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中水回用设备解决生态小区污水零排放难题

编辑:Nedemil信息来源:发布时间:2013-02-26

  生态小区污水零排放规划探讨

  随着经济社会的不断发展,污水资源化逐渐被人们认知,中水回用作为污水资源化的一个组成部分,在提高水资源利用率、减少环境污染等方面,已越来越显示出它的优越性。中水回用系统分为城市中水系统、小区中水系统和独立中水系统[2] 。城市中水系统由于需要市政管网的配套,且80%的投资将用于污水收集管道的铺设,管网中的水在回用过程中至少要进行三次输送[3][4] ,这不仅会浪费大量资金和较长的时间,而且目前国内市政管网的状况也不利于推广。独立的中水系统由于其相对投资大、耗能大、经济性不强,也只适用于特定情况,不适于大面积推广。小区中水系统由于具有实施方便、不影响市政道路、回用管道短、投资较小等优点,因此适用于大型的住宅小区。

  2001年建设部制定了《绿色生态住宅小区建设要点与技术导则》,2004年国家住宅与居住环境工程中心修订了《健康住宅建设技术要点》,对健康生态小区的居住环境、住宅空间、空气环境、热环境、声环境、光环境、水环境、绿化环境、卫生环境共9大类做出了明确规定。生态小区融入了可持续发展的城市理念,将是未来住宅小区发展的必然趋势[1] 。生态小区的建设是一个立体的生态网络构建的过程。本文从住宅小区的水环境角度出发,以某房地产项目为例,对生态小区水环境系统的零排放进行规划探讨。

  天津某房地产项目总面积200万m2 ,建设总用地 150万m2 ,绿化总面积45万m2 ,规划总人口10万。本着“生态小区,零排放”的目标,对小区内水系统循环做如下规划构想。

  1 规划构想的可行性

  作为新建生态小区应该将优质杂排水(灰水)与厨房污水和冲厕污水(黑水)分开。优质杂排水作为中水水源,进入小区的中水处理系统处理后回用,而初期雨水由于污染物含量高[5] ,与厨房、冲厕污水经一级处理后作为小区及周边林带的绿化用水。洗浴和盥洗污水人们以前也直接用来冲洗厕所,现在作为中水水源,经处理后可再回用于厕所的冲洗,居民在感官和思想观念上都较为容易接受,而且水质较好,易于处理,对中水回用的推广有很大的益处[2] 。

  1.1 优质杂排水回用

  从技术选择上,由于优质排水的污染物含量相对较少,处理也相对简单。可采用在小区收水处加装毛发聚集器,经过调节池预处理后的水再进入人工湿地生态系统处理。为保障中水水质回用的可靠性,可以在人工湿地生态系统后增加强化处理系统(多介质过滤和长效消毒)。

  (1)预处理

  通过调节预处理可以达到均匀布水,调节出水浓度,使得人工湿地生态处理系统的进水负荷变得可以调节,以此可缓和污染物去除率受季节、温度影响的弊端,使得最终出水都能达到标准;同时在负荷总量不变的情况下,尽可能地提高单位面积湿地的处理效率;并且可以减少系统发生堵塞的情况,延长系统运行年限[3][6][7] 。

  (2)人工湿地生态系统

  人工湿地生态处理技术利用自然生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用来实现污水净化。用于生活污水的处理技术与传统生物处理技术相比,有如下特点[3] :1)处理效果稳定可靠;2)脱磷、脱氮效果好; 3)基建投资低,一般为二级生化处理的1/4~1/3,甚至1/5;4)运行费用低,为二级生化处理的1/6~1/5; 5)运行操作简单;6)适宜处理间歇排放的生活污水,耐污能力及水力负荷强,抗冲击性能好。

  人工湿地生态系统显著的生态环境效益和较强的观赏性还可与小区内的风景园林建设相结合,集观赏、娱乐和污水处理于一体,同时发挥经济效益和社会效益。但人工湿地生态系统占地较大(一般处理1m3 的污水需要有5~10m2 的湿地面积与之配套),因此在规模较小的小区不适宜推广。该小区的优质杂排水产生量约为5000t/d,需2.5万~5万m2 的绿化或水域与之配套。针对该小区的自然地域特点(遍布小水塘)和绿化面积大的条件,同时,雨水和空调水经过收集和预处理都可以进入湿地生态系统,该小区45万m2 的绿化规划面积完全能满足这一需要。

