水质、水量平衡及处理的要求与设计

2023-08-30 理论教育版权反馈

【摘要】：当建筑中水同时用于多种用途时，其水质应按最高水质标准确定。水量平衡设计主要包括用水量平衡计算与调整、绘制水量平衡图和采取的技术措施。2）初步确定中水供水对象和中水原水集流对象。原水调节池设在中水处理设施前，原水调节池的调节容积应按中水原水量及中水处理量的逐时变化曲线求得。

一般新建的建筑面积大于20000m²或回收水量不小于100m³/d的宾馆、饭店、公寓和高级住宅，建筑面积大于30000m²或回收水量不小于100m³/d的机关、科研单位、大专院校和大型文化体育建筑，以及建筑面积大于50000m²或回收水量不小于150m³/d或综合污水量不小于750m³/d的居住小区（包括别墅、公寓等）和集中建筑区，宜配套建设中水设施。设置中水系统还应根据所在地主管建设部门的有关实施细则规定执行。

1.中水的水质要求

（1）中水水源的水质建筑中水水源应根据排水的水质、水量、排水状况和中水回用的水质、水量确定。建筑中水系统规模小，可用作中水水源的排水有7种，按污染程度的轻重顺序为：沐浴排水、盥洗排水、冷却水、游泳池排污水、洗衣排水、厨房排水及冲厕排水。建筑小区中水系统规模较大，可选作中水水源的种类较多。按污染程度的轻重，建筑小区中水水源选取顺序为：小区内建筑杂排水，小区或城市污水处理厂经生物处理后的出水，小区附近工业企业排放的水质较清洁、水量较稳定、使用安全的生产废水，小区生活污水及小区内的雨水可作为补充水量。

（2）中水用水的水质中水按用途分为景观用水、绿化用水、汽车冲洗用水、小区环境用水、消防用水、水源水补给、浇洒道路用水及冲厕用水等。建筑中水的用途不同，选用的水质标准也不同；建筑中水用作建筑杂用水和城市杂用水，其水质应符合国家标准《城市污水再生利用城市杂用水水质标准》（GB/T 18920—2002）；中水用于景观环境用水，其水质应符合国家标准《城市污水再生利用景观环境用水水质》（GB/T 18921—2002）；中水用于食用作物、蔬菜浇灌用水时，应符合《农田灌溉水质标准》（GB 5084—2005）的要求；建筑中水用于采暖系统补水等其他用途时，其水质应达到相应使用要求的水质标准。当建筑中水同时用于多种用途时，其水质应按最高水质标准确定。

2.中水水量平衡计算

水量平衡就是将设计的建筑或建筑群的中水原水量、处理量、处理设备耗水量、中水调节贮存量、中水用水量、自来水补水量等通过计算和协调，使其达到供给与使用平衡一致的过程。水量平衡设计主要包括用水量平衡计算与调整、绘制水量平衡图和采取的技术措施。

（1）水量平衡计算水量平衡计算从以下两个方面进行：一方面是确定可作为中水水源的污废水可集流的流量，另一方面是确定中水用水量。水量平衡计算可以采用下列步骤：

1）实测确定各类建筑物内厕所、厨房、淋浴、盥洗、洗衣、绿化及浇洒等用水量，无实测资料时，可按下式计算

Q_y=∑αβQ_db （3-5-1）

式中，Q_y为中水原水量（m³/d）；α为最高日给水量折算成平均日给水量的折减系数，一般为0.67～0.91；β为建筑物按给水量计算排水量的折减系数，一般取0.8～0.9；Q_d为建筑物最高日生活用水量（m³/d）；b为建筑物分项给水百分率。

