宿舍楼建筑中水回用

中水回用设计方案

环境工程系

王思琪

090411

目录

一、项目介绍或概况 -------------------------------------------3

二、设计依据（设计规模及原水水质、回用水质）------------------3

三、设计原则及指导思想 ---------------------------------------4

四、方案设计范围 ---------------------------------------------5

五、工艺选择及流程确定 ---------------------------------------6

六、工艺设计及设备选型（含主要构筑物与设备详情一览表）--------7

1、工艺说明 ------------------------------------------------7

2、工艺单元设计 -------------------------------------------10

七、其他设计（包括建筑设计、结构设计、电气设计、给排水设计）-19

1、建筑设计 -----------------------------------------------19

2、给排水设计 ---------------------------------------------21

3、结构设计 -----------------------------------------------22

4、电气设计 -----------------------------------------------22

八、工程投资概算/估算（含主要构筑物、设备报价一览表）--------24

九、运行费用及经济效益分析（或技术经济分析）-----------------26

十、设备安装与调试 ------------------------------------------31 十一、消防、安全、劳动定员及人员培训 ------------------------31 十二、工程质量保证和售后服务承诺 -------------------------31 十三、方案设计单位简介及典型工程案例（业绩）-----------------32

一、项目介绍或概况

工程概况

某大学学生宿舍内设公共盥洗室和淋浴室，共按2736人入住设计。

本工程考虑收集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。

表1-1水量平衡计算表

建筑物人数中水用水

量(m3/d)

淋浴

用水

定额

L/人.

天

盥洗用

水定额

L/人.天

优质杂

排水量

(m3/d)

中水原水

量(m3/d)

宿舍

楼

14000 382.2 39 7.8 655.2 524.16

优质杂排水量=[楼内入住人数ⅹ（淋浴用水定额+盥洗用水定额）]/1000 中水原水量=优质杂排水量ⅹ80%

二、设计依据（设计规模及原水水质、回用水质）

1．建筑给水排水设计规范 (GB50015—2003)

2．建筑中水设计规范》GB50336-2002

3．《室外排水设计规范》GB500014-2006

4、《居民小区给水排水设计规范》（CECS57-94）；

5、回用水标准符合国家《城市污水再生利用景观环境用水水质》（GB/T18921-2002）；

6、建设方提供的有关生活污水水质、水量、布局、工程图纸等基础资料；

7、其他相关标准及规范。

由下表及图示，本工程选用优质杂排水作为中水原水是可行的,其中水原水量设计为：Qpy=350 m3/d，并采用自来水作中水补充水源。

表2-1水源水质指标

项目进水指标（mg/L）处理后水指标（mg/L）BOD5 100 小于20

CODmn 80 小于30

SS 100 小于10

总大肠杆菌数多3个/ L

三、设计原则及指导思想

处理工艺选择设计原则：

1．贯彻经济性与可靠性并重的原则，在最大限度地降低工程造价和运转费用的同时，合理兼顾运转操作条件管理维护条件。

2．充分考虑校区的实际情况与客观条件，因地制宜，积极稳妥的采用先进技术，使工程的设计、施工、运行管理都能达到预期目标。

3．充分利用国产设备，以降低工程成本、便利维修，严格遵守《国家环境保护法》、《水污染防治法》，保护环境解决水环境污染问题。

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,所以采用以生物处理与物理化学处理相结合的工艺流程.

四、方案设计范围

（一）本工程中水水源为淋浴排水与盥洗排水组成的优质杂排水，水中有机物浓度较低，处理目的主要是去除悬浮物和少量有机物，降低原水的色度和强度，可采用以物理化学处理为主的工艺流程或采用生物处理和物化处理相结合的工艺流程。

1．物理化学处理工艺流程：

原水→格栅—调节池—絮凝沉淀或气浮—过滤—消毒—中水

2．生物处理与物理化学处理相结合工艺流程：

原水→格栅—调节池—生物处理—沉淀—过滤—消毒—中水

3．预处理和膜分离相结合的处理工艺流程：

原水→格栅—调节池—预处理—膜分离—消毒—中水

对于中水处理工艺流程选择的一般原则，当以洗漱，淋浴或地面冲洗等优质杂排水为中水水源时，一般采用物理化学法为主要处理工艺流程即可满足回用要求。一般流程为混凝、沉淀（或气浮）和过滤、吸附，当主要以厨房、厕所冲洗水等生活污水为中水水源时，一般采用生化法为主或生化、物化结合的处理工艺。

