2.2 建筑中水设施

2.2.1 中水处理工艺
1 概述
中水是指各种排水经处理后，达到规定的水质标准，可在生活、市政、环境等范围内杂用的非饮用水。建筑中水是建筑物小水和小区中水的总称，建筑中水的用途主要是冲厕、绿化、道路清扫、车辆冲洗、建筑施工、消防等。中水利用是污水资源化的一个重要方面，具有明显的社会效益和经济效益。
2 工艺流程选用要求
中水工程应用的成败与其采用的工艺流程关系密切。适用的中水处理工：艺流程应当符合以下要求：
  1)技术先进，安全可靠，处理后出水能够达到回用口标的水质标准。
  2)经济适用，在保证中水水质的前提下，尽可能节省投资、运行费用和占地面积。
  3)处理过程中，噪声、气味和其它因素对环境不造成严重影响。
  4)经过一定时间的运行实践，技术成熟、实用的处理工艺流程。
中水处理工艺流程较多，本节仅对工程中常用的混凝气浮一过滤、生物接触氧化、毛管渗滤土地处理、膜生物反应器、曝气生物滤池、速分处理等六种常见的中水处理工艺流程进行介绍。
3 技术性能及选用要点
  1)混凝气浮—过滤处理工艺流程(适用于优质杂排水的处理回用)
原水→格栅→调节池→混凝气浮→过滤→消毒→中水
    ①技术特点：物化处理方法，无需生物培养，具有设备体积小、占地省、可间歇运行、管理维护方便等特点。
    ②适用范围：原水的有机物浓度较低(CODcr≤100mg／L，BOD₅≤50mg／L，LAS≤4mg／L)、住房率浮动较大或间歇性使用的建筑物，特别适用于季节性旅游高档公寓、宾馆的洗浴废水。
    ③选用要点
      a 混凝气浮可以设备化，占地小，适用于层高较小的地下室等。
      b 气浮和过滤对悬浮物去除效果较好，对溶解性有机物的去除效果较差，但对洗涤剂有一定的去除效果。设计中应对原水有机物浓度指标严格控制。
      c 为了保证水质处理的效果，对高级公寓、宾馆等建筑，最好在气浮和过滤后，增加活性炭吸附装置，并应在设计中明确，根据实际水质情况，半年至1年更换活性炭。
    ④施工安装要点：当气泡发生方式采用溶气泵式时，应在溶气泵吸气管路吸嘴前安装气体流量计，以便调节和控制吸气量。当采用组合式气浮处理设备时，安装后应注意对成套设备外表面破损部位进行防腐处理。
  2)生物接触氧化处理丁艺流程
原水→格栅→调节池→生物接触氧化→沉淀→过滤→消毒→中水
    ①技术特点：生物接触氧化是一种成熟实用的处理工艺。它对原水适应性强，经济实用，运行管理方便，对操作管理水平的要求较低。
    ②适用范围：该工艺适用范围较广，对于杂排水、生活污水和二级出水均适用。
    ③选用要点
      a 接触氧化池的曝气应尽量做到布气均匀。
      b 填料上生物膜的更新是保证生物膜法有效工作的重要条件。因此，生物接触氧化法在单位面积上要有足够的曝气强度，曝气量宜按BOD₅的去除负荷计算，根据工程经验取值40～60m³／kgBOD₅。球形填料曝气强度要求比固定填料小，因为其本身的漂移运动有利生物膜的脱落。
      c 当接触氧化池面积过大时，接触氧化池的供气量设计应依据所需曝气强度进行，以满足池体搅动强度的需要。
      d 生物接触氧化池内建议优先选用弹性立体填料(该填料具有使用寿命长，价格便宜等特点)。
也可采用安装和维修较为方便的球形填料。
    ④施工安装要点：生物接触氧化池内填料需要支架时，应根据填料供应商提出的要求做支架预埋件。支架安装完毕后应对其进行防腐处理。弹性立体填料与支架之间应连接牢固，并应方便填料的更换和调整。其它安装要点需参见国家建筑标准设计图集03SS703—1《建筑中水处理工程(一)》。
  3)毛管渗滤土地处理工艺流程
原水→格栅→厌氧调节池→毛管渗滤土地处理→消毒→中水
