2.2.1 中水處理工藝
1 概述
中水是指各種排水經(jīng)處理后，達到規(guī)定的水質(zhì)標準，可在生活、市政、環(huán)境等范圍內(nèi)雜用的非飲用水。建筑中水是建筑物小水和小區(qū)中水的總稱，建筑中水的用途主要是沖廁、綠化、道路清掃、車輛沖洗、建筑施工、消防等。中水利用是污水資源化的一個重要方面，具有明顯的社會效益和經(jīng)濟效益。
2 工藝流程選用要求
中水工程應用的成敗與其采用的工藝流程關(guān)系密切。適用的中水處理工：藝流程應當符合以下要求：
  1)技術(shù)先進，安全可靠，處理后出水能夠達到回用口標的水質(zhì)標準。
  2)經(jīng)濟適用，在保證中水水質(zhì)的前提下，盡可能節(jié)省投資、運行費用和占地面積。
  3)處理過程中，噪聲、氣味和其它因素對環(huán)境不造成嚴重影響。
  4)經(jīng)過一定時間的運行實踐，技術(shù)成熟、實用的處理工藝流程。
中水處理工藝流程較多，本節(jié)僅對工程中常用的混凝氣浮一過濾、生物接觸氧化、毛管滲濾土地處理、膜生物反應器、曝氣生物濾池、速分處理等六種常見的中水處理工藝流程進行介紹。
3 技術(shù)性能及選用要點
  1)混凝氣浮—過濾處理工藝流程(適用于優(yōu)質(zhì)雜排水的處理回用)
原水→格柵→調(diào)節(jié)池→混凝氣浮→過濾→消毒→中水
    ①技術(shù)特點：物化處理方法，無需生物培養(yǎng)，具有設(shè)備體積小、占地省、可間歇運行、管理維護方便等特點。
    ②適用范圍：原水的有機物濃度較低(CODcr≤100mg／L，BOD₅≤50mg／L，LAS≤4mg／L)、住房率浮動較大或間歇性使用的建筑物，特別適用于季節(jié)性旅游高檔公寓、賓館的洗浴廢水。
    ③選用要點
      a 混凝氣浮可以設(shè)備化，占地小，適用于層高較小的地下室等。
      b 氣浮和過濾對懸浮物去除效果較好，對溶解性有機物的去除效果較差，但對洗滌劑有一定的去除效果。設(shè)計中應對原水有機物濃度指標嚴格控制。
      c 為了保證水質(zhì)處理的效果，對高級公寓、賓館等建筑，最好在氣浮和過濾后，增加活性炭吸附裝置，并應在設(shè)計中明確，根據(jù)實際水質(zhì)情況，半年至1年更換活性炭。
    ④施工安裝要點：當氣泡發(fā)生方式采用溶氣泵式時，應在溶氣泵吸氣管路吸嘴前安裝氣體流量計，以便調(diào)節(jié)和控制吸氣量。當采用組合式氣浮處理設(shè)備時，安裝后應注意對成套設(shè)備外表面破損部位進行防腐處理。
  2)生物接觸氧化處理丁藝流程
原水→格柵→調(diào)節(jié)池→生物接觸氧化→沉淀→過濾→消毒→中水
    ①技術(shù)特點：生物接觸氧化是一種成熟實用的處理工藝。它對原水適應性強，經(jīng)濟實用，運行管理方便，對操作管理水平的要求較低。
    ②適用范圍：該工藝適用范圍較廣，對于雜排水、生活污水和二級出水均適用。
    ③選用要點
      a 接觸氧化池的曝氣應盡量做到布氣均勻。
      b 填料上生物膜的更新是保證生物膜法有效工作的重要條件。因此，生物接觸氧化法在單位面積上要有足夠的曝氣強度，曝氣量宜按BOD₅的去除負荷計算，根據(jù)工程經(jīng)驗取值40～60m³／kgBOD₅。球形填料曝氣強度要求比固定填料小，因為其本身的漂移運動有利生物膜的脫落。
      c 當接觸氧化池面積過大時，接觸氧化池的供氣量設(shè)計應依據(jù)所需曝氣強度進行，以滿足池體攪動強度的需要。
      d 生物接觸氧化池內(nèi)建議優(yōu)先選用彈性立體填料(該填料具有使用壽命長，價格便宜等特點)。
也可采用安裝和維修較為方便的球形填料。
    ④施工安裝要點：生物接觸氧化池內(nèi)填料需要支架時，應根據(jù)填料供應商提出的要求做支架預埋件。支架安裝完畢后應對其進行防腐處理。彈性立體填料與支架之間應連接牢固，并應方便填料的更換和調(diào)整。其它安裝要點需參見國家建筑標準設(shè)計圖集03SS703—1《建筑中水處理工程(一)》。
  3)毛管滲濾土地處理工藝流程
原水→格柵→厭氧調(diào)節(jié)池→毛管滲濾土地處理→消毒→中水
    ①技術(shù)特點：系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，抗沖擊負荷能力強。無需建設(shè)復雜的構(gòu)筑物，綜合投資和運行費用低。運行管理簡單，便于維護。
