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1、环境工程本科毕业论文大学学生公寓洗漱废水回用分析与探讨摘要：随着高校的扩招，校区人员的增多，高校已经成为城市用水大户，水质成分简单，易于处理的特点，非常适合建设中水回用系统。中水回收利用是污水资源化的一种重要方法，在高校区启用中水回用系统，对我国的环境保护、水资源保护、水污染防治、经济可持续开展都起到了至关重要的作用，具有明显的经济效益、社会效益和环境效益。参考了国外高校中水回用实例，本文利用序批式活性污泥工艺(SBR)处理农业大学18#学生公寓楼洗漱废水的工艺流程、特点、主要构筑物设计参数与主要的技术经济指标，在技术经济上做了可行性分析。该工艺对洗漱废水中COD,BOD,SS有较高的去除率,

2、处理后出水用于学生公寓冲厕,其水质符合中华人民国生活杂用水水质标准(GJT48-1999)回用水标准的要求。该项技术由于设备形体小、工艺单一，原管道改变不大，因而便于改建施工。关键词：中水回用；洗漱废水；高校；公寓楼Washing wastewater reuse analysis and discussion at Gansu Agricultural UniversityTaking an example of student， apartment 18 # buildingsWANG QiaofangMajor in Environmental Engineering in the Co

3、llege of resources and environmental Gansu Agricultural University，Gansu Lanzhou，730070Abstract：College expansion, as a result of the increasing number of school district personnel, the campus of colleges and universities has become a city water conservation and water quality composition is simple,

4、easy to handle and so on，very suitable for building water reuse system. Water recycling is an important method of sewage recycle treatment, area to enable water reuse system in colleges and universities of our countrys environmental protection, water conservation, water pollution prevention and sust

5、ainable economic development has played a vital role, has obvious economic benefits and social benefits and environmental benefits. Refer to the water reuse instances of colleges and universities at home and abroad, this paper using sequencing batch type activated sludge process (SBR) 18 # at Gansu

6、Agricultural University student apartment building wash wastewater treatment technological process, characteristics, main structure and main design parameters, technical and economic indexes of the feasibility analysis on economic. In the process of washing wastewater COD, BOD, SS have higher remova

7、l rate of flushing water used in the students apartment after processing, the water quality conforms to the law of the Peoples Republic of China on the water quality standard of life of mixed water back into the water (GJ/T48-1999) standard requirements. This technology because of the single form of

8、 equipment and technology, the original pipeline change is not big, so convenient for construction.Key words:Water reuse; SBR; Wash wastewater; Colleges and universities;Apartment buildings.前言水资源危机已经成为一个全球性能源问题。如何合理开发利用水资源至关重要，面对日益严峻的水资源短缺问题，面对水资源污染严重等问题，全世界都在积极地探索新途径以获取足够的淡水资源，跨流域调水、海水淡化、污水回用和雨水蓄用是

9、目前普遍受到重视的开源措施1，它们在一定程度上都能缓解水资源供需矛盾。因此，水的再生与回用是环境保护、水污染防治的主要途径，是社会和经济可持续开展战略的重要环节，己经成为世界各国解决水问题的必选策略。中水回用是指将生活污水、雨水、污水处理厂尾水、厂矿冷却水等城市污水，根据不同水质和用途要求，经过适当处理，用于地面清洁、浇花、空调冷却、洗车、冲洗便器、消防、景观等2。随着我国高等教育的迅速开展与学生的不断扩招，高校已经成为城市的用水大户，且水质成分简单、易于处理等特点，非常适合建设中水回用系统。因此，在高校中实现中水回用不但可以实现污水、废水资源化、缓解水资源不足和节省学校经济开支，还可以减少污

10、染排放、减轻城市排水设施的负担和城市污水处理厂的负荷，具有明显的经济效益、社会效益和环境效益。1.现状调查与分析1.1废水来源学校按功能不同主要分为教学区、办公区和学生公寓区。教学区和办公区，主要用水为冲厕用水量，较少一局部用于洗手、清扫卫生。学生公寓区，主要为洗漱学生洗手、洗脸、洗头发、洗衣服与冲厕用水。洗漱废水水质较好，属于优质杂排水3。我校学生公寓楼规划较为集中，便于洗漱废水收集，可大大降低处理费用，所以选择学生公寓区洗漱水作为中水水源。1.2洗漱用水与冲厕废水差值中水回用不仅要考虑水质还要考虑水量，为定量分析学生公寓区洗漱用水量和冲厕用水量的差值，女生8#楼三层厕所安装水表一块、男生1

