某大学中水处理设计实例

摘要：随着水资源匮乏的日益突出，合理利用水资源及有效的节约用水已为人们所关注,建筑中水利用在业内一直被认为是节水的较好方式,特别是对于有丰富优质杂排水的建筑小区来说,节水效果及意义就更为显著.

一.工程概况:

某大学学生宿舍区北临校园场,西面为食堂,南接现有学生宿舍区,东侧为校园休闲山体.建筑呈行列式布置.宿舍分一类宿舍和三类宿舍二大类,均为六层建筑,其中1#.2#.3#楼为一类宿舍,其内设单独的卫生间,1#宿舍建筑面积7856.76m2,2#宿舍7856.78m2,3#宿舍6405.66m2,总建筑面积22119.18m2,共按2544人入住设计;4#.5#.6#楼为三类宿舍,其内设公共盥洗室和淋浴室,每栋建筑面积均为5447.67m2,总建筑面积16343m2,共按2736人入住设计.

食堂面向宿舍区,东面设置餐厅出入口,食堂共分四层,建筑面积为5461.40m2. 因本工程位于某市郊区,周围为山体,市政给水资源不是很丰富,本着节约水资源出发,本工程考虑收集1~6号宿舍楼的淋浴废水和盥洗废水(并考虑与前.后期生活废水合并)作为中水源水,经中水处理站处理后用于小区内冲厕用水.

二.水量平衡:

水量平衡计算表

日用水量(m3/d) 中水用水量(m3/d) 优质杂排水量(m3/d) 中水原水量(m3/d) 水量平衡图如下：

由上表及图所示,本工程选用优质杂排水作为中水原水是可行的,其中水原水量设为：Qpy=350 m3/d,并采用自来水作中水补充水源.

三.中水处理工艺:

(一) 中水处理工艺流程方案选择:因本工程中水原水为淋浴排水与盥洗排水组成的优质杂排水,所以采用以物化处理为主的工艺流程.

经过此工艺流程处理后的水质标准: BOD5<20,CODmn<30,SS<10

(二) 各种水水质标准

优质杂排水水质标准:BOD5:100,CODmn:80,SS:100,ABS:11.

生活杂用水水质标准: :BOD5:10,CODmn:50,SS:10,.

(三) 中水处理设施处理能力:设中水处理设施运行时间采用24小时连续运行.

q=Qpy/t

q____设施处理能力（m3/h）

Qpy___经过水量平衡计算后的中水原水量（m3/d）(350)

t_____中水设施每日设计运行时间（h）(24).

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

(四) 格栅的设置:本工程格栅设于格栅井内,且格栅条空隙宽度为8mm (采用一道格栅),其倾角采用750.

(五) 调节池计算:本工程工艺处理设施运行时间为24小时连续运行,调节池有效容积计算如下:

Vs= Qpy*C

Vs_____调节池有效容积, m3

Qpy____中水日处理水量，m3（350）

C______调节池有效容积占日处理量的百分数%(40%)

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

调节池高设为H=3.5 m,有效水深设为H1=3.2 m,则调节池有效面积为:

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

调节池采用距形,则其BxL =6x7.5,则其面积为:6*7.5=45 m2>43.75 m2

满足要求.

并考虑在池底设置水下曝气器.

(六) 毛发聚集器的设置:本工程毛发聚集器设于污水泵吸水管上,毛发聚集器要求如下:

1.过滤网的有效过水面积等于连接管截面面积的2.5倍.

2.过滤网的孔径为3mm.

(七) 沉淀池计算:

1.本工程采用斜管沉淀池,其设计参数如下:

表面负荷:U0=2m3/ m2.h, 斜管长ι=1m, 斜管倾角θ=600

斜管管径d=100mm, 保护超高为h1=0.3m, 清水区高度为：h2=0.7m,

配水区高度为: h3=1.0m, 积泥区高度为: h4=0.53m,最大出水负荷<1.70L/S. m.

2.表面负荷计算: U0=2m3/ m2.h=0.56mm/s.

3.流量计算：Q=350 m3/d=14.58 m3/ h.=4.05L/S

4.清水区面积：F=Q/ U0=14.58/2=7.3 m2

5.沉淀池尺寸:采用距形池,其长度为宽的2倍,即L=2B,

则:2B2=7.3,得出B=1.9 m,取2 m

则:L=2*B=2*2=4 m

则:F=4*2=8 m2>7.3 m2满足要求.

6.净出水口面积计算:为了配水均匀,进水布置在4 m长的一侧.在2 m宽度中扣除0.3 m无效长度,则净出水口面积:

F&r

squo;=(B-0.2)*L/K

K____斜管结构系数. 1.03

F’=(B-0.2)*L/K=(2-0.2)*4/1.03=6.99 m2

7.沉淀池高度计算:

斜管高度: h5=L*Sin600=1*0.87 m

则池高：H= h1+ h2+ h3+ h4+ h5

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

8.核算:以沉淀池出水负荷来核算..

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

9.其它:排泥采用穿孔管,出水采用堰口出水方式.