    ②適用范圍：分散的居民點、休假村、療養(yǎng)院、機關(guān)和學校等小規(guī)模污水處理，并與綠化相結(jié)合。對于雜排水和生活污水均適用。
    ③選用要點
      a 布置在草坪、綠地、花園等之下的土壤中， 日處理1m³生活污水大約需占用8m²土地。
      b 根據(jù)小區(qū)內(nèi)建筑物的位置，處理裝置可集中設(shè)置，也可分散設(shè)置，經(jīng)處理的水就地回用。
      c 根據(jù)地形地勢，利用自然地形，宜采用重力流布置。
      d 格柵及厭氧調(diào)節(jié)池應將原水中所含的大顆粒固體物去除，避免阻塞毛管滲濾土地處理系統(tǒng)。
      e 處理裝置應設(shè)置在凍土層之下。
      f 當毛管滲濾處理裝置設(shè)置在硬質(zhì)地面(如道路、廣場等)之下時，硬質(zhì)地面的面積不得超過裝置占地總面積的30％。
    ④施工安裝要點：毛管滲濾土地處理系統(tǒng)所采用的土壤滲濾介質(zhì)應優(yōu)先使用現(xiàn)地土壤，如現(xiàn)地土壤無法符合處理功能要求時，應根據(jù)設(shè)計需求進行改良。應嚴格控制配水管和集水管的坡度，配水管和集水管管材均采用塑料管。其它安裝要點需參見國家建筑標準設(shè)計圖集03SS703—1《建筑中水處理工程(一)》。
  4)膜生物反應器處理工藝流程
原水→格柵→調(diào)節(jié)池→毛發(fā)聚集器→保安過濾器→膜生物反應器→消毒→中水
    ①技術(shù)特點：膜生物反應器是在活性污泥法的曝氣池中設(shè)置微濾膜，用微濾膜替代二沉池和后續(xù)的過濾裝置，將生化與物化處理在同一池內(nèi)完成，并對原水中的細菌和病毒具有一定的阻隔作用。該工藝具有耐沖擊負荷能力強、有機污染物及懸浮物去除效率高、出水水質(zhì)好、結(jié)構(gòu)緊湊占地少、污泥產(chǎn)量少、自動化管理程度高等優(yōu)點。
    ②適用范圍：以生活污水和雜排水為原水的中水系統(tǒng)。
    ③選用要點
      a 廚房排水應預先設(shè)置隔油池等隔油裝置，確保進入膜生物反應器的污水中動植物油含量不超過50mg／L。
      b 膜組件的壽命是影響中水工程投資、設(shè)備運行管理和運行成本的主要問題，應根據(jù)膜材質(zhì)、組件結(jié)構(gòu)形式等因素，盡量選用質(zhì)量好、壽命長的膜。
      c 毛發(fā)聚集器選型應確保對毛發(fā)等長纖維狀物質(zhì)的去除能力，防止其進入MBR池后對膜組件造成不利影響。
      d MBR池內(nèi)的曝氣方式宜選用鼓風曝氣系統(tǒng)，曝氣量應參照膜供應商提供的技術(shù)數(shù)據(jù)確定。
      e 膜生物反應器具有對水中細菌和病毒的阻隔功能，但工藝流程中不應缺少消毒環(huán)節(jié)。
      f 室內(nèi)中水處理站的凈高應符合膜分離設(shè)備(或稱膜組件、膜組件單元)安裝和檢修對最小吊裝高度的要求，一般不宜低于4.5m。
      g 宜設(shè)置自動計量、在線監(jiān)測等設(shè)備，提高自動化管理水平。
    ④施工安裝要點：在池內(nèi)焊接工作全部結(jié)束、且焊渣等清掃完畢后，方可安裝膜組件。膜分離設(shè)備的出水管路在安裝膜組件之前應完成管道試壓，確保該段管路不存在漏氣現(xiàn)象。移動膜組件時，不應拿中空纖維膜組件的膜絲部分或平板膜組件的中間部位，應用雙手拿中空纖維膜組件兩端的集水管(或集水端頭)或平板膜組件的框邊，禁止拉伸中空纖維膜絲或按壓平板膜框。MBR池內(nèi)布氣裝置的安裝應確保散氣孔水平度符合設(shè)計要求，避免曝氣不均勻。膜組件安裝完畢后宜浸沒于清水之中，或在其上方用防火布遮蓋，避免粉塵或火花濺到膜組件上。其它安裝要點需參見國家建筑標準設(shè)計圖集08SS703—2《建筑中水處理工程(二)》。
  5)曝氣生物濾池工藝流程
原水→格柵→調(diào)節(jié)池→初沉池(水解池)→曝氣生物濾池→過濾→消毒→中水
    ①技術(shù)特點：曝氣生物濾池處理工藝是生物膜法的一種，與生物接觸氧化法不同之處在于它采用孔隙率較小、顆粒較規(guī)則的球形陶粒濾料作為微生物載體，不僅具有生物膜工藝技術(shù)的優(yōu)勢，同時也起有效過濾作用，因而在運行過程中需要反沖洗。該工藝流程簡單，不需二沉池，占地少，投資省，處理效率高，自動化運行程度高，對污水濃度和水量的變化適應性強。
