摘要：隨著水資源匱乏的日益突出，合理利用水資源及科學(xué)有效的節(jié)約用水已為人們所關(guān)注,建筑中水利用在業(yè)內(nèi)一直被認(rèn)為是節(jié)水的較好方式,特別是對(duì)于有豐富優(yōu)質(zhì)雜排水的建筑小區(qū)來(lái)說(shuō),節(jié)水效果及經(jīng)濟(jì)意義就更為顯著.

關(guān)鍵詞：優(yōu)質(zhì)雜排水 水量平衡 工藝流程 最大出水負(fù)荷 反沖洗水量 調(diào)節(jié)容積 投藥

一.工程概況:

某大學(xué)學(xué)生宿舍區(qū)北臨校園體育場(chǎng),西面為食堂,南接現(xiàn)有學(xué)生宿舍區(qū),東側(cè)為校園休閑山體.建筑呈行列式布置.宿舍分一類宿舍和三類宿舍二大類,均為六層建筑,其中1#.2#.3#樓為一類宿舍,其內(nèi)設(shè)單獨(dú)的衛(wèi)生間,1#宿舍建筑面積7856.76m2,2#宿舍7856.78m2,3#宿舍6405.66m2,總建筑面積22119.18m2,共按2544人入住設(shè)計(jì);4#.5#.6#樓為三類宿舍,其內(nèi)設(shè)公共盥洗室和淋浴室,每棟建筑面積均為5447.67m2,總建筑面積16343m2,共按2736人入住設(shè)計(jì).

食堂面向宿舍區(qū),東面設(shè)置餐廳出入口,食堂共分四層,建筑面積為5461.40m2.

因本工程位于某市郊區(qū),周圍為自然山體,市政給水資源不是很豐富,本著節(jié)約水資源出發(fā),本工程考慮收集1~6號(hào)宿舍樓的淋浴廢水和盥洗廢水(并考慮與前.后期生活廢水合并)作為中水源水,經(jīng)中水處理站處理后用于小區(qū)內(nèi)沖廁用水.

二.水量平衡計(jì)算:

水量平衡計(jì)算表

水量平衡圖

由上表及圖所示,本工程選用優(yōu)質(zhì)雜排水作為中水原水是可行的,其中水原水量設(shè)為：Qpy=350 m3/d,并采用自來(lái)水作中水補(bǔ)充水源.

三.中水處理工藝計(jì)算:

(一) 中水處理工藝流程方案選擇:因本工程中水原水為淋浴排水與盥洗排水組成的優(yōu)質(zhì)雜排水,所以采用以物化處理為主的工藝流程.

系統(tǒng)處理流程圖

經(jīng)過(guò)此工藝流程處理后的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn): BOD5<20,CODmn<30,SS<10

(二) 各種水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

優(yōu)質(zhì)雜排水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn):BOD5:100,CODmn:80,SS:100,ABS:11.

生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn): :BOD5:10,CODmn:50,SS:10,.

(三) 中水處理設(shè)施處理能力:設(shè)中水處理設(shè)施運(yùn)行時(shí)間采用24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行.

q=Qpy/t

q-設(shè)施處理能力（m3/h）

Qpy___經(jīng)過(guò)水量平衡計(jì)算后的中水原水量（m3/d）(350)

t-中水設(shè)施每日設(shè)計(jì)運(yùn)行時(shí)間（h）(24).

q= Qpy/t=350/24=14.58 m3/h.

(四) 格柵的設(shè)置:本工程格柵設(shè)于格柵井內(nèi),且格柵條空隙寬度為8mm (采用一道格柵),其傾角采用750.

(五) 調(diào)節(jié)池計(jì)算:本工程工藝處理設(shè)施運(yùn)行時(shí)間為24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行,調(diào)節(jié)池有效容積計(jì)算如下:

Vs= Qpy*C

Vs-調(diào)節(jié)池有效容積, m3

Qpy-中水日處理水量，m3（350）

C-_調(diào)節(jié)池有效容積占日處理量的百分?jǐn)?shù)%(40%)

Vs= Qpy*C=350*0.4=140 m3

調(diào)節(jié)池高設(shè)為H=3.5 m,有效水深設(shè)為H1=3.2 m,則調(diào)節(jié)池有效面積為:

F= Vs/ H1=140/3.2=43.75 m2

調(diào)節(jié)池采用距形,則其BxL =6x7.5,則其面積為:6*7.5=45 m2>43.75 m2

滿足要求.

并考慮在池底設(shè)置水下曝氣器.

(六) 毛發(fā)聚集器的設(shè)置:本工程毛發(fā)聚集器設(shè)于污水泵吸水管上,毛發(fā)聚集器要求如下:

1.過(guò)濾網(wǎng)的有效過(guò)水面積等于連接管截面面積的2.5倍.

