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城市居民小区中水回用可行性分析及对策
来源:济南乾来环保技术有限公司 发布时间:2020-10-27 15:04:55 浏览次数:
作者:蔡光全, 瞿扬清(武汉大学土木工程学院, 湖北武汉430072)


  摘要:结合武汉市奥林花园居民小区中水回用的运行情况,阐述了发展中水回用技术,促进水资源可持续利用,有效地提高水资源利用率的必要性,同时分析了发展城市居民小区中水回用的技术与经济可行性,并提出了有关对策和建议。

  关键词:居民小区;中水回用;污水处理

  0引言

  水是自然界中不可替代却可以再生的资源。污水经过适当处理,可以重复利用,实现水在自然界中的良性循环。开源与节流是解决水资源供需矛盾的两个不同方面,这两个方面缺一不可,密切相关。从广义上理解,污水再生利用是重要的节水措施之一,是规模大、效益高的节约用水措施。城市污水排放后就近收集,就近利用,减少了新鲜自来水的使用量,节约投资,稳定可靠,开辟这类非传统水源,实现污水资源化,对缓解水资源紧缺矛盾,保障城市经济持续发展,实现循环经济具有重要的战略意义。

  “中水”一词起源于日本,“中水”的定义有多种解释,在污水工程方面称为“再生水”,工厂方面称为“回用水”,一般以水质作为区分的标志。通常认为中水指各种排水经处理后,达到规定的水质标准,可在一定范围内重复使用的非饮用水,其水质介于清洁(上水)与污水(下水)之间;中水能够代替非饮用水,与人体非直接接触的自来水。随着水资源需求量的急剧增加和水环境污染的日益严重,许多国家都面临着水资源短缺的危机,因此,将城市的排污水作为第二水资源加以开发利用就显得尤为重要。在美国、以色列、日本等国,厕所冲洗、园林和农田灌溉、道路保洁、洗车、城市喷泉、冷却设备补充用水等,都大量使用中水。尤其是日本,自20世纪60年代起就开始使用中水,大型的办公楼或公寓大楼都有污水处理设施。在日本,有的城市规定:建筑面积在3万m2以上,或可回用水量在100m3/d以上,都必须配套中水回用设施。我国一些北方缺水城市20世纪80年代以来相继建成了一些中水回用的示范工程。目前,北京、天津、大连、太原等城市都有城市中水回用工程,主要将中水回用于工业及市政等方面。但由于起步较晚,加之对中水回用技术及其效益,尤其是经济效益缺乏足够的认识,中水回用系统在我国发展缓慢。本文以武汉市奥林花园居民小区为例,分析了在居民小区增设中水回用系统的技术与经济可行性,并针对存在的问题提出了一些建议。

  1中水回用可行性分析

  1.1技术可行性

  中水系统一般由污水收集、调节、预处理单元、处理单元、深度处理单元、中水贮存、中水输配等部分组成。单元处理工艺的正常选择与合理组合对于中水系统的正常运行及处理效果有着至关重要的作用。预处理单元一般包括格栅、毛发去除、预曝气等。根据目前国内外的经验,中水处理代表性工艺流程有:①以生物接触氧化为主的工艺流程;②以生物转盘为主的工艺流程;③以混凝沉淀为主的工艺流程;④以混凝气浮为主的工艺流程;⑤以微絮凝过滤为主的工艺流程;⑥以过滤-臭氧为主的工艺流程;⑦以物化处理-膜分离为主的工艺流程。只有结合当地具体情况,根据回用点的水质要求选择处理工艺才能达到经济合理的处理使用效果。

  奥林花园小区分2期共6个子系统。每个系统平均日处理能力为300m3/d。工程总投资为360万元。中水主要用途为:①景观用水;②绿化灌溉用水;③洗车及道路冲洗。由于该小区的原水主要来源为生活污水,因此,所采用的处理工艺为生物接触氧化为主的工艺流程。系统处理流程见图1。

  处理方法:原水以自流方式由生活小区经下水道引入地下污水处理厂内,引水量由置于地下污水处理厂内的阀门予以控制。其余污水流入下游下水道中。流入处理厂内的污水先通过格栅筛除水中较大的飘浮杂物,流入调节池。为防止污水腐化,池内设有穿孔曝气管,调节池内原水由水泵提升后送入净化处理设备。处理系统分为2部分,即主要处理部分与深度处理部分。主要处理部分由曝气池和沉淀池构成。曝气池内布置有曝气头,供给空气,促进活性污泥生长,细菌将部分有机物分解成二氧化碳、氨氮和水等,并合成新细胞,有机物被除去,使污水得到净化。沉淀池则使用活性污泥和水分离,出水进入深度处理部分。深度处理部分由中间池和滤池组成。中间池作为滤池加压泵的集水槽,并在此前投加混凝剂。轻质滤料池内装有高压聚乙烯和聚苯乙烯颗粒滤料。上部设有不锈钢网,以防滤料流失。水由底部送入,滤出水由上部集水槽收集流入清水池内。中水回用系统由清水池高位水箱及管道组成。清水池用以贮存投加消毒剂后的中水,使消毒剂与中水充分接触,以完成消毒过程。同时起到调节水量的作用。