2）初步确定中水供水对象和中水原水集流对象。

3）计算分项中水用水量和中水总用水量。

4）中水处理水量，即

Q₂═（1+n）Q₃ （3-5-2）

式中，Q₂为中水日处理水量（m³/d）；n为中水处理设施自耗水系数，一般取10%～15%；Q₃为中水总用水量（m³/d）。

5）计算中水处理能力，即

Q_2h═Q₂/t （3-5-3）

式中，Q_2h为中水小时处理水量（m³/h）；t为中水设施每日设计运行时间（h）。

6）计算可集流的中水原水量，即

Q₁=∑q_li （3-5-4）

式中，Q₁为可集流的中水原水总量（m³/d）；q_li为各种可集流的中水原水量，按给水量的80%～90%计算，其余10%～20%为不可集流水量（m³/d）。

7）计算溢流量或自来水补充量，即

Q₀═|Q₁-Q₂| （3-5-5）

式中，Q₀为：当Q₁>Q₂时，Q₀为溢流不处理的中水原水流量；当Q₁<Q₂时，Q₀为自来水补充量（m³/d）。

（2）水量平衡图水量平衡图是系统工程设计及量化管理必须进行的工作和必备的资料。通常在水量平衡计算的同时绘制。水量平衡图用图线和数字直观地表示出中水原水的收集、贮存、处理、使用、溢流和补充之间量的关系。图中应注明给水量、排水量、集流水量、不可集流水量、中水供水量、中水用水量、溢流水量和自来水补给水量。水量平衡图制定过程就是对集流的中水原水项目和中水供水项目增减调整过程。经过计算和调整，将满足各种水量之间关系的数值用图线和数字表示出来，使人一目了然。水量平衡图并无定式，以清楚表达水量平衡值关系为准则，能从图中明显看出设计范围中各种水量的来源和去向，各个水量的数值及相互关系以及水的合理分配和综合利用情况。

（3）水量平衡措施为使中水原水量与处理水量、中水产量与中水用量之间保持平衡，使中水原水的连续集流与间歇运行的处理设施之间保持平衡，使间歇运行的处理设施与中水的连续使用之间保持平衡，适应中水原水与中水用水量随季节的变化，应采取一些水量平衡调节措施。

1）溢流调节：在原水管道进入处理站之前和中水处理设施之后分别设置分流井和溢流井，以适应原水量出现瞬时高峰、设备故障检修或用水短时间中断等紧急特殊情况，保护中水处理设施和调节设施不受损坏。

2）贮存调节：设置原水调节池、中水调节池、中水高位水箱等进行水量调节，以控制原水量、处理水量和用水量之间的不均衡性。原水调节池设在中水处理设施前，原水调节池的调节容积应按中水原水量及中水处理量的逐时变化曲线求得。若无资料，原水调节池可按下列方法计算：连续运行时，调节池（箱）的调节容积可按日处理水量的35%～50%计算；间歇运行时，调节池（箱）的调节容积可按处理工艺运行周期计算。

中水贮存池（箱）设在中水处理设施后，中水贮存池（箱）的调节容积应按中水处理量与中水用量的逐时变化曲线求得。若无资料，原水调节池可按下列方法计算：连续运行时，中水贮存池（箱）的调节容积可按中水系统日用水量的25%～50%计算；间歇运行时，中水贮存池（箱）的调节容积可按处理设备运行周期计算。

当中水供水采用水泵—水箱联合供水时，其高位水箱的调节容积不得小于中水系统最大时用水量的50%。

3）运行调节：利用水位信号控制处理设备自动运行，并合理调整运行班次，可有效地调节水量平衡。

4）用水调节：充分开辟其他中水用途，如浇洒道路、绿化、冷却水补水、采暖系统补水及建筑施工用水等，从而可以调节中水使用的季节性不平衡。

5）自来水调节：在中水调节池或中水高位水箱上设自来水补水管，当中水原水不足或集水系统出现故障时，由自来水补充水量，以保障用户的正常使用。

3.建筑中水处理工艺

中水处理工艺流程是根据中水原水的水质、水量和中水水质、水量及使用要求等因素，经技术经济比较后确定。其中，中水原水的水质是主要依据。中水处理流程由各种水处理单元优化组合而成，通常包括预处理（格栅、调节池）、主处理（絮凝沉淀或气浮、生物处理、膜分离、土地处理等）和后处理（砂过滤、活性炭过滤、消毒等）三部分组成。其中，预处理和后处理在各种工艺流程中基本相同。主处理工艺则需根据中水水源的类型和水质选择确定。

1）当以优质杂排水和杂排水为中水水源时，因水中有机物浓度较低，处理的目的主要是去除原水中的悬浮物和少量有机物，降低水的浊度和色度，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处理工艺。