2.過(guò)濾網(wǎng)的孔徑為3mm.

(七) 沉淀池計(jì)算:

1.本工程采用斜管沉淀池,其設(shè)計(jì)參數(shù)如下:

表面負(fù)荷:U0=2m3/ m2.h,  斜管長(zhǎng)ι=1m,  斜管傾角θ=600

斜管管徑d=100mm,  保護(hù)超高為h1=0.3m,  清水區(qū)高度為：h2=0.7m,

配水區(qū)高度為: h3=1.0m,  積泥區(qū)高度為: h4=0.53m,最大出水負(fù)荷<1.70L/S. m.

2.表面負(fù)荷計(jì)算: U0=2m3/ m2.h=0.56mm/s.

3.流量計(jì)算：Q=350 m3/d=14.58 m3/ h.=4.05L/S

4.清水區(qū)面積：F=Q/ U0=14.58/2=7.3 m2

5.沉淀池尺寸:采用距形池,其長(zhǎng)度為寬的2倍,即L=2B,

則:2B2=7.3,得出B=1.9 m,取2 m

則:L=2*B=2*2=4 m

則:F=4*2=8 m2>7.3 m2滿足要求.

6.凈出水口面積計(jì)算:為了配水均勻,進(jìn)水布置在4 m長(zhǎng)的一側(cè).在2 m寬度中扣除0.3 m無(wú)效長(zhǎng)度,則凈出水口面積:

F’=(B-0.2)*L/K

K-斜管結(jié)構(gòu)系數(shù). 1.03

F’=(B-0.2)*L/K=(2-0.2)*4/1.03=6.99 m2

7.沉淀池高度計(jì)算:

斜管高度: h5=L*Sin600=1*0.87 m

則池高：H= h1+ h2+ h3+ h4+ h5

=0.3+0.7+1+0.53+0.87=3.4 m.

8.核算:以沉淀池出水負(fù)荷來(lái)核算..

Qf=Q /L=4.05/4=1.01L/S.m<1.70L/S.m滿足要求.

8.其它:排泥采用穿孔管,出水采用堰口出水方式.

9.斜管沉淀池布置示意圖如下:

(八)中間水池:中間水池容積取調(diào)節(jié)池容積的11%,則中間水池容積V=0.11*140=15.4 m3,取中間水池高H=1.5 m,保護(hù)超高為0.3 m

則中間水池面積:F=.V/H=15.4/1.2=12.8 m2

中間水池平面尺寸邊長(zhǎng)為:L=12.81/2=3.6 m.

(九)本工程中水過(guò)濾采用石英砂壓力過(guò)濾器過(guò)濾.

1. 設(shè)計(jì)參數(shù):

濾速為:v=10m/h, 反沖洗強(qiáng)度：q=40L/ m2.s,反沖洗時(shí)間t=5min,

2.過(guò)濾器面積：F=Q/ v

式中：F-過(guò)濾器面積(m2)

Q-過(guò)濾器處理能力(m3/ h)( 接兩倍日處理量計(jì)算29.16)

V-濾速(m/h)(8)

F=Q/ v=29.16/10=2.9 m2.

3.反沖洗水量: Q1= q*F*t=40*2.9*5*60=34800L=34.8m3,其反沖洗水由反沖泵從清水池中抽取供給.

4.過(guò)濾罐尺寸計(jì)算:采用兩個(gè)過(guò)濾罐n=2.

(1)每罐過(guò)濾面積F1=F/n=2.9/2=1.45 m2

(2)每罐半徑:R= (F1/3.14)1/2=(1.45/3.14) 1/2=0.68 m

(3)每個(gè)過(guò)濾罐直徑:d=2*R=2*0.68=1.36 m,取1.4 m.

(十)清水池計(jì)算:清水池的調(diào)節(jié)容積按中水系統(tǒng)日用水量的35%計(jì)算.

則:V=Qd.*0.35=350*0.35=122.5 m3,設(shè)清水池高為:3.5m(其中超高保護(hù)高為0.3 m)

則清水池面積為:F=122.5/3.2=38 m2.

則清水池平面尺寸為:BXL=4X9.5 m.

(十一)混凝劑計(jì)算:

1.本工程中水混凝劑采用精制硫酸鋁,其性質(zhì)為:無(wú)水硫酸鋁含量為:52%,

2.本工程助凝劑采用活化硅酸.

3.藥液箱容積的計(jì)算:本工程混凝劑投藥率為:20mg/L,采取每天制藥一次.