11、2#楼六层洗漱池安装水表一块、女生18#楼十六层水房洗漱池、厕所各安装水表一块。监测时间为2014/4/292014/5/13，8#楼、12#楼和18#楼水表数据获取分别在早上10:50、11:00和11:10，抄记水表读数分别见表1、2和3。表1 8#楼第三层冲厕用水量监测表序号1234567用水量(m3)2.42531.38691.01821.16131.94911.86281.3265序号891011121314用水量m33.06221.96812.78062.21062.1631.47533.3602第三层冲厕总用水量(m3)28.1501人均冲厕用水量(m3人-1天-1)0.0152

12、 表2 12#楼洗漱、冲厕用水量监测表序号1234567洗漱用水量(m3)2.1221.3961.4660.9182.2671.7622.701每层总用水量(m3)43.484 45.761 44.071 42.515 45.126 43.670 44.816 冲厕用水量(m3)19.620 21.485 20.570 20.339 20.296 20.073 19.707 序号891011121314洗漱用水量(m3)0.553.4781.4922.2861.2370.9162.699每层总用水量(m3)47.441 47.069 40.280 38.574 38.495 39.265 39

13、.140 冲厕用水量(m3)23.171 20.056 18.648 17.001 18.010 18.716 16.871 每层每个水房洗漱总用水量(m3)25.290 每层每个水房冲厕总用水量(m3)274.564 人均洗漱用水量(m3.人-1.天-1)0.017 人均冲厕用水量(m3.人-1.天-1)0.182 每层两个水房洗漱总用水量(m3)50.580 每层两个水房冲厕总用水量(m3)549.128 表3 18#楼洗漱、冲厕用水量监测表序号1234567一侧洗漱用水量(m3)1.120 0.260 0.572 1.746 0.983 1.082 0.254 每层总洗漱用水量(m3)2

14、.080 0.483 1.062 3.243 1.826 2.009 0.472 一侧冲厕用水量(m3)2.457 1.608 0.829 1.240 1.633 0.957 2.863 每层总冲厕用水量(m3)4.505 2.948 1.520 2.273 2.994 1.755 5.249 序号891011121314一侧洗漱用水量(m3)0.947 1.175 0.997 0.728 1.086 1.828 0.887 每层总洗漱用水量(m3)1.759 2.182 1.852 1.352 2.017 3.395 1.647 一侧冲厕用水量(m3)1.806 2.224 2.174 2.

15、870 2.103 1.189 0.999 每层总冲厕用水量(m3)3.311 4.077 3.986 5.262 3.856 2.180 1.832 人均洗漱用水量(m3.人-1.天-1)0.015 人均冲厕用水量(m3.人-1.天-1)0.027 18#楼洗漱总用水量(m3.天-1)32.040 18#楼冲厕总用水量(m3.天-1)57.672 为方便比照8#、12#和18#学生公寓楼的洗漱废水和冲厕废水差值，把表1、2和3的数据重新整理见表4。18#学生公寓楼厕所是脚踏延时自闭蹲式坐便器，而8#和12#学生公寓楼厕所是通槽式，流量按人数计直到水箱水满放水。为直观确定哪种厕所更节水，做相应

16、柱状图见图一。表4 学生公寓区人均洗漱、冲厕用水量统计表公寓楼人均洗漱用水量(m3.人-1.天-1)人均冲厕用水量(m3.人-1.天-1)8#无数据0.0152 12#0.0170.01818#0.0150.027图1 学生公寓区人均冲厕用水量由以上图表可以看出，冲厕用水量大于洗漱用水量，8#学生公寓楼人均冲厕用水量最低，12#学生公寓楼人均冲厕用水量最高，18#学生公寓楼人均冲厕量介于其之间。学生公寓楼8#和18#比拟，厕所通槽式的比脚踏延时自闭蹲式坐便器节水。18#学生公寓楼人均洗漱用水量比冲厕用水量少1.8倍。12#学生公寓楼厕所虽是通槽式，但人均冲厕用水量明显较高，主要是因为水龙头和主

17、要管道漏水比拟严重，漏水情况见表5。鉴于12#学生公寓楼由于漏水导致数据失真，仅以18#学生公寓楼为例设计中水回用系统。表5 宿舍区漏水比率统计表序号地点比例平均值17#1.67%6.34%216#2.27%315#3.95%49#4.38%510#4.38%68#5.56%717#6.82%818#7.01%96#7.27%1013#8.89%1111#9.44%1214#9.72%1312#11.11%图2 学生公寓区各建筑物漏水情况1.3设计水量与水质由数据监测表表3获得，18#楼人均洗漱用水量0.015(m3人-1天-1)， 人均冲厕用水量为0.027(m3人-1天-1)，共有学生21