五、工艺选择及流程确定 图5-1

泵

沉 淀 池

中 间 水 池

泵

压 力 罐

中 水 池

中水回用

反冲洗

溢流回用

混凝剂

上清液、泵

排泥池

泥饼外运

反冲洗回水

消

毒 剂

格栅

调节池

图5-2系统处理流程图

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

六、工艺设计及设备选型（含主要构筑物与设备详情一览表）

（一）工艺说明：

1．格栅：在污水的进水渠道上将格栅设于格栅井内，采用机械细格栅，去除污水中固体悬浮物，以保证后续处理设施的正常运行。格栅机前进水为宿舍区管道收集的杂排水，宿舍区内的杂排水经各分区管道集中汇流后，流入宿舍区的中水站进水管道，格栅是污水站第一道预处理设施，起去除中水水源中固体杂物、纤维状杂质及毛发的作用，防止此类物质进入调节池，堵塞污水提升泵和曝气设备，及时运走即可。且格栅栅条

空隙宽度为8mm（采用一条格栅），其倾角采用750

2．调节池：由于校区所排放的污水水质、水量波动较大，所以将水质、水量不均匀污水引入调节池中停留一定时间，使废水在池内充分混合，以保证后续处理构筑物稳定运行。调节池主要用于储存污水，起均化水质、调节水量的作用，内设水下曝气机，充氧曝气，可降低水中的BOD、COD、洗涤剂浓度，防止调节池污水沉淀发臭，使污水不断翻腾，避水中悬浮物和活性污泥沉于池底，造成厌氧，增加清洗调节池的工作量。3．毛发聚集器：毛发聚集器主要用于中水处理系统中，作为过滤前处理，去除水中毛发、纤维状物及较大悬浮物，以免它们缠绕循环水泵的叶轮，保障后续系统设备正常运行。工作原理：设备内部有不锈钢滤网，原水通过内部金属过滤网过滤，将杂物阻拦在网内，净水从而流出。容器底部设有排污口，可以将泥沙，毛发，纤维等杂物排除，过滤网可以从内部去除进行清洗。毛发聚集器的作用就是收集进水中的毛发及纤维性物质，去除水中尺寸较大的漂浮物，防止毛发进入水泵及填料内，影响水泵正常运行，堵塞填料孔隙，排除对后序处理设备可能带来的不利影响。4．塔式生物滤池：塔式生物滤池是一种新型高负荷生物滤池。该滤池池身高，通风好，其形状如塔。塔身主要起围挡滤料的作用。采用自然通风。塔身周围留有通风口。污水从上而下滴落，污水，空气，滤料上的生物膜接触充分。充氧效果好，污染物质传质速度快，有助于有机物的降解。适用于处理水量小的生活污水。采用塔式生物滤池可大大缩小占地面积，对水质水量突变适应性强。但生物膜生长速度快，易产生滤料

堵塞现象。

5．斜管沉淀池：斜管沉淀池是指在沉淀区内设有斜管的沉淀池。在平流式或竖流式沉淀池的沉淀区内利用倾斜的平行管或平行管道（有时可利用蜂窝填料）分割成一系列浅层沉淀层，被处理的和沉降的沉泥在各沉淀浅层中相互运动并分离。每两块平行斜板间（或平行管内）相当于一个很浅的沉淀池。其优点是：①利用了层流原理，提高了沉淀池的处理能力；②缩短了颗粒沉降距离，从而缩短了沉淀时间；③增加了沉淀池的沉淀面积，从而提高了处理效率。这种类型沉淀池的过流率可达36m3/（m2.h）,比一般沉淀池的处理能力高出7-10倍，是一种新型高效沉淀设备，优点：去除率高，停留时间短，占地面积小。

6．中间水池：沉淀池的水溢流到中间水池，该水池起稳定水质，均衡水量的作用，提升泵由此池抽水。

7．过滤：石英砂过滤器是利用石英沙作为过滤介质，在一定的压力下，把浊度较高的水通过一定厚度的粒状或非粒的石英砂过滤，有效的截留除去水中的悬浮物、有机物、胶质颗粒、微生物、氯、嗅味及部分重金属离子等，最终达到降低水浊度、净化水质效果的一种高效过滤设备。石英砂过滤器设备结构简单、运行可以实现自动控制、处理流量大、反冲次数少、过滤效率高、阻力小、操作维修方便等特点。石英砂过滤器是一种过滤器滤料采用石英砂作为填料。有利于去除水中的杂质。其还有过滤阻力小，比表面积大，耐酸碱性强，抗污染性好等优点，石英砂过滤器的独特优点还在于通过优化滤料和过滤器的设计，实现了过滤器

