。

高区：65DL-16×8 ,Q=8.3L/s，H=130m，共2台,1用1备,另配辅泵1台。

绿化及浇洒道路用供水泵组65DL-16×3 ，Q=8.3L/s，H=48.0m，共2台,1用1备

5）中水系统对建筑设计的影响

（1）对地下室设计的影响

中水处理站总占地面积约800m2，全地下室设计，位于南区地下室的北端。

（2）对给排水系统的影响

本小区若采用了中水系统，需增设一路收集洗浴水的排水管和供应中水的给水管以及计量中水的水表，建筑物内管道井应予以考虑，以满足空间上的要求。

（3）对小区的二次污染

中水处理站产生的二次污染物主要是废气和污泥。废气将通过专用的排气管送至塔楼屋顶排放。污泥主要来源于调节池的固体沉淀物和MBR产生的污泥，由于量比较少，因此可考虑通过污泥泵抽至吸泥车外运。

通过分析比较，本小区采用的中水技术，技术上是可行的，所产生的社会效益将是显著的。深

圳市政府将侨香村确定为“节能、节水、节地、节材与住宅产业化”的示范工程是一项英明的决策，侨香村的建设以及建成后的示范作用，必将为深圳市乃至全国的住宅小区建设树立一个具有里程碑意义的典范！

参考文献：

1.《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）；

2.《污水再生利用工程设计规范》（GB50335-2002）；

3.《建筑中水设计规范》（GB50336-2002）；

4.《水处理设备制造技术条件》（JB2923-96）；