  1.2处理效果

  出水透明清澈,与自来水比较透明度略差,略显黄色。水质指标如表1。

  目前我国还没有中水回用的统一标准,因此,在中水回用时水质标准一般参考相关的行业标准或地方中水回用标准,用于一般景观生态用水应符合《再生水回用于景观水体的水质标准》(CJ/T95-2000),用于生活杂用水应符合建设部《生活杂用水水质标准》(CJ/T48-1999),用于工业循环冷却水应符合《工业循环水冷却设计规范》(GB/T50102-2003),上述标准中的相关指标见表2。

  对照表1和表2可以看出,该居民小区的中水水质均可满足中水回用要求。因此,该中水回用技术可行。

  1.3经济性分析

  1.3.1可量化的综合评价指标

  综合评价指标分为重要指标、较重要指标及次要指标3类。重要指标包括分别体现中水回收水量、水质及设施运行状况的废水回收利用率、水质达标率和年正常运行率;较重要指标包括体现中水设施运行经济性及运行管理状况的吨水处理成本、管理维护方便程度、管理水平和使用寿命,次要指标包括中水设施对环境的影响、自动化程度等。

  (1)废水回收利用率(%)。废水回收利用率是最基本的指标,直接体现了中水工程的节水效益,用公式表示为:

  η总=η1*η2*η3×100%

  η1=实际进调节池水量/可回收的水量

  η2=实际处理水量/实际进调节池的水量

  η3=实际利用水量/实际处理水量

  式中:η总为废水回收利用率,%;η1为回收率;η2为处理率;η3为利用率。

  (2)水质达标率(%)。为一年中的全分析达标数和全分析总次数之比。

  (3)年正常运行率(%)。为一年中全部设备正常运行天数与全年天数之比。全部设备或部分设备停车维修时,不能算正常运行,应予以扣除。

  (4)设计能力利用率(或称满负荷率)(%)。为实际日处理水量与设计日处理能力之比。也可以用全年的处理水量和全年的设计处理能力相比。

  (5)吨水处理成本。为电费、药费、人工费、维护和修理费及折旧费之和。

  该小区中水可量化的经济指标见表3。

  1.3.2中水综合效益分析

  中水工程不仅有经济效益,还有显著的社会效益,可统称为综合效益。要把这种效益按投入产出关系转化成现值,就会从经济角度具体产值上得到深刻的认识。当中水设施的总投入值小于总产出值,建设中水工程对整个社会来说就是合算的,用公式表示为:

  EZ<E1+E2+E3+E4(2)

  式中:EZ为中水工程的投入值,包括中水工程土建费、设备费、折旧费、运行管理费折合到每立方米的产值,元/m3;E1为节省城市引、净水的边际费用,元/m3;E2为节水可增加国家的财政收入(按因缺水而造成国家的财政损失计),元/m3;E3为减少环境污染而减少的社会损失,元/m3;E4为节省城市排水设施建设运行费,元/m3。

  根据武汉市目前的社会经济状况,进行综合评价分析,该项目的总投入值略小于总产出值,因此,建设中水设施对整个社会而言是合算的。

  2发展中水回用的建议

  根据目前城市中水回用现状和对现有中水工程运行过程中的实际问题,对城市中水回用工程的建设提出以下建议:

  (1)制订相应的法律法规,强化人的节水行为。

  (2)加大宣传力度,消除人们对中水回用认识上的不足,提高公众对中水回用意义的理解,使公众充分意识到水资源紧缺的严峻性,认识到进行中水回用,开辟第二水源对解决当今城市用水矛盾的重要性。

  (3)改革现行水价,合理制定城市污水处理和中水回用收费政策体系,确定中水水价时既要考虑低于自来水价,以形成价差,刺激中水使用,又要考虑按质论价,根据不同的水质标准确定水价。

  (4)建立完善的排水管网及泵站,确保污水处理厂的进水量,切实抓好工业废水的预处理,严格控制进水水质。

  (5)在确保污水处理厂出水水质的基础上,完善中水回用管网的配套建设,协调好整个城市的水资源,做到分质供水,各尽其用,使中水回用发挥最大的收益。

  (6)制定合理的排污收费政策体系,配套完善资源化利用的经济政策和激励措施,采用政府投资和社会化集资、融资办法,实现市场经济化操作,大力支持和推广中水回用。

  3结语

  从目前已建的中水工程的运行情况来看,中水回用在技术上是成熟的,在经济效益和环境效益上是可观的,而且还极大地提高了水资源的重复利用率,可在一定程度上缓解当前缺水的紧张局面。因此,中水回用是实现循环经济的重要举措之一。