10.斜管沉淀池布置示意图如下:

(八)中间水池:中间水池容积取调节池容积的11%,则中间水池容积

V=0.11*140=15.4 m3,取中间水池高H=1.5 m,保护超高为0.3 m

则中间水池面积:F=.V/H=15.4/1.2=12.8 m2

中间水池平面尺寸边长为:L=12.81/2=3.6 m.

(九)本工程中水过滤采用石英砂压力过滤器过滤.

1. 设计参数:

滤速为:v=10m/h, 反冲洗强度：q=40L/ m2.s,反冲洗时间t=5min,

2.过滤器面积：F=Q/ v

式中：F____过滤器面积(m2)

Q____过滤器处理能力(m3/ h)( 接两倍日处理量29.16)

V____滤速(m/h)(8)

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

3.反冲洗水量: Q1= q*F*t=40*2.9*5*60=34800L=34.8m3,其反冲洗水由反冲泵从清水池中抽取供给.

4.过滤罐尺寸计算:采用两个过滤罐n=2.

(1)每罐过滤面积F1=F/n=2.9/2=1.45 m2

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

(3)每个过滤罐直径:d=2*R=2*0.68=1.36 m,取1.4 m.

(十)清水池计算:清水池的调节容积按中水系统日用水量的35%计算.

则:V=Qd.*0.35=350*0.35=122.5 m3,设清水池高为:3.5m(其中超高保护高为0.3m)

则清水池面积为:F=122.5/3.2=38 m2.

则清水池平面尺寸为:BXL=4X9.5 m.

(十一)混凝剂计算:

1.本工程中水混凝剂采用精制硫酸铝,其性质为:无水硫酸铝含量为:52%,

2.本工程助凝剂采用活化硅酸.

3.药液箱容积的计算:本工程混凝剂投药率为:20mg/L,采取每天制药一次.

则药液箱容积V=a*Q/(10*b*n)

式中：V ___药液箱容积, L

a____混凝剂投药率, mg/L (20)

Q____日处理水量, m3/d (350)

b ____药液含量,一般采用20

n_____每日配制药液次数,(1)

则:V=a*Q/(10*b*n)=20*350/(10*20*1)=35L

4. 本工程投药采用泵前投药方式,由孔口计量设备苗嘴流出的混凝剂药液投加在水泵吸水管上.采用孔口计量投药设备,如下图所示:

(十二)消毒剂计算:

1.本工程消毒剂采用次氯配钠消毒剂,采用直流式次氯酸钠发生器.

2.次氯酸钠发生器的产量计算如下式:

W=24QD/T

式中：W____次氯酸钠发生器的有效氯产量,g/h

Q____被消毒水的最大日平均时流量, m3/ h(14.58)

D____水的设计加氯量, mg/L(20)

T____发生器的工作时间, h(10)

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

3.食盐用量的计算如下式:

G=24QDS/1000

式中：G_____食盐用量,kg/d

Q____被消毒水的最大日平均时流量, m3/ h(14.58)

D____水的设计加氯量, mg/L(20)

S____生产单位质量有效氯所消耗的食盐量, kg/kg (3.5)

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

4.盐水槽的容积计算如下式:

Vs=100G/(n*N)

式中：Vs_____盐水槽的有效容积,L

G______食盐用量,kg/d(24.5)

n ______稀盐水浓度,%(4)

N______每日配制次数,(1)

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

5.次氯酸钠贮液槽容积计算如下式(有效容积):

Act=QDt/C

式中：Act_____贮液槽的有效容积，L

C______次氯酸钠溶液的有效氯浓度, g/ L(8)(或按产

品说明书)

t_______贮液时间, h. t=24-T=24-10=14 h (T为发生器工作时间).

Q____被消毒水的最大日平均时流量, m3/ h(14.58)

D____水的设计加氯量, mg/L(20)

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

6.稀盐水(4%)的配制:由溶盐池配制浓度15%左右的浓盐水,静止沉淀后,用比重计测定其浓度,再配制成4%浓度的需要量,启动盐水泵将一定体积的浓盐水送入盐水槽中,然后加入清水使其成为需要浓度的稀盐水.

7.配制612 L4%浓度的稀盐水所需浓盐水体积计算:

(1)浓盐水浓度计算如下式:

Cs=а*Ds-b

式中：Cs_____盐水的质量百分比浓度，%

Ds_____盐水的比重, kg/L(1.1)(应由实测数据为准)

а.b _____系数,常温下取а=151.7, b=151.83

Cs=а*Ds-b=151.7*1.1-151.83=15%

(2)配制612 L4%浓度的稀盐水所需浓盐水体积:V=4*612/15=163.2 L.

8. 本工程消毒液投放采用水射器投药方式,次氯酸钠消毒工艺流程见下图

四.结束语

从本工程来看,对具有丰富优质杂排水的大型居住社区来说,从水量平衡及计算不难看出,其优质杂排水水量与中水用水量之间本身就可达到长期平衡关系,所需自来水补充水量很小,完全可达到自身循环,大大节约了水资源;且优质杂排水具有较好的原水水质,其处理流程采用完全成熟的传统处理工艺,具有较为丰富的设计.施工.管理经验,有利于降低中水的运行成本,提高中水工程建设的及效益.