高层微污染污水回用设计

周湘杰 邱枫 刘 敏

（四川大学建筑与环境学院，四川 成都，610065）

随着经济的快速发展和人口的急剧增长，水资源的重要性越来越受到人们的关注，中国作为淡水资源非常缺乏的国家，水资源的重要性尤为突出，因此，如何提高水资源的利用率，减少污水的排放量，成为目前的研究热点。在中国，城镇人均生活用水量为每天212升，而农村居民人均生活用水量为每天68升，因此生活污水以城市生活污水为主。环保部的调查报告显示，近年来城市生活污水排放量以年均5%的速度递增，并在1999年首次超过工业污水排放量，到2011年，全年生活污水排放量为427.9亿吨，占到全国污水排放总量的64.9%，城市生活污水已成为污水的主要来源［1－2］。

为了保护水资源，过去人们把主要的注意力集中在污水的处理工艺上，但随着污水量急剧的增加，人们逐渐认识到提高污水利用率，减少污水排放量的重要性。目前中国许多的污水处理厂面临污水量大，但COD值较低的问题，而提高污水利用率，有利于减少污水量，提高污水的COD的含量。写字楼、宿舍楼的用水结构中，洗手水、洗漱用水、洗澡水等，均属于微污染污水，但用量巨大，因此将这些微污染污水进行处理后回用，不但处理较简单，且中水产量较大，将产生的中水回用于浇灌植物、冲马桶、涮洗拖布等，能够显著提高水利用率［3］。

现阶段主要的水回用设计均为大型水处理工艺，依然包括污水处理系统的三个主要阶段：前处理阶段（格栅，初沉池）、中心处理阶段（生物处理技术和膜分离技术）以及后处理技术（滤池，混凝沉淀，臭氧氧化，活性炭吸附，投氯等）［1－2］。虽然这种设计对来水的要求更低一些，但相对建设费用较高，人工费用也很高。而对于微污染废水，并不需要复杂的处理工艺，所以本文针对不同的污水，设计了三种简易的处理装置，其不仅成本较低，无能耗，且无人工费用。

1 中水处理装置单体

以下三种装置均是主要针对洗手和洗浴用水等微污染污水，然后根据具体的水质水量选择不同中水回用单体，经过以下装置的简单处理，使出水可以达到中水标准，用于楼层冲厕、小区浇灌等可使用中水的装置。由于这三种装置只能处理微污染废水，因此对来水要求较高，严禁饮料、餐厨废水等高污染废水进入装置，且在洗手池、澡堂地漏等处设置较细的滤网，避免杂质进入装置，损害装置。具体的工艺流程如图1。

图1 工艺流程图

1.1 生物转盘处理装置

该装置（图2）主要是利用生物转盘能降解低浓度COD的特点，处理微污染废水。该装置在进水口设计为尖嘴式，是利用上层来水的冲力推动装盘转动，使转盘上的微生物通过旋转完成与空气和污水的交替接触，达到充氧和处理污染物的目的。该装置主要试用于商场、写字楼等人流量较大的公共场所，因为这些地方用水频率很高，因此可以保证装盘一直保持转动，使对污水的处理可以连续完成。若要使用于宿舍楼等存在长时间无来水情况的地方，需要增设电机辅助转动装盘。

通气溢水管的作用是保持装置内稳定气压，并将多余来水排除。因为来水量和排水量不可保持时刻平衡状态，且生物装盘需要稳定的氧含量，而装置属于密闭容器，因此需要设置通气管。而为了避免来水量长时间低于排水量而导致装置储水被完全消耗，无法为下阶段装置供水，装置设置了自来水管，通过水位阀控制，当装置水位过低时，能够及时用自来水补充。

图2 生物转盘处理装置

1.2 物理吸附处理装置

该装置（图3）是利用过滤材料的物理吸附阻拦作用，处理COD极低，但有悬浮杂质的微污染污水。来水通过管道先进入调节区，以缓冲来水的冲力，并且避免泡沫等漂浮物进入过滤区。

上层来水在调节区缓冲后，缓慢的流入过滤区，从过滤区下层开始，通过水的压力，逐层通过三种过滤材料。吸附材料的下层和中层均为炉渣、果壳渣等压制而成的滤饼，下层颗粒较中层更粗大。由于成本低廉，所以可以定期更新，以去除过滤出的杂质。过滤区上层滤饼为活性炭材料，对来水进行最后一步最深层的过滤，且考虑到活性炭在最后一层，且成本较高，因此该层的更新频率较低，且替换下的活性炭层通过反洗可重复使用。而自来水管和通气管的作用与转盘装置相同。

图3 物理吸附处理装置

1.3 膜过滤处理装置

该装置（图4）是利用中空纤维膜的过滤作用去除水中的悬浮杂质［4］。上层来水进入调节区后，缓冲掉来水的冲击力，并经过滤布去除小粒径杂质，避免对纤维膜产生损害。经过滤布后污水缓慢进入中空纤维膜，进过膜过滤，出水从膜外边沁出，在储水区积累起来以便使用。中空纤维膜整齐地固定在活动板上，而活动板分多组简单地安装在装置内，便于定期取下更替，对中空纤维膜进行反冲洗，以便反复使用。

图4 膜过滤处理装置

2 中水处理装置连接方式

2.1 水气同路连接方式

该连接方式（图5）是将各装置单体连接在一根主管道上，单体的通气管和其他施设产生的不可回收废水与主管道连接，主管道上端通过楼顶与大气接通，下端与下水管道接通，这样单体内的空气可与外界流通，多余的水也通过通气管溢入主管道，且不影响污水的排放，但因为污水与通气在同一管道内，因此不可与马桶排水接通，避免粪便产生的废弃污染中水。

这种连接方式的优点是成本底，且在对原管道进行改造时工程量较小，可快速投入使用，但缺点是对排水的要求较高，不可将有异味的污水排入该系统。

2.2 水气分路连接方式

该连接方式（图6）解决了水气同路连接方式中排水要求高的问题，分设通气管和排水管，而当来水远高于排水量时，多余的水会通过通气管溢入溢水管并进入下一层单体装置，这样可以在无能耗的前提下最大限度的利用微污染废水。

该连接方式的优点是可将处理后的中水回用于冲水马桶等会产生有异味废水的设施，解决了废气污染中水的问题，但缺点是结构复杂，改造时工程量大，成本高，难度也比较大。

图5 水气同路连接方式

3 总结

对高层建筑实施上述设计方案，不仅简单，快捷，且安装成本和运行成本都非常廉价，因此具有极大的可行性。在实施后，产生的节水效果会非常可观，可以极大地回收微污染废水进行回用，调高水利用率，也大大减少了污水处理厂的处理量和处理难度。如果把电子设备应用其中，使污水回用更加智能化，可以让人们在节水过程中更加方便，简单。因此，高层微污染废水回用设计具有广泛的应用前景。

图6 水气分路连接方式

［1］钱茜，王玉秋.我国中水回用现状及对策［J］.再生资源研究，2003，（1）：27－30.

［2］陈媛媛.浅谈城市污水再生利用的现状及发展对策［J］.能源与节能，2011，（9）：17－18.

［3］孙鹏，曹兰柱.校园"中水"回用分析与工艺设计［J］.辽宁工程技术大学学报，2005，24（1）：269－271.

［4］刘庆斌.中水回用中的 MBR［J］.广西轻工业，2007，23（9）：91－92.