的自适应运行，滤料对原水浓度、操作条件、预处置工艺等具有很强的自适应性，即在过滤时滤床自动形成上疏下密状态，有利于在各种运行条件下保证出水水质，反洗时滤料充分散开，清洗效果好。

8．清水池：清水池作用是让过滤后的洁净澄清的滤后水沿着管道流往其内部进行贮存，并在清水中加入次氯酸钠消毒剂进行一段时间消毒，对水体的细菌、大肠杆菌等病菌进行杀灭，达到灭菌的效果。

9．混凝剂：混凝剂的投入方法采用湿投法，湿投法需要先将药品溶解，包括混凝剂的溶解，配置，投加等设备。按照投加的作用采用重力投加，为了防止空气进入水泵吸水管内，需设一个装有浮球阀的水封箱。10．消毒剂：次氯酸钠消毒剂长处：杀菌谱广、作用迅速、杀菌效果可靠；毒性低；使用方便、价格低廉。缺点：不稳定，有效氯易丧失，对织物有漂白作用，有腐蚀性，易受有机物，pH值等的影响。

（二）工艺单元设计：

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）(525)

t---中水设施每日设计运行时间（h）(24).

q= Qpy/t=525/24=21.875 m3/h.

1.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75°.

2. 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（525）

C---调节池有效容积占日处理量的百分数%(40%)

Vs= Qpy*C=525*0.4=210 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=210/3.2=65.625 m2

调节池采用距形,则其BxL =7x10,则其面积为:7*10=70 m2>65.625 m2满足要求.

并考虑在池底设置水下曝气器.

3.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:

A.过滤网的有效过水面积等于连接管截面面积的2.5倍.

B.过滤网的孔径为3mm.

4.塔式生物滤池计算:

1.计算各项设计参数:

1)每日产生的平均污水量：（每日用水定额：47L/人.天）

14000×47=658000L/天=658m3/d

2)每日产生的BOD5值：（查表的塔式生物滤池每日生产BODu55g）

14000×55=770000g/天

换算成污染浓度：770000/658=1170.21mg/l

3)选定BODu允许负荷率：按处理BOD5为20mg/l的要求，冬季水温为8摄氏度条件，查水温和BODu关系图，得允许容积负荷率800g/(m3.d) 2.确定滤池尺寸：

1）滤料容积：

V=Sa.Q/Na=55×658/800=45.24m3

按进水BODu值为100mg/l,塔式滤池高度近确定为8米。

2）总面积：

F=V/H=45.24/8=5.655m2

3)采用两座塔式滤池，每座塔式滤池面积：

F1=1/2×5.655=2.83m2

4）直径：D=(4F/3.14) 1/2=（4×2.83/3.14）1/2=1.9米

5）校核水力负荷：

Q=Q/F=658/5.655=116.36m3/m2.d

6)滤池总高度：

Ho=H+h1+(m-1)h2+h3+h4=8+0.5+(4-1) ×0.2+0.5+0.5=10.1m

h1为超高（0.5）

h2为滤料层间隙高(0.2-0.4)

h3为最下层滤料底面与集水池最高水位距离大于或等于0.5m。

h4集水池最高水深。

7）校核塔径塔高比值：

D/H0=0.188在（1/6-1/9）之间符合要求

5.沉淀池计算:

A.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L1=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.

B.表面负荷计算: U0=2m3/ m2.h=0.56mm/s.

C.流量计算：Q=525m3/d=21.875 m3/ h.=6.08L/S

D.清水区面积：F=Q/ U0=21.875/2=11 m2

E.沉淀池尺寸:采用距形池,其长度为宽的2倍,即L=2B,

则:2B2=11,得出B=2.85 m,取3 m

则:L=2*B=2*3=6 m

则:F=6*3=18 m2>11 m2满足要求.

F.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’=(B-0.2)*L/K

K---斜管结构系数. 1.03

F’=(B-0.2)*L/K=(3-0.2)*6/1.03=16.32 m2

G.沉淀池高度计算:

斜管高度: h5= L1*Sin60°=1*0.87=0.87 m

则池高：H= h1+ h2+ h3+ h4+ h5=0.3+0.7+1+0.53+0.87=3.4 m. H.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.

