綠色生態小區中水、雨水回用設計方案研究

近年來，隨著水資源的匱乏和人們對綠色生態住宅小區的要求，迫切需要在小區內興建中水工程，即中水處理站的設計。因自來水的價格不斷攀升，中水回用已逐漸地顯示出它的經濟、環保和社會價值，受到越來越多的人關注。

一、中水回用設計

1.處理方案的論證。中水回用的處理技術按其機理可分為生物化學法、物理化學法和膜-生物反應器技術。其中，生物化學法水量負荷變化適應性小、間斷運行適應較差、產生臭氣味多、污泥量多、裝置密封性差、運行管理較復雜。物理化學法對溶解性有機物去除能力較差、動力消耗較大、基建投資較大、水量負荷變化適應能力較大、間斷運行適應能力一般、產生臭氣味較多。而膜－生物反應器工藝則通過膜分離技術大大提高了生物反應器的處理效率，具有生化效率高、水量負荷變化適應性好、出水水質好且穩定、占地面積小、排泥周期長、裝置密封性好、易實現自動控制等優點。

經工藝比較，采用先進的膜生物反應器工藝，處理后的水可符合建筑中水回用標準、雜用水水質標準、景觀環境用水水質標準。

2.膜生物反應處理工藝。本設計所采用的中水處理工藝如下：小區生活污水→化糞池→中格柵→調節池→隔油池→細格柵→污水提升泵→膜生物反應器→接觸反應池臭氧消毒→中水回用。

第一，化糞池。每棟樓的污水排出口處設有化糞池，作為中水處理的預處理設施，可使含有較多固體懸浮物質的水不致堵塞原水收集管道，亦為后續處理的各個環節提供方便。根據小區污水的特點，其停留時間取12h。

第二，格柵。本中水工程采用的格柵取中、細兩種格柵各一臺，為XF型旋轉式固液分離機，其間隙寬度較小，用于截留廢水中較大的懸浮物與漂浮物，從而防止水泵、排水管以及處理設備堵塞。中格柵安在調節池前，細格柵安在污水提升泵前。

第三，調節池。調節池容積為473.6m3。因洗滌用水中含有部分食用油，在調節池內設有隔油部分，以保護后續設備，一般用浮子撇油器或集油管。調節池內還設有預曝氣管，利用鼓風機向池內通氣，這樣，不僅可以降解部分有機物，而且還可以起到均化水質的作用。

第四，隔油池。生活污水中含有礦物油、植物油和動物油，本設計采用重力法去除污水中比水輕的油脂，取隔油池的容積為144m3。

第五，泵房。泵房中設有污水提升泵和污泥泵。污水提升泵將調節池內的水抽到膜生物反應器中，由于洗浴廢水中含有較多的毛發纖維，僅有格柵時有毛發通過，對泵及膜生物反應器均不利，因此在每臺水泵吸水管前需設置毛發過濾器。其過濾網的有效過水面積應為連接管截面面積的2.0倍，過濾網的孔徑為3mm。污水提升泵選用4PWA型兩臺（一用一備）。污泥經重力濃縮后粘度較高，可選用EH1500型單螺桿泵兩臺（一用一備）。采用濃縮池39.5m3以及DY-3000型帶式壓濾機兩臺（一用一備），以便濃縮脫水去除污泥。

第六，膜生物反應器。膜生物反應器（簡稱MBR）是將生物處理技術和膜分離技術相結合而形成的一種處理裝置。體系中膜的作用相當于常規活性污泥工藝中的二沉池，用以將活性污泥和已經凈化的水分開。污泥送回反應器中，增加反應器的污泥濃度，提高難降解物的去除率，還可將有機物和高價鹽截流，增加它們在反應器中的停留時間，通過活性污泥的降解和吸附作用，進一步將其脫除。因此，它非常適合可生物降解有機物含量高的建筑中水及其它中水原水的處理。本設計采用3.0m×4.5m×3.5m膜生物反應器，采用中孔纖維膜SUR型、膜組件為24組。直接浸入到反應池中，膜組件位于生化池內可以保留足夠的空間保持水流的運動。

