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萊特萊德關于中水回用工程方案設計

2012-10-19

  1.1概述

  我國產業結構不合理,高耗水量行業發展集中,生產管理水平低,生產用水浪費嚴重;人們思想認識模糊,缺乏危機感,節水意識差,城市生活用水、家庭用水浪費現象普遍;缺少全局控制,違反生態規律發展,出現掠奪式開發、浪費式利用、混亂式管理;水的重復利用率低,相關法律、制度不健全,都是我國水資源危機出現的原因。

  為此萊特萊德技術人員對中水回用設立專題方案研究。中水回用,是解決城市水資源危機的重要途徑,也是協調城市水資源與水環境的根本出路,生活污水處理回用,既能減小對地下水的開采,又能給我們帶來一定的經濟效益。

  1.2設計依據

  1、《室外排水設計規范》(GBJ14-87);

  2、《生活雜用水水質標準》(GB/T18920-2002);

  3、《建筑給水排水設計規范》GBJ15-88;

  4、《建筑中水設計規范》GB50336-2002;

  5、《居民小區給水排水設計規范》(CECS57-94);

  6、回用水標準符合國家《城市污水再生利用 景觀環境用水水質》(GB/T18921-2002);

  7、建設方提供的有關生活污水水質、水量、布局、工程圖紙等基礎資料;

  8、其他相關標準及規范。

  1.3 設計原則

  1、中水處理回用工程以投資省,運轉費用低,占地面積小為原則。

  2、處理系統先進,設備運行穩定可靠,維護簡單、操作方便。

  3、污水處理系統不產生二次污染源污染環境。

  4、控制管理按處理工藝過程要求盡量考慮自控,降低運行操作的勞動強度,使污水處理站運行可靠、維護方便,提高污水處理站運行管理水平。

  2 工藝設計

  2.1 設計水量水質及用水標準

  本項目洗浴污水排放量約65m3/d,本工程設計時考慮到因有調節池對水量的調節,后續構筑物的設計處理能力為3.0m3/h。污水處理后全部回用于綠化等,污水深度處理部分的處理能力為3.0m3/h。經取樣和參考類似工程設計經驗,確定設計水質表2-1。

  表2-1設計進出水水質

項目
CODCr(mg/L)
BOD5(mg/L)
SS(mg/L)
NH3-N(mg/L)
LAS(mg/L)
原水水質
250350
150200
150220
2030
58
設計水質
350
200
220
30
8
出水水質
≤50
≤10
≤5
≤5
≤0.5

  中水用于景觀環境用水,其水質應符合《城市污水再生利用 景觀環境用水水質》GB/T18921-2002的規定。中水用作城市雜用水,其水質應符合《城市污水再生利用 城市雜用水水質》GB/T 18920-2002的規定。見表2-2。

  表2-2 城市污水再生利用 景觀用水水質(GB/T18921 -2002)(mg/L) 

序號
項目
觀賞性景觀環境用水
娛樂性景觀環境用水
河道類
湖泊類
水景類
河道類
湖泊類
水景類
1
基本要求
無漂浮物,無令人不愉快的嗅和味
2
PH(無量綱)
6.0~9.0
3
五日生化需氧量 
10
6
6
4
懸浮物 SS      
20
10
——
5
濁度NTU)    
——
——
5.0
6
溶解氧           
1.5
2
7
總磷(以P計)  
1.0
0.5
1.0
0.5
8
總氮             
15.0
15
9
氨氮(以N計)  
5.0
5
10
色度(度)       
30.0
30
11
石油類           
1.0
1.0
12
余氯b           
0.05
0.05
13
陰離子表面活性劑 ≤
0.5
0.5
14
糞大腸菌群(個/L)
10000
2000
500
不得檢出

  注1:對于需要通過管道輸送再生水的非現場回用情況采用加氯消毒方式;而對于現場回用情況不限制消毒方式。

  注2:若使用未經過除磷脫氮的再生水作為景觀環境用水,鼓勵使用本標準的各方在回用地點積極探索通過人工培養具有觀賞價值水生植物的方法,使景觀水體的氮磷滿足表中的要求,使再生水中的水生植物有經濟合理的出路。

  a “——”表示對此項無要求; b 接觸實際不應低于30min的余氯。對于非加氯消毒方式無此項無要求。

  2.2 工藝選擇

  萊特萊德中水回用處理一般包括預處理、主處理及深度處理三個階段。其中預處理階段主要有格柵和調節池兩個處理單元,主要作用是去除污水中的固體雜質和均勻水質;主處理階段是中水回用處理的關鍵,主要作用是去除污水的溶解性有機物;深度處理階段主要以消毒處理為主,保證出水達到中水水標準。