    ②適用范圍：以生活污水、雜排水和二級出水為原水的中水系統(tǒng)。
    ③選用要點
      a 要求有前處理，對來水中的懸浮固體及纖維狀物質(zhì)應有效去除，否則易造成布水、布氣長柄濾頭堵塞及濾池反沖洗頻繁。因此在曝氣生物濾池前宜設(shè)有粗細格柵、初沉池或水解池，必要時在初沉池前加絮凝劑，以強化一級處理。在初沉池或水解池出水堰上宜設(shè)置2mm不銹鋼格網(wǎng)，以攔截纖維狀懸浮物。當原水中的懸浮固體含量較少時，可以省去初沉池或水解池。
      b 濾料要求：為細菌生長提供理想的表面，促進氣、水的平均分配，保證能截留固體懸浮物，具有機械耐久性，易于進行反沖洗。宜采用多孔的陶粒濾料，其硬度和耐磨性可使濾料保持顆粒大小和形狀多年不變，其多孔性為菌膠團提供最佳生長條件。
      c 曝氣生物濾池的工藝穩(wěn)定性和運行能力取決于正確的布水、配氣設(shè)計和實際運行時的調(diào)控情況，布水、布氣應參照相關(guān)規(guī)范或設(shè)計單位圖紙施工。
      d 曝氣生物濾池一般采用上向流，納污能力強，工作周期長。
      e 當進水總磷濃度較高且有去除總磷要求時，可采用輔助化學除磷，可在進水中投加鋁鹽、鐵鹽等。
      f 設(shè)計時應嚴格計算濾池及管路的阻力損失，保證水順暢通過濾池。
    ④施工安裝要點：空氣管路進入濾池前應設(shè)置超高部分，超高高度不應低于1.8m。濾池采用混凝土結(jié)構(gòu)形式時，濾板安裝應保證水平度及接縫密封性能。曝氣系統(tǒng)安裝應保證其牢固性和布氣均勻性。卵石填裝時應采取避免砸壞長柄濾頭和曝氣系統(tǒng)的措施，濾料填裝應按級配要求進行，避免包裝帶混入其中。其它安裝要點需參見國家建筑標準設(shè)計圖集08SS703—2《建筑中水處理工程(二)》。
  6)速分處理工藝流程
原水→格柵→調(diào)節(jié)池→速分生化池→過濾→消毒→中水
    ①技術(shù)特點：速分生化技術(shù)是浸沒式固定床生物膜的變型，是將流體力學中的“流離”原理與微生物處理技術(shù)結(jié)合在一起形成的一種新型污水處理技術(shù)。利用特殊的固一液一氣三相運動，使污水中的固體顆粒富集在速分生化球表面及內(nèi)部，在一定長度距離的速分生化球內(nèi)、外表面生成的完整生物鏈及反復進行的好氧-厭氧-好氧的生物處理系統(tǒng)的作用下，污水小各種污染物得到充分降解，并在系統(tǒng)內(nèi)部直接進行了污泥消化，實現(xiàn)基本不排泥。
    ②適用范圍：對生活污水、雜排水和二級出水均可適用。
    ③選用要點：速分生化池容積，應根據(jù)原水水質(zhì)不同情況，按8～12小時設(shè)計，氣水比(10～15)：1。
過濾宜采用纖維球過濾器，濾速一般取30m／h，根據(jù)進出水壓差，調(diào)節(jié)反沖洗時間。
    ④施工安裝要點：速分生化池內(nèi)曝氣管貼地安裝，開孔向上。曝氣管安裝完畢后，再將速分球一層層碼入速分池內(nèi)，最上層速分球要求高出設(shè)計水位半個球體。其它安裝要點需參見國家建筑標準設(shè)計圖集08SS703—2《建筑中水處理工程(二)》。
4 經(jīng)濟性能分析
中水工程的經(jīng)濟情況與中水工程的規(guī)模有直接的關(guān)系。一般情況下，處理規(guī)模大，單方投資指標和運行成本相對較低，容易取得較好經(jīng)濟效益。中水工程參考建設(shè)費用和運行成本，參見表2.2.1。
5 相關(guān)規(guī)范《建筑中水設(shè)計規(guī)范》GB 50336—2002。

表2.2.1  中水工程參考建設(shè)費用和運行成本

說明：1 表中數(shù)據(jù)系依據(jù)北京部分中水工程資料匯總及中水公司提供的朽關(guān)資料整理而成。
          2 “土建式”是指調(diào)節(jié)池、中水池和處理構(gòu)筑物均為混凝土結(jié)構(gòu)。“設(shè)備式”是指中水處理站內(nèi)的設(shè)施均為廠家供應的設(shè)備，包括調(diào)節(jié)池和中水池。
          3 建設(shè)費用和運行成本均不包括中水供水部分。
          4 運行成本包括電費、藥劑費、人工費、維修費、土建和設(shè)備折舊費。