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生物处理和物化处理相结合的工艺流程：

原水→格栅→调节池→生物处理→沉淀→过滤→消毒→中水

2）当以生活污水为中水水源时，宜采用二段生物处理与物化处理相结合的工艺流程。

①生物处理和深度处理相结合的工艺流程：

原水→格栅→调节池→一段生物处理→沉淀池→二段生物处理→沉淀池→过滤→消毒→中水贮水池

②生物处理和土地处理相结合的工艺流程：

原水→格栅→厌氧调节池→土地处理→消毒→中水

③曝气生物滤池处理工艺流程：

原水→格栅→调节池→预处理→曝气生物滤池→消毒→中水

3）当利用污水处理厂二级生物处理出水作为中水水源时，宜选用物化处理与生化处理结合的深度处理工艺流程。

①物化法深度处理工艺流程：

二级处理出水→调节池→混凝沉淀或气浮→过滤→消毒→中水

②物化处理与生化处理结合的深度处理工艺流程：

二级处理出水→调节池→微絮凝过滤→过滤→消毒→中水

③微孔过滤处理工艺流程：

二级处理出水→调节池→微孔过滤→消毒→中水

4.中水处理设施的相关规定

1）以生活污水为原水的中水处理工程，应在建筑物粪便排水系统中设置化粪池，化粪池容积按污水在池内停留时间不小于24h计算。

2）中水处理系统应设置格栅。格栅可按下列规定设计：①设置一道格栅时，格栅条空隙宽度应小于10mm；设置粗细两道格栅时，粗格栅条空隙宽度为10～20mm，细格栅条空隙宽度为2.5mm。②格栅装设在格栅井内时，其倾角不得小于60°。格栅井应设置工作台，其位置应高出格栅前设计最高水位0.5m，其宽度不宜小于0.7m，格栅井应设置活动盖板。（注：处理沐浴排水时，还应加设毛发清除器）

3）调节池可按下列规定设计：①调节池内宜设置预曝气管，曝气量宜为0.6～0.9m³/（m²·h）。②调节池底部应设有集水坑和排泄管，池底应有不小于5%坡度的坡向集水坑。顶部应设置人孔和直通室外的排气管，池壁应设置爬梯和溢水管。（注：调节池可兼用作提升泵的吸水井）在中小型中水处理工程中，设置调节池后可不再设置初次沉淀池。

4）生物处理后的二次沉淀池和物化处理的混凝沉淀池宜采用立式沉淀池或斜板（管）沉淀池。立式沉淀池的设计表面水力负荷宜采用1m³/（m²·h），中心管流速不得大于30mm/s，中心管下部应设喇叭口和反射板，板底面距泥面不得小于0.3m，排泥斗坡度应大于45°。斜板（管）沉淀池宜采用矩形，沉淀池的设计表面水力负荷宜采用1～3m³/（m²·h），斜板（管）间距（孔径）应大于80mm，板（管）斜长宜取1000mm，斜角宜为60°，斜板（管）上部静水深不宜小于0.7m，下部缓冲层不宜小于1.0m。沉淀池采用静压排泥时，静水水头不得小于1500mm，排泥管直径不得小于150mm。沉淀池应设锯齿形出水堰，其出水最大负荷不应大于170L/（s·m）。

5）建筑中水生物处理宜采用接触氧化射流曝气或生物转盘工艺。接触氧化池，水力停留时间不应小于2h。处理生活污水时，水力停留时间不应小于3h。接触氧化池如采用玻璃钢蜂窝填料时，其孔径应大于25mm，装填高度不得小于1.5m。接触氧化池曝气量可按BOD的去除负荷计算，一般应为40～80m³/kgBOD。

6）生物转盘应采用多级串联式。在寒冷地区生物转盘应设在室内，设在室外时应加保温罩。生物转盘面积可按BOD负荷设计或选用，以水力负荷和停留时间复核，一般BOD负荷可采用10～20g/（m²·d），水力负荷可采用0.2m³/（m²·d）。

7）中水过滤处理宜采用机械过滤或接触过滤。使用新型滤料和新工艺时，应按试验资料设计。选用中小型中水处理组合装置时，其出水水质应根据中水使用用途符合相关的水质标准要求。

8）中水处理必须设有消毒设施，并应符合下列要求：①采用液氯消毒时，必须使用加氯机加氯。②投加消毒剂应采用自动定比投加。③采用氯化消毒时，加氯量一般应为有效氯5～8mg/L，接触时间应大于30min，余氯量应保持0.5～1mg/L。

水质、水量平衡及处理的要求与设计

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