1 前言
中水系統是指以城市污水、建筑群或單棟建筑排出的生活廢水為水源,經適當處理達到一定的水質標準后再重新使用的供水系統。經技術處理后的中水,主要用于汽車沖洗、園林灌溉、沖洗廁所、道路保潔、冷卻用水等,這樣做既充分利用了水資源,又減少了污水直接排放對環境造成的污染,符合國家可持續發展的戰略要求??梢哉f,建筑中水回用技術是解決當前某些缺水城市資源危機的重要途徑。因此,本文就中水回用技術在建筑給排水工程中的應用展開探討,以供參考。
2 建筑中水水源水質標準
2.1原水水質
這里說的原水是人們的生活污水。其中,其各種有機物的含量應符合表1的要求。
表1原生水質標準
項目 |
CODef |
BOD5 |
SS |
PH |
指標 |
≈400 mg/l |
≈200mg/l |
≈150 mg/l |
≈6.0-9.0 |
對建筑中水而言,其水源的選擇應根據排水的水質、水量和排水狀況以及中水回用的要求來確定。一般,中水水源包括盥洗排水、沐浴排水、洗衣排水、廚房排水和廁所排水等。若考慮到處理費用和處理的難易程度,對其選用的先后順序一般為:沐浴排水→盥洗排水→洗衣排水→廚房排水→廁所排水。
2.2出水水質
出水是經過凈化處理過的水,其水質應滿足國家地表水質量的三級標準。經過中水技術處理過的水必須滿足以下要求才能進行二次利用。如表2所示。
表2 出水水質標準規范
項目 |
氨氮 |
BOD5 |
SS |
PH |
指標 |
≤0.5 mg/l |
≤4 mg/l |
≤5 mg/l |
≈6.0-9.0 |
3 中水處理工藝及系統設計
3.1中水處理工藝流程
3.2 中水處理方法
由于建筑中中水原水多采用優質雜排水,含有較低的有機污染濃度,一般的處理方法是生物處理法。前處理:一級,原水→格柵→調節池(流量調節);二級,曝氣→沉淀→生物接觸氧化→沉淀。后處理:過濾→活性碳吸附→消毒→中水。
3.3 水量平衡
因原水和中水用水每小時都不是均勻的,而處理設備須在均勻水量符合的條件下運行,水量平衡措施就成了控制資源和能源浪費的關鍵。
3.3.1水量平衡計算
水量平衡計算是指中水原水量與處理水量之間以及中水產量與中水回用水量之間得到調節和均衡,即通過計算、調整各種水量在數量上和時間延續上達到一致。一般,水量平衡計算可從以下方面進行:一是確定能作為中水水源的污廢水可以集中的水量;二是確定中水的用水量;三是計算中水處理用水量:用水量+(10%-15%)自用水量;四是計算可集流的中水原水量:按建筑物給水量的80-90%計算;五是比較可集流水量與中水處理水量:安全系數10%-15%;六是計算溢流量或補給水量。
例如:有32戶住宅樓一幢,擬建中水工程用于沖洗便器、庭院綠化和道路灑水。每戶4人,有坐便、浴盆、洗臉盆、廚房洗滌盆各一個,用水量標準190L/人.d,綠化和道路灑水按日用水量的10%計。
各項用水占日用水量百分數及水量損失百分數
沖廁用水.廚房用水沐浴用水盥洗用水洗衣用水
占日用水量百分數(%)3121331512
水量損失百分數(%)020101015
1.以優質雜排水為中水原水,住宅樓日總用水量Qd:
Qd=190×32×4/1000=24.32 m3/d
2.計算可集流水量Q:
沐浴 q1=0.33×0.9×Qd=7.22 m3/d
盥洗 q2=0.15×0.9×Qd=3.28 m3/d
洗衣 q3=0.12×0.85×Qd=2.48 m3/d
Q= q1 +q2 +q3=12.98 m3/d
3.廚房用水量Q3:
Q3=0.21×Qd=5.11 m3/d
4.中水用水量Q′:
沖廁q′1=0.31×Qd=7.54 m3/d
綠化 q′2=0.1×Qd=2.43 m3/d
Q′= q′1+ q′2=9.97 m3/d