18、36人，每天总的洗漱用水量、冲厕用水量分别为32.04 m3、57.672 m3。，设计水量为58m3/d，可回用洗漱废水32 m3/d，剩余26 m3/d由自来水补充。进水水质参考生活污水水质标准，回用水应满足中华人民国生活杂用水水质标准(GJ/T48-1999)中的回用水标准11。补充自来水前后进出水水质分别见表6、表7。表6 设计进出水水质项目CODCr (mg/L) BOD5 (mg/L) SS(mg/L) 原水水质355210 200 设计水质 305 200 190出水水质 50 10 10表7 设计进出水水质项目CODCr (mg/L) BOD5 (mg/L) SS(mg/L)

19、原水水质195110110设计水质 145100100出水水质 50 10 102.设计说明书2.1设计任务校园中水回用处理方案比选校园中水回用流程确定校园中水回用构筑物设计计算校园中水回用系统经济效益、环境效益和社会效益评估2.2设计原那么执行国家关于环境保护的政策，符合国家与地方的有关法规、规和标准；采用先进可靠的处理工艺，确保经过处理后的污水能达到回用水标准；采用成熟、高效、优质的设备，并设计较好的自控水平，以方便运行管理；妥善处理中水回用系统中产生的污泥固体物，以免造成二次污染；综合考虑环境，经济和社会效益，在保证出水达标的前提下尽量减少工程投资和运行费用；2.3设计依据排水工程第四版

20、教材下册中华人民国生活杂用水水质标准(GJT48-1999)中的回用水标准4给水排水设计手册第一、五、九、十一和十二册52.4工艺比选针对不同的水源水量水质、回用用途，为达到中水回用标准通常采用不同的处理工艺。查阅大量资料，常见的三种污水生物处理工艺为传统活性污泥法、SBR法和生物接触氧化法。下面对传统活性污泥法、SBR法和生物接触氧化法进展比拟，以便确定污水的处理工艺。2.4.1传统活性污泥法的特点传统活性污泥法又称普通活性污泥法或推流式活性污泥法，是最早成功应用的运行方式，其他活性污泥法都是在其根底上开展而来的。曝气池呈长方形，混合液流态为推流式，污水和回流污泥一起从曝气池的首端进入，在曝

21、气和水力条件的推动下，混合液均衡地向后流动，最后从尾端排出，前段液流和后段液流不发生混合。工艺成熟，管理运行经验丰富；曝气时间长，吸附量大，去除效率高90%95%；运行可靠，出水水质稳定；污泥颗粒大，易沉降；不适宜水质变化大的水质；对氮，磷的处理程度不高；污泥需要厌氧消化，可以回收局部能源；2.4.2 SBR法的方案特点SBR是序批式活性污泥法的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反响池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉池等功能于一池，无污泥回流系统。尤其适用于间歇排放和流量变化较大的场合。处理流程简单，构筑物

22、少，可不设沉淀池；处理效果好，不仅能去除有机物，还能有效地进展生物脱氮；占地面积小，造价低；污泥沉降效果好；自动化程度高，基建投资大；适合于中小型污水处理厂；2.4.3生物接触氧化法的方案特点生物接触氧化法是从生物膜法派生出来的一种废水生物处理法，即在生物接触氧化池装填一定数量的填料，利用栖附在填料上的生物膜和充分供给的氧气，通过生物氧化作用，将废水中的有机物氧化分解，达到净化目的。容积负荷高，占地相对较小；抗冲击负荷，可间歇运行；无污泥膨胀问题；布水、曝气不易均匀，易出现死区；适用于处理综合排水，出水水质较为稳定，运行费用相对较小；流程较为复杂，需定期反洗，产水率低；2.5工艺选择由于现在使

23、用的是无磷洗衣粉，所以洗漱废水中的磷是很少的，主要成分有COD、BOD、细菌总数和大肠菌群数等。学校连续用水时间较短，寒暑假期间学生公寓不得留宿，无洗漱废水回用。因此在工艺选择时，尽量选择可间歇运行，污泥量较少并易于管理的工艺，所以本设计选择SBR法处理洗漱废水。2.6工艺流程储水池洗漱废水SBR池出水自来水污泥直接外运2.7主要构筑物与设备技术参数2.7.1贮水池贮水池：1座，2.5m2.0m3.3m，全地下钢混结构。贮水池是封闭的，池体保护高度0.3m，有效容积15m3。2.7.2 SBR池SBR池:4座，3.0mx1.5mx1.5m(单池)，采用超高0.5m,全地下刚混结构，单池有效容积