I.其它:排泥采用穿孔管,出水采用堰口出水方式.

J.斜管沉淀池布置示意图如下:

图6-1斜管沉淀池布置示意图

6.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*210=23.1 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=19.25m2

中间水池平面尺寸边长为:L=19.25/2=4.4 m.

7.本工程中水过滤采用石英砂压力过滤器过滤.

A. 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,

B.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)( 接两倍日处理量计算43.75)

V---滤速(m/h)(10)

F=Q/ v=43.75/10=4.4 m2.

C.反冲洗水量: Q1= q*F*t=40*4.4*5*60=52800L=52.8m3,其反冲洗水由反冲泵从清水池中抽取供给.

D.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=4.4/2=2.2 m2

(2)每罐半径:R= (F1/3.14)1/2=(2.2/3.14) 1/2=0.85 m

(3)每个过滤罐直径:d=2*R=2*0.85=1.7 m,取1.7 m.

8.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=525*0.35=183.75 m3,设清水池高为:3.5m(其中超高保护高为0.3 m)则清水池面积为:F=183.75/3.2=58 m2.则清水池平面尺寸为:BXL=6X10 m.

9.混凝剂计算:

A.本工程中混凝剂采用精制硫酸铝,其性质为:无水硫酸铝含量为:52%,

B.本工程助凝剂采用活化硅酸.

C.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 (525)

b -----药液含量,一般采用20

n------每日配制药液次数,(则:V=a*Q/(10*b*n)=20*525/(10*20*1)=52.5L

D. 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:

图6-2泵前投药示意图

1-----药液箱 2-----恒位箱 3-----隔

板 4-----投药苗嘴

5-----漏斗 6-----水封箱 7----水

泵 8----水泵吸水管 9-----水泵出水管

10.消毒剂计算:

A．本工程消毒剂采用次氯酸钠消毒剂,采用直流式次氯酸钠发生器.

B.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(21.875)

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*21.875*20/10=1050g/h

C.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(21.875)

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*21.875*20*3.5/1000=36.75 kg/d

D.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(36.75)

n ---稀盐水浓度,%(4)

N---每日配制次数,(1)

Vs=100G/(n*N)=100*36.75/(4*1)=918.75 L

E.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(21.875)

D---水的设计加氯量, mg/L(20)

Act=QDt/C=21.875*20*14/8=870.63 L

F.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.

H.配制871 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)

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*871/15=232.3 L.

I. 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

图6-3次氯酸钠消毒工艺流程图

1--溶盐池 2----塑料泵 3--盐水槽 4----次氯酸钠发生器 5--次氯酸钠贮液槽 6--漏斗 7--水射器 8--管道混合器 9--清水池 10--回用水泵

七、其他设计（包括建筑设计、结构设计、电气设计、给排水设计等）（一）平面布置原则：

1、各处理单元构筑物的平面布置

处理构筑物是污水处理厂的主体建筑物，在做平面布置时应根据各构筑物的功能要求和水力要求，结合地形和地质条件，确定它们在站区内的平面位置。对此，应考虑：

（1）贯通、连接各处构筑物之间的管、渠，使之便捷、直通，避免迂

回曲折。

（2）土方量做到基本平衡，并避开劣质土壤地段。

（3）在处理构筑物之间，应保持一定距离，以保证敷设连接管、渠的要求，一般的间距可取值5-10m，某些有特殊要求的构筑物，如污泥消化池等，其间距应按有关规定确定。

（4）各处理构筑物在平面上布置，应考虑尽量紧凑。

（5）污泥处理构筑物应考虑尽可能单独布置，以方便管理，应布置在厂区夏季主导风向的下风向。

2、管、渠的平面布置

（1）在各处理构筑物之间，设有贯通、连接的管、渠。此外，还应设有能够使各处理构筑物能够独立运行的管、渠，当某一处构筑物因故停止工作时，其后接处理构筑物仍能够保持正常的运行。

（2）应设超越全部处理构筑物，直接排入城市排水管网的超越管。（3）在厂区内还应设有给水管路及输配电线路。这些管线有的敷设在地下，但大都在地上，对它们的安装既要便于施工和维护管理，又要紧凑，少占用地。

3、辅助建筑物的平面布置

处理站内的辅助建筑物有运转值班室、配电间、机修间、仓库等。它们是中水处理站不可缺少的组成部分。

（1）辅助建筑物建筑面积的大小应按具体情况条件而定。辅助建筑物的设置应根据方便、安全等原则确定。