5.中水處理水量Q1:
Q1=1.15 Q′=11.47 m3/d
6.溢流的集流水量:
Q2=Q-Q1=12.98-11.47=1.51 m3/d
而在計算水量平衡時,則按以下兩個步驟進行:一是根據中水回用對象的不同用水時段及相應的中水用量繪制出24h的中水用水量逐時變化曲線;二是根據水處理設備的工作狀況和工作制度繪制出中水產量的變化曲線。在這兩條所繪制出來的曲線所包圍的面積最大者即為中水供需之間的調節器量。
3.3.2水量平衡調節的一般做法
1.貯存調節
主要包括前貯存式、中貯存式、后貯存式和前貯后貯并用四種。①前貯存式:主要是將中水原水在處理前貯存,此方法調節簡單,但存在貯水在前貯存池的沉淀和厭氧腐敗問題;②中貯存式:是將不均勻的排水在預處理后、深度處理前貯存,這種方法,則預處理須選用耐沖壓負荷設備;③后貯存式:是貯存中水;④前貯后貯并用:是在處理前設置原水貯存池,處理后設置中水調節箱,這是一種最常用的穩妥方法。
2.運行調節:其是利用其水位控制處理設備的運行,由水拉信號來調整運行時間和班次,主要適用于來水或用水比較均勻,且處理設備耐沖擊負荷能力較強的場合。
3.溢流、超越和補給:在水量調節設施不能滿足調節器要求時,可采用溢流設施、超越管道和閥門的控制方法。此法使用于處理設備故障時采用,并應設置自來水補給管道作為中水的備用水源,但不宜大量補給。
4 中水處理管道和設備要求
4.1由于中水本身的腐蝕性比一般自來水就強很多,再加上處理過程中的一系列的物理化學反應,這就要求系統中的管道材質要具有強抗腐蝕性,一般來說,塑料管、襯塑復合管或者是玻璃鋼管比較適宜使用。同時,在選用適當的管材后,還須對中水管材進行日常管理,設備和管道都必須做好防腐工作,保持其表面光滑。
4.2 中水管道、設備的顏色的選取都應該按照有關規范要求的規定。
4.3中水用水最好采用能夠保證中水不與人直接接觸的密閉器具,沖洗澆灑采用地下式給水栓。
5 中水回用仍存在的問題及建議
5.1 由于中水處理工藝和中水處理所采用的設備不過關等原因,致使中水系統設備和運行的過程中常常出現水質水量不穩定的現象,致使用戶難以放心依賴。因此,在中水回用工程中,應嚴格再生水水質管理,運行單位應對正常運行的再生水設施定期進行化驗,確保安全用水。
5.2中水回用在實際工程中并不比使用城市給水更經濟。據調查分析,中水回用工程存在設施能力不能充分利用、運行成本過高的現象,其總運行成本有的甚至高達11.37元/m3,且平均總運行成本也為3.24元/m3,這主要是因為中水設施的設計規模得不到充分發揮。因此,為在居民區推廣使用中水,國家應研究制定居民用中水的價格和相應政策,如對居民區的中水設施給予適當的運轉補償費等。
5.3中水回用水質標準太高。目前我國建筑中水回用執行的水質標準是現行的《生活雜用水水質標準》,該標準中總大腸菌群的要求與《生活飲用水衛生標準》相同,比發達國家的回用水水質標準及我國適用于游泳區的Ⅲ類水質標準還嚴格,這一方面使得許多現有中水工程不達標,另一方面,也限制了建筑中水工程的推廣和普及。因此,國家應盡快制定并頒布該指標的適宜限值,以降低中水工程的投資和處理成本。
5.4 目前,很多人對中水的衛生性、安全性等存有顧慮,在感情上無法接受中水,從而也影響了中水系統工程的大量普及。
6 結束語
綜上所述,由于中水回用具有極高的社會效益和環境效益,其既可減少環境排污量,減少環境污染,又可減少對水資源的開采,緩解城市供水緊張,減輕排水設施負擔。因此,隨著中水處理技術的不斷改進和相關政策的制定和頒布,相信在水資源短缺的今天,中水回用技術將會有越來越廣闊的應用前景,為城市節水作出貢獻。
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