膜生物反應器下方有曝氣裝置，不但為生化反應提供氧氣，而且提供上升氣流以沖刷膜絲，可以有效地防止膜污染。膜可采用化學方法清洗。鼓風機將空氣送到反應池，使活性污泥微生物與污水充分接觸氧化，氧化污水中能被微生物分解的有機物，而不能被微生物反應的有機物和無機物及活性污泥、懸浮物、各類膠體、大部分細菌，則被膜生物反應器中的膜分離，凈化后的清水經過膜流入接觸反應池。本設計選用SLR系列羅茨鼓風機兩臺（一用一備）。

第七，接觸反應池。本設計采用接觸反應池進行臭氧消毒，選用XY-151型臭氧發生器兩臺（一用一備）。制造時可就地取材，當地的空氣經干燥后進入臭氧發生器。與其他消毒劑相比，臭氧是一種強氧化劑，能氧化污水中多種有機物和無機物，不使處理后的水產生臭味。

第八，中水池。中水池設計容積為395m3，用于存貯處理構筑物處理后的水，調解中水用水量及水質以便于后續利用。池中設有自來水的應急補水管，當中水回用量不足、系統處于缺水報警水位時，起到及時補水的作用。

第九，中水站。中水處理站的位置根據建筑總體規劃、中水原水的產生、中水用水的位置、環境衛生和管理維護要求等因素確定。本小區中水處理站按規劃要求獨立設在小區常年主導風向的下風向，采取地下式，各處理構筑物及處理設備布置合理、緊湊，滿足構筑物施工、安裝設備、運行調試、管道敷設及維護管理的要求，并留有發展余地，還考慮到最大設備的進出問題。中水處理站的中水池設有能直接排放的超越管，以便閑置時檢修。各種管道和閥門應有明顯的區分標志，以免誤開、誤用。

第十，管網計算。通過對小區管網的水力計算比較，確定了管道的最不利點，計算出中水站的管道入口處埋深為4.3m。

二、雨水回用設計

雨水回用設計也是一種節約水的有利途徑，回用時可作為中水的部分水源。

1.雨水水質。雨水水質見下表。

2.處理流程的選擇。雨水利用是開源節流的重要途徑。技術經濟分析顯示，雨水滲透方案設計簡單、便于實施、效益顯著，雨水滲透利用是對傳統雨水直接排放設計思想的變革。本文采用土壤滲濾為主的處理系統，應用土壤學、微生物學等基本原理，建立人工土壤生態系統，不但改善了天然土壤生態系統中的有機環境條件和生活條件，強化人工土壤生態系統的功能，而且提高了處理能力和效果。特別是把雨水收集、凈化、回用三者結合起來，構成了一個處理與綠化相結合的生態系統，是一種低投資、節能、運行管理簡單、適應性廣的雨水處理技術。

3.雨水的處理工藝。本設計采用的雨水處理工藝如下：

雨水→暗渠→土壤濾池和雨水貯存池→雨水回用

屋面雨水經過雨水收集器凈化后流入暗渠，綠地雨水可直接進入暗渠，道路雨水因污染嚴重棄流，其余的則進入暗渠，雨水經過暗渠后靠重力作用進入土壤濾池和雨水貯存池回用。本設計選用6m×5m×5m的土壤濾池和雨水貯存池合建式，經土壤濾池處理后的雨水進入下面的雨水貯存池，消毒后可回用。

土壤滲濾技術實質上是一種生物過濾。其核心是通過土壤—植被—微生物生態系統凈化功能來完成物理化學以及生物學的凈化過程。本設計中采用的天然土和人工配制土的滲濾對于水中主要污染物有明顯去除凈化作用，并表現出具有耐沖擊負荷能力和良好的再生功能。說明土壤中的微生物群通過適應與馴化，對于水中的主要污染物有分解能力。

三、結論

本次設計采用MBR技術處理小區中水、土壤濾池處理雨水，處理后水質可符合國家相關標準。MBR工藝合理、操作簡單、管理方便、出水水質好，且省去初沉池和污泥濃縮池，大大節省了占地面積和處理時間，在經濟效益上占有很大的優勢。屋面雨水通過雨水收集器、綠地雨水一同匯入道路暗渠，流入土壤濾池進行過濾回用。關于小區中水、雨水回用的技術及設計大大減緩了缺水情況，符合人們對綠色生態小區的追求，值得在全國推廣。

（作者單位：遼寧石油化工大學）