  中水回用主處理技術主要包括生物法、物化法及膜分離法。其中生物處理法是利用水中微生物的吸附、氧化分解污水中的有機物,包括好氧和厭氧微生物處理,一般采用多種工藝相結合的辦法;物理化學處理法以混凝沉淀(氣浮)技術及活性炭吸附相結合為基本方式,提高出水水質,但運行費用較高;膜處理技術一般采用超濾(微濾)或反滲透膜處理,其優點是SS去除率很高,占地面積少等優點。

  中水回用處理為達到最佳的處理效果,一般采用多種工藝相結合的辦法。根據國內外中水回用處理技術的發展狀況,相關專家學者總結出國內外常用的典型工藝流程,見表2-3。

  表2-3 中水回用處理典型處理流程

序號
處 理 流 程
1
格柵→調節池→混凝沉淀(氣。→化學氧化→消毒
2
格柵→調節池→一級生化處理→過濾→消毒
3
格柵→調節池→一級生化處理→沉淀→二級生化處理→沉淀→過濾→消毒
4
格柵→調節池→絮凝沉淀(氣。→過濾→活性炭→消毒
5
格柵→調節池→一級生化處理→混凝沉淀→過濾→活性炭→消毒
6
格柵→調節池→一級生化處理→二級生化處理→混凝沉淀→過濾→消毒
7
格柵→調節池→絮凝沉淀→膜處理→消毒
8
格柵→調節池→生化處理→膜處理→消毒

  表中第1、4和7是以物理化學處理為主的處理流程,處理方法主要有混凝沉淀或氣浮、化學氧化法(二氧化氯、臭氧、次氯酸鈉、氯、碘化鉀等)、活性炭吸附法。具有流程簡單、占地少、設備密閉性好、無臭味、易管理的特點。第2、3、5和6是以生化處理為主的處理流程。以優質雜排水和雜排水為中水水源時,采用生化處理的目的是去除水中的洗滌劑。過去常采用生物轉盤法,因室內臭味問題一直未能解決,所以成功實例不多,目前,多采用接觸生物膜法。以生活排水為中水水源,采用二級生化處理時,多采用A/O法和A2/O。第8為物化與生化處理相結合的處理流程。其中,第7和8流程中含有濾膜裝置,具有裝置小型簡單、可以間斷運行和無污泥的特點。

  隨著中水回用處理技術的不斷發展,越來越多的新技術被廣泛應用,其中以臭氧氧化消毒技術及連續超濾技術表現得最為突出。O3作為高效的無二次污染的氧化劑,是常用氧化劑中氧化能力最強的(O3>ClO2>Cl2>NH2Cl),其氧化能力是氯的2倍,殺菌能力是氯的數百倍,能夠氧化分解水中的有機物,氧化去除無機還原物質,能極迅速地殺滅水中的細菌、藻類、病原體等。

  本工程即采用生化處理、連續超濾、催化氧化及活性炭吸附等主要工藝,經過有機合理的組合,以期達到最佳的處理效果,滿足回用要求。

  2.3 工藝流程

  根據處理的廢水水量、水質及處理要求,本方案采用生化處理與物化處理相結合的工藝思路,工藝流程如圖2 -1所示。

1.JPG

  圖2-1 中水回用處理工藝流程圖

  2.4 流程說明

  2.4.1 污水收集

  排放污水在污水調節池中收集均質,調節池前端設置隔柵井。

  2.4.2 毛發捕集

  本工程毛發聚集器設于污水泵吸水管上,毛發聚集器要求如下:1、過濾網的有效過水面積等于連接管截面面積的2.5倍;2、過濾網的孔徑為3mm。

  2.4.3 A2/O系統

  采用A2/O工藝,即廢水先經厭氧兼氧處理,然后進入好氧處理。這樣的流程可以提高廢水中有機污染物的生物可降解性,運行得當還能達到脫氮效果。A2/O池出水在二沉池內進行分離,污泥一部分回流至厭氧池、兼氧池及好氧池,剩余生化污泥接入污泥池。