24、4.5 m3，池最低水位0.11m,排泥量0.31m3,反响池供气量0.2 m3/h。鼓风机房出来的空气供气干管，在相邻两SBR池的隔墙上设两根供气支管，为4个SBR池供气。全池共16个扩散器，每个扩散器的服务面积为4.5m2/4个=1.125m2/个。鼓风机房要给SBR池供气，选用3L50型罗茨风机2台，1备1用。空气流量围每分钟0.5-3.64立方米，配套电机1.5 kW。2.7.3水泵根据最大时流量和建筑物高度确定水泵型号，选用D/DG/DF/DM/MD/DY水泵2台，1备1用。 3.设计计算书3.1贮水池3.1.1设计说明贮水池的选择为了保证后续处理构筑物或设备的正常运行，需对洗漱废水

25、的水量和水质进展调节，常用的水量调节池进水为重力流。贮水池既能调节水量也能均匀水质。由于洗漱用水量少于冲厕用水量，使用自来水做补给水，洗漱用水量为每天32 m3，补充自来水每天26 m3。3.1.2设计参数Q1=32m3/d，Q2=26m3/d；CODCr(mg/L) =355 ；BOD5(mg/L)=210；SS(mg/L)=200；贮水池有效水深为2.05.0m，取h=3.0m；贮水池停留时间48小时，取T=4h；贮水池保护高度0.30.5m，取h=0.3m；设计流量Q总=58m3/d=2.4m3/h=0.6L/s；设池底为正方形，即长宽尺寸相等；3.1.3设计计算由于自来水的稀释作用，大

26、大降低了污水浓度。CODCr(mg/L)= 195mg/L； BOD5(mg/L)=110mg/L； SS(mg/L)=110mg/L；污水在贮水池停留之后对SS有一定的去除率，一般为30%，那么SS(mg/L)=77mg/L贮水池有效容积：Vm3=(1+k)QmaxT最大时流量：Qmax=kQ总式中：k池子扩大系数，一般为1020%，本设计池子扩大系数采用20%；V贮水池有效容积，m3T贮水池中污水停留时间，取5h；k时变化系数，一般为1.31.6，取1.3；贮水池有效容积为：V=(1+k)QmaxT=1+20%2.41.34=15m3贮水池面积为：A=V/h=15/3=5m2式中: V贮水

27、池的有效容积，m3； A贮水池面积，m2； h有效水深，m，取4.0m；设贮水池1座，采用矩形池，池长取L=2.5m，池宽取B=2.0m。 池体总高度：H=h+h=3+0.3=3.3m式中：H贮水池总高，m；h有效水深，取3.0m；h1保护高度，m；贮水池总尺寸为：LBH=2.52.03.3m3=16.5 m3自来水24小时一直流入贮水池，以便充分均匀水质。可在18#楼楼底给水处接一流量为1 m3/h的管道，设计为靠重力势能输水的管道，可以节省能耗。参照管径/流速/流量对照表，确定管径为25DN，流速是0.6m/s。3.2 SBR池3.2.1设计说明本工序采取间歇进水，进水完成后进入反响工序开

28、始曝气。沉淀工序停止曝气，使混合液处于静止状态，活性污泥与水别离，由于本工序是静止沉淀，沉淀效果良好。沉淀工序采取时间根本同二次沉淀池，一般为1.52.0h。经过沉淀工序产生的上清液，作为处理水排放，一直到最低水位，在反响器残留一局部活性污泥，作为种泥。排放水完成后，反响器处于停滞状态，等待下一周期开始的阶段。设SBR运行每一周期时间为6h，进水时间2.5h，反响时间1.0h，沉淀时间1.5h，排水时间1.0h。3.2.1设计参数设计参数：COD BOD5SS 进水水质/mg/L195 115 77出水水质/mg/L 3010 8设SBR运行每一周期时间为6h，进水时2.5h，反响时间1.0h

29、，沉淀时间1.5h，排水时间1.0h。根据运行周期时间安排和自动控制特点，SBR反响池设置4个。根据经验取值，SBR处理污泥负荷设计为Ns=0.3，设f=0.85，SVI=90SVI在100以下沉降性良好。3.2.2设计计算SBR单池周期数：污泥沉降体积为：=1V每池的有效容积为：+=+=选定每池尺寸采用超高0.5m，故全深为1.5m池最低水位：排泥量与排泥系统SBR产泥量SBR的剩余污泥主要来自微生物代的增值污泥，还有很少局部由进水悬浮物沉淀形成。SBR生物代产泥量为=式中： a微生物代增系数，kgVSS/kgBODb微生物自身氧化率，l/d根据生活污泥性质，参考类似经验数据，设a=0.70，b=0.05,那么有：假定排泥含水率为P=99%，那么排泥量为：考虑一定安全系数，那么每天排泥量为0.35m3/d。由于产泥量较少，所以直接运走。需氧量与曝气系统计算设计采用塑料SX-1型空