  (3)强化处理

  经过湿地生态系统处理的出水已经能够满足国内冲厕中水的水质要求。但目前国内中水冲厕回用普遍存在由于长时间不用(约1~2周)而有灰黑色或绿色挂壁的问题。分析原因,可能是因为对中水中的可溶性固体控制量过大造成的。因此,为保障回用水的可靠性,以及考虑公众的接受和认知程度,可以对湿地生态系统的出水运用多介质过滤等方式做进一步的净化处理,如采用活性炭精滤、膜微滤或反渗透膜处理等。目前国内采用活性炭精滤主要是去除水的色度、异味和进一步降低浊度;微滤膜可以过滤 0.1μ~10μm的微粒;反渗透膜可以有效地去除水中的溶解盐、胶体、有机物、细菌和病毒等。对过滤后的出水,可采用臭氧、二氧化氯、紫外线等多种方式进行长效杀菌,以进一步保证回用中水的安全性。

  1.2 厨房、冲厕污水(黑水)回用

  利用污水对城市园林进行灌溉,在以色列、美国等一些国家已有几十年的历史,尤其是在以色列,其城市园林的用水中,有80%以上采用的都是经过简单处理后并结合现代灌溉技术灌溉用的生活污水和工业废水。厨房污水含油脂量较高,冲厕污水从传统有机肥利用的角度来看是一种肥料资源。该小区构建的理想生态模式是希翼对此黑水加以合理利用,基本思路是将黑水进行分离,稠状物用于堆肥,上清液经过生化处理达到城市杂用水水质标准后直接用于绿化。

  (1)分离

  简单的固液分离可以通过多级格栅和机械脱水处理。厨房油污可通过油水分离器分离,粪便稠物、厨房油脂及相应的餐厨固废和湿地植物修剪残枝结合处理后用于堆肥。该过程在原理上具有可行性,但在具体实施过程中,由于冲厕污水的固体含量较低,如何经济有效地分离出稠状物还有待进一步研究。

  (2)生化处理

  黑水通过简单的一级或二级处理后,即可达到再利用的要求。目前国内在污水处理回用上用得比较多的工艺有生物接触氧化工艺、MBR工艺、UASB等。利用此污水对小区内园林进行灌溉,是节约和保护城市水资源的一条重要途径,它具有处理城市废水资源,达到保护受纳水体的效果。因为土壤相当于一个巨大的污水处理厂,对外界环境条件的变化及外来物质具有一定的缓冲能力,各种污染物进入土壤后,可在土壤的固相、液相之间进行一系列的物理、化学反应,污水在土壤中迁移、转化、积累的同时,水体也得到了一定程度的净化;此外,污水中还富含氮、磷、钾等可供植物利用的肥效资源。因此,利用生化处理后的污水进行灌溉,不仅可提高土壤的肥力,增加植物的水分和养分,而且还大大节约了水资源。

  但基于对该小区投资运行成本和生态及美观的考虑,建议重新建立一套湿地系统对黑水进行处理,即通过建约10万m2 左右的湿地与之配套。

  2 水质、水量平衡分析

  参考《给排水设计手册》(第2册),对该小区的水质水量做出以下平衡分析[8] 。

  小区住宅人均用水的水量、排水水质及水量情况分别见表1、表2,同时参考一些经验数据,确定该小区绿化和浇洒用水约1450t/d,人均用水总量120L/人·d,其中盥洗和淋浴用水量约占45%,厨房及厕所等用水约占55%,输送和处理过程中的损耗量约15%,因此可回收再利用的灰水和黑水的量分别约是小区用水量的 38%和47%。该小区每天可回用的水量分析见表3。根据灰水收集量和冲厕用水需求及一定的保险系数判断,中水回用冲厕系统正好可满足循环需求。黑水处理后的回用水可用于小区绿化、浇洒、景观湖补充用水及小区周边园林绿化。

  3 经济分析

  该小区水系统采取规划方式利用的经济成本分析见表4。自来水费用按3元/t、市政排污费按1.1元/t、人工湿地处理灰水和黑水费用分别按0.4和0.8元/t、非湿地法处理黑水费用按1.1元/t计算,如果按照规划利用方式利用水资源,自来水用量每天可节省5290t,相应的费用减少了15,870元;每天总用水费用可减少2万元左右。如果系统维护运行稳定,运行费用可进一步降低。

  4 结语

  该小区水系统自循环、零排放后,每年可以节省自来水190多万t,水费570多万元,同时可利用非传统水源 370多万t,相比市政排污共节省费用170多万元,总体相加每年可以节约费用750多万元(不计设备折旧)。因此该整套水资源回用系统的利用规划在技术和经济上均可行,为类似的新建大型住宅小区的节能降耗和水资源循环利用提供了一条新的途径。

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