吴梅生 文 屹 张啸楚

我国是个缺水的国家,人均淡水占有量仅为世界平均水平的1/4,因此节约用水也就成为了我国近年来的一个重点研究课题。高校是城市中的用水大户,比如说江西省南昌市,驻昌高校(大专以上院校)有40余所,年用水总量4500万 t左右。如果能提高高校的水资源回用率,减少高校的用水量,可以为城市节约大量水资源。高校的中水主要用于厕所冲洗,空调冷却、喷洒清扫、冲洗水、洗车和水景。这与普通的住宅小区的用途一致。高校的校园中绿化和道路较多,因此用于绿化浇洒和道路冲洗的水量占高校总用水量的30%～40%。

由于高校的用水人员大多具有高学历,因此能够理解水资源综合利用的重要性,很好的配合水质分类使用,可以保证中水回用使用水能延续。因此高校有中水回用的背景和条件。如果需要进行中水回用,对出水水质的要求比二级处理的要高,因此要慎重选择处理工艺。

1 中水回用常用处理工艺的比较

由于中水回用的用水情况和原水的情况通常都很复杂,所以应该按照水质要求最高的用途,来确定处理系统出水水质。同时应考虑原水水质最差的最不利情况,从而确定工艺流程。工艺流程的确定还应该考虑是否适合整体环境的要求,水回用的社会背景。缺水节水的背景条件和管理水平[3]。以生活污水为原水的中水处理工艺是一个小型市政污水处理二级工艺加上一个深度处理工艺(三级处理工艺)。这里不讨论二级工艺,仅讨论深度处理工艺地运用。

运用于中水回用的深度处理工艺有砂滤[4]、活性炭吸附[5]、膜过滤[6]、稳定塘[7]、人工湿地。

砂滤是采用砂石或者陶粒为滤料,对原水进行过滤。通过滤料的物理化学拦截、过滤和滤料上微生物的生化作用去除水中的污染物[4]。缺点是:滋生蚊虫,运行管理麻烦,气味较大。

活性炭吸附:利用活性炭的多孔的结构,起到对污染物的物理吸附和拦截作用。同时在活性炭表面形成生物膜,产生生化处理的效果[9]。缺点是不能改善景观,处理费用高。

膜过滤:在膜两边造成压力差,使得高浓度的污水中的水分子能够透过膜渗透到低浓度的一侧,从而达到去除水中污染物的效果[8]。缺点是景观效果不好、处理费用高。

稳定塘处理的基本原理是:由于稳定塘表面好氧、中层缺氧和底部厌氧的水环境分别适合于好氧、缺氧、厌氧的微生物生存,因此能够在水中产生好氧、缺氧和厌氧的生化作用从而达到去除污染物的效果。缺点是景观效果不好,容易滋生蚊虫。

人工湿地由人工建造和监督控制、充分利用湿地系统净化污水能力的特点,利用生态系统中的物理、化学和生物的三重作用,通过过滤、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对污水的高效净化。人工湿地主要有五部分组成:1)具有各种透水性的基质,如土壤、砂、砾石;2)适宜在饱和水和厌氧基质中生长的植物,如芦苇、美人蕉等;3)在基质表面或其下流动的水体;4)无脊椎或脊椎动物的存在;5)好氧或厌氧微生物种群。湿地植物在湿地系统中具有三个间接的重要作用:1)通过植物的根、茎、叶显著的增加微生物的附着;2)湿地植物可将大气氧传输至根部,使根在厌氧环境中生长;3)增加或稳定土壤的透水性。现在有很多运用在市政中水处理上的新型设备和方法,也可以在住宅的中水处理上进行运用。优点:无需专门消毒便可对病源微生物大部分去除。处理后的水可直接排入湖泊、水库或河流中,亦可用作冲厕、洗车、灌溉、绿化及工业回用等。运行费用便宜;易于维护,技术含量低。抗冲击负荷能力较高。人工湿地不采用大量人工构筑物和机电设备,无需曝气、投加药剂和回流污泥,也没有剩余污泥产生,因而可大大节省投资和运行费用。人工湿地可作为具有良好的景观效果。在一定条件下可产生诸如水产、绿化、野生动物栖息、娱乐教育等效益。缺点:占地面积大;设计和运行参数不精确;污水处理工艺和动力学对生物和水力复杂性缺乏理解和掌握;易受病虫害的影响等等。出水水质变差以后不能改善,只能重修。

表1 各种处理方法的经济比较

由表1中的数据可以看出:稳定塘和人工湿地的初投资和运行费用是比较经济的。

由于高校一般占地较大,空地多,有足够的场地来设置人工湿地的处理池。而且高校对景观要求较高,污水量大,人工湿地在这方面也适合于高校的中水回用处理。广州常年平均气温20℃～22℃,适合于植物的生长,因此在广州的高校中使用人工湿地更具有优越性。

2 工程实例

广州市某高校的污水处理工艺采用A/O进行二级处理,采用人工湿地进行中水回用处理。人工湿地面积为2000m2。总处理规模2520m3/d,总投资86.00万元。采用多级潜流人工湿地水力负荷1.24 m3/(m2◦d),BOD负荷为0.025 kgBOD5/(m2◦d)。人工湿地内铺设生物填料,粒径 4mm～60mm;填料总厚度900mm;每级铺设的填料粒径、厚度如下:圆砾石粒径30mm～60mm,厚度250mm;中砾石粒径15mm～30mm,厚度150mm;小砾石粒径8mm～15mm,厚度300mm;粗沙粒径4mm～8mm,厚度200mm。人工湿地表层种植芦苇、香蒲、灯心草、美人蕉、水葱等。

人工湿地的设计进水水质详见表2,出水水质见表3。

表2 设计进水水质

表3 设计出水水质

该工程投入使用之后,总的运行情况良好。人工湿地的实际平均出水水质见表4。

表4 实际出水水质平均值

人工湿地的实际运行费约0.12元/m3。出水水质能够满足设计用水水质要求。人工湿地出水用于校园的绿化、道路浇洒和景观水的补充用水,每年为学校节约水费约100万元,取得了很好的经济效益。人工湿地运行后,人工湿地上种植的植物长势良好,成为校园的小公园。

但是该工程的中水回用处理还存在一些问题:

1)由于校园雨污水分流不彻底,导致雨季水量较大,泥沙多,进水处堵塞严重。

2)由于在中水处理设施建设好之前,就已经完成教学楼的管道设计和施工,所以教学楼的厕所的冲洗用水并不是中水,没有做到最大限度的利用回用中水的目的,因此处理后的中水有50%被排放了,浪费严重。

3 结语

在高校的污水处理中使用人工湿地工艺具有一定经济、社会和环境效益,能够大大的提高高校水资源综合利用率,节约高校的水资源,通过实际的工程的运用也证明,人工湿地建造费用低、运行较稳定、景观效果好、运行费用低很适合于高校的中水回用处理。

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