則藥液箱容積V=a*Q/(10*b*n)

式中：V ___藥液箱容積, L

a-混凝劑投藥率, mg/L (20)

Q-日處理水量, m3/d (350)

b -藥液含量,一般采用20

n-每日配制藥液次數(shù),(1)

則:V=a*Q/(10*b*n)=20*350/(10*20*1)=35L

4. 本工程投藥采用泵前投藥方式,由孔口計(jì)量設(shè)備苗嘴流出的混凝劑藥液投加在水泵吸水管上.采用孔口計(jì)量投藥設(shè)備,如下圖所示:

泵前投藥示意圖

1-_藥液箱    2-恒位箱     3-隔板    4-投藥苗嘴 5-_漏斗      6-水封逄     7-水泵    8-水泵吸水管 9-_水泵出水管

(十二)消毒劑計(jì)算:

1.本工程消毒劑采用次氯配鈉消毒劑,采用直流式次氯酸鈉發(fā)生器.

2.次氯酸鈉發(fā)生器的產(chǎn)量計(jì)算如下式:

W=24QD/T

式中：W-次氯酸鈉發(fā)生器的有效氯產(chǎn)量,g/h

Q-被消毒水的最大日平均時(shí)流量, m3/ h(14.58)

D-水的設(shè)計(jì)加氯量, mg/L(20)

T-發(fā)生器的工作時(shí)間, h(10)

W=24QD/T=24*14.58*20/10=700g/h

3.食鹽用量的計(jì)算如下式:

G=24QDS/1000

式中：G-_食鹽用量,kg/d

Q-被消毒水的最大日平均時(shí)流量, m3/ h(14.58)

D-水的設(shè)計(jì)加氯量, mg/L(20)

S-生產(chǎn)單位質(zhì)量有效氯所消耗的食鹽量, kg/kg (3.5)

G=24QDS/1000=24*14.58*20*3.5/1000=24.5 kg/d

4.鹽水槽的容積計(jì)算如下式:

Vs=100G/(n*N)

式中：Vs-_鹽水槽的有效容積,L

G-__食鹽用量,kg/d(24.5)

n -__稀鹽水濃度,%(4)

N-__每日配制次數(shù),(1)

Vs=100G/(n*N)=100*24.5/(4*1)=612.5 L

5.次氯酸鈉貯液槽容積計(jì)算如下式(有效容積):

Act=QDt/C

式中：Act-_貯液槽的有效容積，L

C-__次氯酸鈉溶液的有效氯濃度, g/ L(8)(或按產(chǎn)品說(shuō)明書(shū))

t-___貯液時(shí)間, h. t=24-T=24-10=14 h (T為發(fā)生器工作時(shí)間).

Q-被消毒水的最大日平均時(shí)流量, m3/ h(14.58)

D-水的設(shè)計(jì)加氯量, mg/L(20)

Act=QDt/C=14.58*20*14/8=510.3 L

6.稀鹽水(4%)的配制:由溶鹽池配制濃度15%左右的濃鹽水,靜止沉淀后,用比重計(jì)測(cè)定其濃度,再配制成4%濃度的需要量,啟動(dòng)鹽水泵將一定體積的濃鹽水送入鹽水槽中,然后加入清水使其成為需要濃度的稀鹽水.

7.配制612 L4%濃度的稀鹽水所需濃鹽水體積計(jì)算:

(1)濃鹽水濃度計(jì)算如下式:

Cs=а*Ds-b

式中：Cs-_鹽水的質(zhì)量百分比濃度，%

Ds-_鹽水的比重, kg/L(1.1)(應(yīng)由實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為準(zhǔn))

а.b -_系數(shù),常溫下取а=151.7, b=151.83

Cs=а*Ds-b=151.7*1.1-151.83=15%

(2)配制612 L4%濃度的稀鹽水所需濃鹽水體積:V=4*612/15=163.2 L.

8. 本工程消毒液投放采用水射器投藥方式,次氯酸鈉消毒工藝流程見(jiàn)下圖

次氯酸鈉消毒工藝流程圖

1-溶鹽池    2-塑料泵    3-鹽水槽    4-次氯酸鈉發(fā)生器5-次氯酸鈉貯液槽    6-漏斗    7-水射器    8-管道混合器9-清水池    10-回用水泵

四.結(jié)束語(yǔ)

從本工程來(lái)看,對(duì)具有豐富優(yōu)質(zhì)雜排水的大型居住社區(qū)來(lái)說(shuō),從水量平衡及計(jì)算不難看出,其優(yōu)質(zhì)雜排水水量與中水用水量之間本身就可達(dá)到長(zhǎng)期平衡關(guān)系,所需自來(lái)水補(bǔ)充水量很小,完全可達(dá)到自身循環(huán),大大節(jié)約了水資源;且優(yōu)質(zhì)雜排水具有較好的原水水質(zhì),其處理流程采用完全成熟的傳統(tǒng)處理工藝,具有較為豐富的設(shè)計(jì).施工.管理經(jīng)驗(yàn),有利于降低中水的運(yùn)行成本,提高中水工程建設(shè)的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益.