    ①技术特点：系统运行稳定可靠，抗冲击负荷能力强。无需建设复杂的构筑物，综合投资和运行费用低。运行管理简单，便于维护。
    ②适用范围：分散的居民点、休假村、疗养院、机关和学校等小规模污水处理，并与绿化相结合。对于杂排水和生活污水均适用。
    ③选用要点
      a 布置在草坪、绿地、花园等之下的土壤中， 日处理1m³生活污水大约需占用8m²土地。
      b 根据小区内建筑物的位置，处理装置可集中设置，也可分散设置，经处理的水就地回用。
      c 根据地形地势，利用自然地形，宜采用重力流布置。
      d 格栅及厌氧调节池应将原水中所含的大颗粒固体物去除，避免阻塞毛管渗滤土地处理系统。
      e 处理装置应设置在冻土层之下。
      f 当毛管渗滤处理装置设置在硬质地面(如道路、广场等)之下时，硬质地面的面积不得超过装置占地总面积的30％。
    ④施工安装要点：毛管渗滤土地处理系统所采用的土壤渗滤介质应优先使用现地土壤，如现地土壤无法符合处理功能要求时，应根据设计需求进行改良。应严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。其它安装要点需参见国家建筑标准设计图集03SS703—1《建筑中水处理工程(一)》。
  4)膜生物反应器处理工艺流程
原水→格栅→调节池→毛发聚集器→保安过滤器→膜生物反应器→消毒→中水
    ①技术特点：膜生物反应器是在活性污泥法的曝气池中设置微滤膜，用微滤膜替代二沉池和后续的过滤装置，将生化与物化处理在同一池内完成，并对原水中的细菌和病毒具有一定的阻隔作用。该工艺具有耐冲击负荷能力强、有机污染物及悬浮物去除效率高、出水水质好、结构紧凑占地少、污泥产量少、自动化管理程度高等优点。
    ②适用范围：以生活污水和杂排水为原水的中水系统。
    ③选用要点
      a 厨房排水应预先设置隔油池等隔油装置，确保进入膜生物反应器的污水中动植物油含量不超过50mg／L。
      b 膜组件的寿命是影响中水工程投资、设备运行管理和运行成本的主要问题，应根据膜材质、组件结构形式等因素，尽量选用质量好、寿命长的膜。
      c 毛发聚集器选型应确保对毛发等长纤维状物质的去除能力，防止其进入MBR池后对膜组件造成不利影响。
      d MBR池内的曝气方式宜选用鼓风曝气系统，曝气量应参照膜供应商提供的技术数据确定。
      e 膜生物反应器具有对水中细菌和病毒的阻隔功能，但工艺流程中不应缺少消毒环节。
      f 室内中水处理站的净高应符合膜分离设备(或称膜组件、膜组件单元)安装和检修对最小吊装高度的要求，一般不宜低于4.5m。
      g 宜设置自动计量、在线监测等设备，提高自动化管理水平。
    ④施工安装要点：在池内焊接工作全部结束、且焊渣等清扫完毕后，方可安装膜组件。膜分离设备的出水管路在安装膜组件之前应完成管道试压，确保该段管路不存在漏气现象。移动膜组件时，不应拿中空纤维膜组件的膜丝部分或平板膜组件的中间部位，应用双手拿中空纤维膜组件两端的集水管(或集水端头)或平板膜组件的框边，禁止拉伸中空纤维膜丝或按压平板膜框。MBR池内布气装置的安装应确保散气孔水平度符合设计要求，避免曝气不均匀。膜组件安装完毕后宜浸没于清水之中，或在其上方用防火布遮盖，避免粉尘或火花溅到膜组件上。其它安装要点需参见国家建筑标准设计图集08SS703—2《建筑中水处理工程(二)》。
  5)曝气生物滤池工艺流程
原水→格栅→调节池→初沉池(水解池)→曝气生物滤池→过滤→消毒→中水
    ①技术特点：曝气生物滤池处理工艺是生物膜法的一种，与生物接触氧化法不同之处在于它采用孔隙率较小、颗粒较规则的球形陶粒滤料作为微生物载体，不仅具有生物膜工艺技术的优势，同时也起有效过滤作用，因而在运行过程中需要反冲洗。该工艺流程简单，不需二沉池，占地少，投资省，处理效率高，自动化运行程度高，对污水浓度和水量的变化适应性强。