  二沉池出水進入中間水池,以備后續過濾氧化反應。

  2.4.4 過濾系統

  生化出水首先經過砂濾罐,罐內置石英砂。該裝置主要用于去除出水中較細小的固體顆粒和其它懸浮在水中的微小雜質。本工藝采用新型的高效濾料,此濾料由多種介質混合加工而成,具有強度高、過濾流速高、反沖洗方便和效果穩定可靠等特點,從而使其對進水的過濾凈化功能大大增強,提高了出水的水質狀況。

  砂濾出水在中間水箱中收集,經過提升泵提升至精密過濾器,之后進入超濾系統,超濾系統截流廢水中所有的微小懸浮物及微生物等。

  2.4.5 氧化消毒系統

  經過砂濾的廢水進入高級催化氧化系統,臭氧氣由臭氧發生器產生,反應過程加入催化劑雙氧水,高級氧化過程幾乎去除掉污水中所有細菌及有機物等,確保出水符合回用水標準。

  2.4.5 活性炭吸附系統

  吸附法常用來去除水中的有機物、膠體物質、微生物等。而活性炭是目前水處理中最為常用的吸附劑,其處理效果好、占地面積小、管理方便、又可再生。同時,對某些金屬及其化合物也有很強的吸附能力。本裝置并非單純的采用活性炭吸附,而是將活性炭進行了一種特殊處理,加大了活性炭的吸附容量,從而加強了活性炭的吸附效果,使出水水質更加提高。

  活性炭吸附出水在回用水池中收集待用。供水采用變頻泵組。

  2.4.6 廢尾氣處理系統

  生化系統產生廢氣經過引風機收集,進入氣相氧化塔,塔內通入臭氧,氧化后接入風管排放。

  2.5 主要建、構筑物尺寸及設計參數

  2.5.1 調節池

  用于排出污水的收集均質,設計停留時間48小時。平面尺寸4.0m×8.0m,有效水深4.0m,總深4.5m,有效容積128m3。內設穿孔曝氣管,用于廢水的氣力攪拌,池底設置集水井,配置潛水式排污泵兩臺,Q=3.0m3/h,H=10.0m,一用一備,用于廢水的提升。

  2.5.2 A2/O池

  A2/O生化池設計停留時間84小時,其中厭氧池停留時間30小時,平面尺寸4.0m×5.0m,有效水深4.0m,總深4.5m,有效容積80m3,池內置彈性立體填料,用于厭氧微生物的生長;兼氧池停留時間45小時,平面尺寸6.0m×5.0m,有效水深4.0m,總深4.5m,有效容積120m3,池內置彈性立體填料及穿孔曝氣管,為兼氧微生物提供生長住所及所需氧源。好氧池停留時間24小時,平面尺寸3.0m×5.0m,有效水深4.0m,總深4.5m,有效容積60m3,池內置彈性立體填料及微孔曝氣器,為好氧微生物提供生長場所及所需氧源。

  生化系統氧氣源由風機提供,采用羅茨風機兩臺,Q=1.30m3/min,ΔP=49mkPa,

  2.5.3 二沉池及污泥池

  二沉池平面尺寸3.0m×3.0m,有效水深4.0m,總深4.5m,表面負荷0.3m3/m2·h。二沉池底部設泥斗。污泥池平面尺寸3.0m×3.0m,有效水深4.0m,總深4.5m,底部設泥斗,設置潛水式排污泵兩臺,Q=3.0m3/h,H=10.0m,一用一備,用于污泥的回流及剩余污泥輸送。

  2.5.4 中間水池

  污水經過生化處理,二沉池出水進入中間水池,中間水池平面尺寸3.0m×5.0m,有效水深4.0m,總深4.5m,有效容積60m3。設置中間水泵,Q=3.0m3/h,H=15.0m,將中間水池清水打入砂濾系統。

