谈十三陵水库办公区再生水利用（杜卫平,李红刚）

1 背景及其必要性

十三陵水库位于北京市昌平区温榆河支流东

沙河上, 属北运河水系, 流域面积223km2, 总库容8100万m3, 是座中型水库。该水库于1958年建成后, 主要承担防洪、灌溉和发电的功能。1991年,为保证北京城市高峰用电, 以十三陵水库作为下池水源, 修建了十三陵蓄能电站。由于水库流域面积小,天然来水不足, 水库长期依靠白河堡水库补水以维持正常运行。近年来, 水库很少有天然来水, 蓄水量基本维持在死库容。另外, 为保障城市供水, 白河堡水库的水调往密云水库, 不再向十三陵水库补水。为此,2004年修建了沙河应急补水工程, 以保障蓄能电站正常发电所需水量。

十三陵水库是重要的旅游景区和2008年奥运会选定的水上项目比赛场所。保护水源、增加蓄水、治理水污染、绿化美化库区环境, 是举办“绿色奥运”赋予我们的责任。为实现这一目标, 2005年水库管理处在建设水库防汛指挥调度中心时, 按照循环水务的理念, 将污水处理、中水和雨水利用作为重要内容,同时建设并使用, 解决库区绿化和景观用水, 减少水污染, 节约水资源。

2 污水处理及中水回用工程

2.1 工程规模

污水处理工程主要处理水库防汛指挥调度中心办公楼和综合楼生活污水, 包括生活洗浴用水、厨房排水和厕所排水。办公楼设计用水量45m3/d, 综合楼设计用水量23m3/d。根据《室外排水设计规范》, 估算排水量3.4m3/h, 按每天运行20h计算, 设计处理规模为68m3/d。

2.2 工程布置

根据十三陵水库防汛指挥调度中心的地理位置、地势走向和院内建筑布局, 因地制宜, 修建了中水回用工程和雨水利用工程。图1为工程布置示意图。

2.3 核心技术

为保证出水质量, 在处理工艺的选择上进行了反复考察和比较, 最后采用了MBR膜生物技术。该技术是国际上20世纪末发展起来的高新技术, 是将超、微膜分离技术与生物处理技术有机结合, 以膜分离取代传统活性污泥法二沉池的高效固液分离技术。

它的主要原理是利用微滤膜代替以往污水处理技术中的二沉池、机械过滤。微滤膜有很好的高效截留作用, 将悬浮物完全截留在生物反应池内, 提高了泥水分离效率和出水水质, 同时提高池内活性污泥的浓度, 延长污泥的停留时间, 而难降解的大颗粒物质在处理池中亦可不断反应而降解。因此膜生物反应器通过膜分离技术可最大限度地强化生物反应的功能, 极大地提高生化处理效率, 降低F/M的比值, 有助于减少剩余污泥产量(甚至达到污泥零排放), 减少污泥处理费用。

MBR处理法与应用最广的好氧生物处理技术相比有以下优点：

(1)出水水质好。高于一般生物处理法, 可达到《生活杂用水水质标准》(CJ25.189)及回用的要求。

(2)微生物浓度可提高2-3倍以上, 生化效率高, 剩余污泥少, 排泥周期长。

(3)处理工艺简单, 占地面积少。不仅省掉了传统工艺中的初沉池, 而且曝气池与二沉池合二为一,并取代了三级处理的全部设施, 因此大幅度减少了占地面积, 节约了土建投资。

(4)系统操作简单, 自动化程度高, 间歇性运行方式, 减少了曝气设备的运行时间和用电量, 降低了运行成本。

(5)其工作正常温度范围为-40～+50℃, 无需考虑温度处理问题。

(6)后期易管理, 处理站稳定运行后, 有1人兼职管理运行即可。

2.4 工艺流程

图2为中水处理回用工艺流程图。

(1)污水杂质净化。污水通过格栅和毛发聚集器, 分2次把污水中杂质净化。首先通过格栅过滤,去除污水中较大颗粒的悬浮物、纸张等污染物, 保证系统设备的正常运行, 格栅栅距设为5mm;再经过毛发聚集器, 截留了污水中毛发等细小悬浮物, 保证膜和后续系统的正常运行, 毛发过滤器采用2台, 直径350mm。