    ②适用范围：以生活污水、杂排水和二级出水为原水的中水系统。
    ③选用要点
      a 要求有前处理，对来水中的悬浮固体及纤维状物质应有效去除，否则易造成布水、布气长柄滤头堵塞及滤池反冲洗频繁。因此在曝气生物滤池前宜设有粗细格栅、初沉池或水解池，必要时在初沉池前加絮凝剂，以强化一级处理。在初沉池或水解池出水堰上宜设置2mm不锈钢格网，以拦截纤维状悬浮物。当原水中的悬浮固体含量较少时，可以省去初沉池或水解池。
      b 滤料要求：为细菌生长提供理想的表面，促进气、水的平均分配，保证能截留固体悬浮物，具有机械耐久性，易于进行反冲洗。宜采用多孔的陶粒滤料，其硬度和耐磨性可使滤料保持颗粒大小和形状多年不变，其多孔性为菌胶团提供最佳生长条件。
      c 曝气生物滤池的工艺稳定性和运行能力取决于正确的布水、配气设计和实际运行时的调控情况，布水、布气应参照相关规范或设计单位图纸施工。
      d 曝气生物滤池一般采用上向流，纳污能力强，工作周期长。
      e 当进水总磷浓度较高且有去除总磷要求时，可采用辅助化学除磷，可在进水中投加铝盐、铁盐等。
      f 设计时应严格计算滤池及管路的阻力损失，保证水顺畅通过滤池。
    ④施工安装要点：空气管路进入滤池前应设置超高部分，超高高度不应低于1.8m。滤池采用混凝土结构形式时，滤板安装应保证水平度及接缝密封性能。曝气系统安装应保证其牢固性和布气均匀性。卵石填装时应采取避免砸坏长柄滤头和曝气系统的措施，滤料填装应按级配要求进行，避免包装带混入其中。其它安装要点需参见国家建筑标准设计图集08SS703—2《建筑中水处理工程(二)》。
  6)速分处理工艺流程
原水→格栅→调节池→速分生化池→过滤→消毒→中水
    ①技术特点：速分生化技术是浸没式固定床生物膜的变型，是将流体力学中的“流离”原理与微生物处理技术结合在一起形成的一种新型污水处理技术。利用特殊的固一液一气三相运动，使污水中的固体颗粒富集在速分生化球表面及内部，在一定长度距离的速分生化球内、外表面生成的完整生物链及反复进行的好氧-厌氧-好氧的生物处理系统的作用下，污水小各种污染物得到充分降解，并在系统内部直接进行了污泥消化，实现基本不排泥。
    ②适用范围：对生活污水、杂排水和二级出水均可适用。
    ③选用要点：速分生化池容积，应根据原水水质不同情况，按8～12小时设计，气水比(10～15)：1。
过滤宜采用纤维球过滤器，滤速一般取30m／h，根据进出水压差，调节反冲洗时间。
    ④施工安装要点：速分生化池内曝气管贴地安装，开孔向上。曝气管安装完毕后，再将速分球一层层码入速分池内，最上层速分球要求高出设计水位半个球体。其它安装要点需参见国家建筑标准设计图集08SS703—2《建筑中水处理工程(二)》。
4 经济性能分析
中水工程的经济情况与中水工程的规模有直接的关系。一般情况下，处理规模大，单方投资指标和运行成本相对较低，容易取得较好经济效益。中水工程参考建设费用和运行成本，参见表2.2.1。
5 相关规范《建筑中水设计规范》GB 50336—2002。

表2.2.1  中水工程参考建设费用和运行成本

说明：1 表中数据系依据北京部分中水工程资料汇总及中水公司提供的朽关资料整理而成。
          2 “土建式”是指调节池、中水池和处理构筑物均为混凝土结构。“设备式”是指中水处理站内的设施均为厂家供应的设备，包括调节池和中水池。
          3 建设费用和运行成本均不包括中水供水部分。
          4 运行成本包括电费、药剂费、人工费、维修费、土建和设备折旧费。