  2.5.5 回用水池

  回用水池用于處理后中水的儲存待用,設置變頻泵組。

  2.5.6 綜合機房

  綜合機房設于地下室,內設風機房、電控室及設備室等。

  2.6 主要設備

  主要設備見表2-4。

  表2-4 主要設備表

序號
   
主要技術參數
數量
備注
型號規格
性能參數
1
格柵
B=3~8mm
 
1
 
2
毛發聚集器
 
 
1
 
3
廢水提升泵
 
Q=3.0m3/h,H=10.0m
2
潛水式
4
風機
HSR50
Q=1.30m3/min,ΔP=49mkPa
2
 
5
彈性填料
Φ150
 
250
 
6
穿孔曝氣管
 
 
1
 
7
微孔曝氣器
ZH215
 
50
 
8
污泥回流泵
 
Q=3.0m3/h,H=10.0m
2
潛水式
9
中間水泵
 
Q=3.0m3/h,H=10.0m
2
立式離心泵
10
砂濾罐
Φ0.8×2.5m
處理能力Q=3.0m3/h
2
鋼防腐
11
中間水箱
PT5000L
 
1
PE
12
超濾系統
包含以下
 
 
非標、成套
進水泵
 
Q=3.0m3/h,H=20.0m
2
 
保安過濾器
 
處理能力Q=3.0m3/h
1
 
超濾膜組件
4040
處理能力Q=3.0m3/h
1
 
機架
 
 
1
鋼防腐
清洗系統
 
化學清洗,反沖洗
1
 
控制系統
 
 
1
 
13
臭氧發生器
 
50g/h
1
 
14
高級氧化系統
包含以下
 
1
 
進水增壓泵
 
Q=3.0m3/h,H=20.0m
 
 
氧化塔
Φ0.8×2.5m
處理能力Q=3.0m3/h
 
鋼防腐
臭氧氣混合器
 
 
 
 
15
自動加藥系統
包含以下
 
1
非標、成套
藥箱
PT200L
 
5
 
加藥計量泵
 
酸堿、水處理藥劑、催化劑等
6
 
PH
3-27168750
 
2
 
液位計等
 
 
3
 
16
活性炭吸附罐
Φ0.8×2.5m
處理能力Q=3.0m3/h
1
鋼防腐
17
廢氣收集系統
 
收集能力Q=200m3/h
1
非標、成套
18
尾氣氧化系統
 
處理能力Q=200m3/h
1
非標、成套
19
電氣控制柜
 
PLC,控制編程等
1
非標、成套

 

  2.7 預期處理效果

  預期處理效果見表2-5。

  表2-5 預期處理效果

序號
廢水名稱
水量
COD
BOD
SS
PH
t/d
mg/L
mg/L
mg/L
 
1
原水
65
350
200
220
6.0~9.0
2
厭氧+兼氧出水
65
250
150
/
/
3
好氧出水
65
120
120
/
/
4
混凝砂濾+CMF出水
65
80
15
10
/
5
氧化消毒出水
65
30
10
5
/
6
活性炭吸附
65
20
5
5
/
7
回用標準
/
50
10
5
6.0~9.0

  根據對相關中水回用的試驗研究及工程實踐,各處理單元要達到上述預期的處理效率是可能的。

  3 土建設計

  3.1 建筑設計

  略。

  3.2 結構設計

  污水處理構筑物均為蓄水構筑物,采用防水整體現澆鋼砼結構。

  3.3 主要工程材料

  1、磚選用Mu7.5。

  2、砂漿選用;A以下M5水泥砂漿,基礎以上M5混合砂漿。

  3、混凝土。建筑物選用C20砼;道路、地坪選用C15,墊層C10;構筑物采用C25砼,部分構筑物應摻入FN-M砼膨脹劑?節B標號S≥6。

  4、鋼材。采用Ⅰ(Φ)級、Ⅱ(Φ)級鋼,電焊條用E43、E50。

  5、所有砼用砂石均應洗凈,剔除泥木草根雜物,級配合理。

  6、石灰采用純凈塊灰并預先化漿待用。

  4 電氣、儀表

  廢水處理工程電氣為三級負荷,擬直接從廠區變電室引380V電源至本工程。動力設備保護按廠內現有系統,接地電阻≤10Ω。電控室設配電屏一面,水泵、壓濾機在控制室控制,并結合現場控制。

  工程內照明采用馬路彎燈,照明線路為BV線管。

  本工程用電負荷見表4-1:

  表4-1 用電負荷

 
設備名稱
裝機容量
數量
工作
日工作時間(hr
日用電量(kWh
備注
 
 
kW
 
參數
 
 
 
1
污水提升泵
0.75
2
1
24
18
一用一備
2
風機
2.2
2
1
24
52.8
一用一備
3
污泥泵
0.75
2
1
24
18
一用一備
4
中間水泵
0.75
2
1
24
18
一用一備
5
超濾系統中間水泵
0.75
2
1
24
18
一用一備
6
氧化系統增加泵
1.5
2
1
24
36
一用一備
7
臭氧發生器
1.5
1
1
24
36
 
8
尾氣收集風機
1.5
2
1
24
36
一用一備
9
供水變頻泵組
2.2
2
1
24
52.8
一用一備
 
合計
 
 
 