(2)调节池。调节池是用来调节来水水量、水质,保持系统稳定运行。由于后端的MBR处理单元要求有相对稳定的水量和水质, 因此调节池的设计极为重要。根据来水和实际回用情况, 调节池有效容积为30m3。

(3)提水设备。把污水提升到MBR膜生物反应池, 采用污水潜水泵来提升。潜水泵减少占地和降低噪音, 同时泵的使用寿命较长。

(4)消毒。污水经过处理后, 还要进行消毒处理,所以在工艺流程中增加了消毒装置, 主要对膜后水中存在的少量细菌及其他有害物质进行消毒, 同时为了保证管网末端出水有一定的余氯, 一般投加次氯酸钠消毒。

(5)储水池。为了保证供水的连续性, 设中水池来储存水源。

3 雨水利用工程

水库防汛指挥调度中心占地面积约8.7万m2, 除去绿化面积2872m2外, 剩余地面均铺设环保型透水路面砖, 把院内雨水充分利用起来用于绿化、洗车等, 可节省大量水资源。图3为雨水利用工程布置示意图。

工程设计要点如下：

(1)透水路面。调度中心院内路面均铺设环保型透水路面砖。调度中心院内地质比较复杂, 在透水路面砖垫层的设计上, 根据不同地质条件, 采取2种处理方式。靠近综合楼附近地基为岩石, 采用透水混凝土垫层, 厚度为4cm；办公楼附近则为回填土, 采用专用垫层, 从上往下分别为透水混凝土垫层10cm, 级配砂石垫层。透水混凝土垫层强度级配砂石垫层采用天然级配砂石, 压实系数达到0.94。

(2)雨水收集系统。雨水收集管道采用速排龙管线。速排龙管线铺设在填方地基的透水混凝土垫层下面。岩石地基的垫层下面不铺设管线。

(3)雨水地下管线。雨水地下排水管采用PVC管, 埋深不小于80cm, 设计坡度0.3%,便于雨水的收集。

4 中水回用与雨水利用工程相结合

建1个蓄水30m3的清水池, 作为2个工程的结合点, 雨水和中水共用。屋顶雨水经过收集装置过滤后经过速排龙管线收集到清水池中, 与处理后的中水一起用于绿化、回灌和洗车。

5 原水质与处理后水质对比

表1为原水水质, 表2为处理后的水质。中水水质设计出水达到《生活杂用水水质标准》。

从表中可以看出, 中水处理工程采用的核心技术MBR膜生物反应池是有保证的。

6 技术经济分析

6.1 主要技术经济指标

主要技术经济指标见表3。

6.2 运行成本

(1)电费:综合用电量约为100.24kW·h/d,每kW·h电按0.5元计, 则用电费用为50.12元/d。

(2)药剂费:每吨水加药费用约0.02元。

(3)设备折旧费:按设备使用15a寿命计, 折旧费约合0.79元/t。

故单位中水处理费用(电费、药剂费、折旧费)为1.5元/t。

以往水库地区采用地下水绿化, 地下水仅水资源费2元/t, 计入其他成本约合2.8元/t, 此费用已大大超出了中水处理成本。改用中水绿化, 可节省大量地下水的同时, 也降低了用水成本。除去中水处理设备折旧费、运行费外, 每年可节约水费3万元左右。从经济效益上来看,采用中水回用的优势是十分明显的。

7 后期运行与监测

(1)对设备按规范要求进行管理, 定期维护, 确保任何一个环节正常运行。

(2)对出水水质进行定期监测, 保证出水水质达到标准。

(3)对中水灌溉的绿地、树木及周边植被进行跟踪监测,分析评价其对周边土壤等环境的影响。

8 结语

建设节水型社会是首都经济社会发展的需求, 也是社会文明进步的重要标志。只有提高全民节水意识,从每个家庭、每个单位做起, 解决自身产生的污水,提高水资源重复利用率, 节约、保护水资源, 才能实现人口、资源、社会和环境的协调发展。

作者简介:杜卫平(1949-), 男, 高级工程师。

来源：《北京水务》2006年第3期