 
285.6
 

  由上表可知,本工程總裝機容量22.3kW,實際運行容量11.9kW。實際用電容量為285.60×0.75=214.2 kWh/d,其中0.75為功率因數。

  5 給排水

  略。

  6 勞動定員

  本工程勞動定員1人,兼職作為中水回用工程現場的控制及管理等。

  7 投資估算

  設備及總投資估算見表7-1。

  表7-1 投資估算(萬元)

序號
   
數量
單價
總價
備注
(萬元)
(萬元)
土建
 
m3
 
 
 
1
綜合池
13.0×10.0×4.5m
585
0.05
29.25
鋼砼
2
水池防腐
 
120
0.04
4.8
環氧樹脂
 
土建費小計
 
 
 
34.05
 
設備
 
 
 
 
 
1
格柵
B=5mm
1
0.20
0.20
U-PVC
2
毛發聚集器
 
1
0.20
0.20
 
3
廢水提升泵
Q=3.0m3/h,H=10.0m
2
0.50
1.00
一用一備 
4
風機
HSR50
2
0.80
1.60
交替使用 
5
彈性填料
Φ150
250
0.04
10.00
 
6
穿孔曝氣管
 
2
0.20
0.40
 
7
微孔曝氣器
ZH215
50
0.04
2.00
 
8
污泥泵
Q=3.0m3/h,H=10.0m
2
0.40
0.80
一用一備 
9
中間水泵
Q=3.0m3/h,H=10.0m
2
0.40
0.80
一用一備 
10
砂濾罐
處理能力Q=3.0m3/h
1
1.50
3.00
交替使用 
11
中間水箱
PT5000
1
0.40
0.40
 
12
超濾系統
處理能力Q=3.0m3/h
1
6.00
6.00
非標、成套 
13
臭氧發生器
50g/h
1
7.50
7.50
 
14
高級氧化系統
處理能力Q=3.0m3/h
1
8.50
8.50
非標、成套 
15
活性炭過濾罐
處理能力Q=3.0m3/h
1
2.50
2.50
鋼防腐 
16
自動加藥系統
PH自動調節、水處理藥劑、催化劑自動加入等
1
5.00
5.00
非標、成套
17
尾氣收集系統
生化尾氣
1
4.00
4.00
非標、成套 
18
尾氣氧化系統
氣相氧化塔
1
6.50
6.50
非標、成套
19
管閥件
 
1
5.00
5.00
 
20
電氣控制柜
 含PLC及編程等
1
6.00
6.00
非標、成套 
 
設備費小計
 
 
 
71.40
 
直接費合計
 
 
 
105.45
 
其他費用
 
 
 
 
 
1
設計費
直接費×5%
5%
 
5.27
 
2
調試費
直接費×3%
3%
 
3.16
 
3
污泥費
 厭氧、兼氧及好氧微生物培養引種
 
 
2.00
 
4
設備安裝費
設備費×5%
5%
 
3.57
 
5
管理費
直接費×3%
5%
 
5.27
 
6
稅金
工程總價×4.3%
 
 
5.59
 
 
小計
 
 
 
24.87
 
工程總費用
 
 
 
130.32
 

  說明:本方案未包含道路、綠化及特殊的基坑維護費用。

  8 運行成本

  8.1 廢水處理運行費用

  廢水處理運行費用主要包括電費、人工費及藥劑費,各項取費分別為:

  1、電費

  由表4-1用電容量統計可知,本工程實際電耗為214.2kWh/d ,折算成單位廢水的電耗為3.30kWh/m3廢水。按電價0.70元/kWh計,則電費為3.30kWh/m3廢水×0.70元/kWh=2.30元/m3廢水。

  2、人工費

  勞動定員1人,每人每月1200.00計,則人工費為1人×1200元/人月÷(65m3/d×30d/月)=0.62元/m3廢水。

  3、運行總費用

  根據上述論述,該污水處理站綜合廢水處理運行費用為2.30+0.62=2.92元/m3廢水。滿負荷年運行總費用為:2.92元/m3廢水×65m3/d×360d/年=6.83萬元/年。

  9 主要技術經濟指標

  1、處理規模:65m3/d

  2、工程總投資:130萬元

  3、總裝機容量:22.3kW

  4、勞動定員:1人

  5、占地面積:400m2

  6、年運行總費用:6.8

  

經典工程案例

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