宾馆污水处理与回用工程简述
0 概述
山东省是缺水地区，尤其是济南市由于连年来降雨量减少，用水量增加，地下水位下降，黄河断流日趋严重，供水不足已成为制约城市发展的重要因素。为解决城市生活及生产用水的需要，也为了解决污水污染环境的问题，在“引黄保泉”工程进行的同时，还大力开展了节水保泉及污水处理后重复利用，使污水资源化的工作。
济南市南郊宾馆是一园林式大型宾馆，用水量大，每日近1 500m3，用过的水未经处理就近排往千佛山麓的防洪沟，由于污染环境曾受到市环保局和节水办的警告与处罚。为此在省科委的支持下，山东建筑工程学院、南郊宾馆和市节水办合作，在南郊宾馆进行了宾馆污水处理与回用的研究，并建成了一座日处理量为1 500m3的污水处理回用站，经调试运转，使污水达到了处理与回用的目的，取得了良好的环境效益和经济效益。
1 宾馆污水的特点
1.1 宾馆污水处理回用的可能性
南郊宾馆的建筑面积约10万m2，设有接待大楼，会议与娱乐大楼，另有7幢别墅式小楼，并建有室内游泳馆，院内还有人工湖60余亩，苗圃、园林、绿地800余亩。根据宾馆的实际情况，污水处理后出水主要用于浇灌果园、绿地、人工湖补给水和冲洗车辆等。待扩建或新建楼房时，也可作为设计中水道的水源。
处理后的中水水质执行我国《生活杂用水水质标准》(CJ25.1-89)。
1.2 污水水质
宾馆污水根据其来源主要有以下几种：
(1) 厨房污水：含有机物，固体杂质，油脂含量高。
(2) 客房卫生间污水：冲洗便器污水和浴洗废水，主要含有有机物、固体杂质、细菌、洗涤剂和皂液。
(3) 冲洗汽车废水：主要是固体杂质、石油类油垢。
(4) 锅炉房排放的废水：锅炉排出污水及软化再生废液，水中主要含盐类。
(5) 空调冷却废水：主要为热污染。
(6) 室内游泳馆循环水的滤池冲洗废水及泳池排污废水。
国内几类宾馆污水水质见表1。
表1 宾馆污水水质
2 污水处理与回用工艺的选择
2.1 设计规模
南郊宾馆修建的污水处理回用工程简称为净化站。根据现状及将来的发展，确定净化站近期处理能力为1 000m3／d，远期为1 500m3／d。
2.2 污水与回用水水质
宾馆区域内现有排往下水道的污水全部流入净化站，处理前实测的污水水质指标为：BOD567mg/L～89.2mg/L；COD133.2mg/L～178mg/L；SS45mg/L～92mg/L。预期处理效果达到《生活杂用水水质标准》(CJ25.1-89)主要指标为：BOD5≤10mg/L；COD≤50mg/L；SS≤10mg/L；浊度≤10度；总大肠菌群≤3个/L。
2.3 回用水处理工艺的选择
由于南郊宾馆对环境质量要求较高，要求新建的净化站不产生噪音、不散发臭味，以确保周围环境卫生良好；同时考虑到污水处理站建成后运行管理简便、运行费用低等因素，因此采用了噪音低、易管理的以生物转盘为主体的生化处理方法，其工艺流程见图1。
图1 工艺流程图
该工艺流程中生物转盘的工作特点是：
(1) 维护管理简便、动力消耗小、运行费用低。
(2) 转盘运行时卫生条件好，产生的噪音低。
(3) 运行灵活，可通过调节转盘转速控制污水与生物膜的接触时间和曝气强度。
(4) 能承受水质、水量的冲击负荷，工作稳定。
(5) 生物膜的培养与驯化快，成熟时间短，一周即可完成。
(6) 污泥量少，含水率低P＝95％～96％，沉淀性能好，易于分离脱水。
(7) 易受水温、气温影响，温度低时处理效果亦低，因此北方宜建在室内。
2.4 净化站平面布置与工艺流程(见图2、图3)
图2 净化站平面布置图
图3 污水回用工程工艺流程图
3 单体构筑物简介
3.1 污水提升泵站
主要是将宾馆原下水道的污水收集，集中送往宾馆东部净化站的调节沉淀池。因扩建或新建客房的污水可不经该泵站直接排入净化站，故该泵站设计规模1 000m3／d，按最大小时平均秒流量进行设计。
(1) 圆形集水池直径2.8m，有效水深2.0m。集水池前设置拦污格栅，栅条间距20mm。考虑到环境因素。集水池地上部分修建高2.0m的简易建筑。
(2) 矩形半地下式泵房，平面尺寸4.5m×5.6m设置3台2(1)/(2)PW污水泵(2备1用)，额定流量43m3／h～108m3／h，额定扬程34m～24m，配套电机J0-52-2，功率13.0kW。
3.2 调节沉淀池
为了均衡宾馆污水排放量和水质的不均匀性及截留沉淀大颗粒的悬浮固体，然后经泵提升，连续、均匀地向生物转盘供水。
(1) 矩形钢筋混凝土池，分两格，每格平面尺寸3m×15m，有效水深3.4m，调沉时间约6h。
污水在池内缺氧产生酸性发酵,能降解部分COD,转化为可生物降解的BOD5。
(2) 为保持冬季水温与周围环境协调，建成半地下式，地上部分0.8m，堆土0.6m草皮护坡。
(3) 调沉池出水由泵送往生物转盘，设计流量1 500m3／d，设置2台2(1)/(2)PW污水泵(1备1用)，额定流量36m3／h～72m3／h，额定扬程11.6m～8.5m，电机功率4.0kW。
(4) 由于池内水位波动很大，难以采用静水压头排泥，故设置污泥泵抽升至排泥井，然后重力流排往沼气池。
3.3 生物转盘间
设计流量1 500m3／d。转盘间宜有一定空间，通风良好，装置了3组直径为3m的转盘，每组处理污水量500m3／d。先安装2组，其中一组为三级转盘，另一组为四级转盘，2组转盘并联运行的处理污水量为1 000m3／d。为提高二沉池和滤池的出水水质，在转盘出水口处投加混凝剂PAC5mg/L～10mg/L。
转盘是由盘体、氧化槽、转轴和传动装置组成，每组转盘的进水管上各装一DN80转子流量计。
(1) 盘体从厂家定做，为使盘体表面具有较大的表面积、通风良好、不堵塞和使用寿命长，采用厚度为0.8mm的聚乙烯板压制成具有一定间距的波纹板(一、二级间距为25mm，三、四级为20mm)粘合成蜂窝状块体，若干个块体由角钢组装成一个盘体。
(2) 氧化槽为矩形钢筋混凝土池，以能装下盘体并能正常运行的构造尺寸设计。盘体边缘距池壁300mm，为减小转轴长度，每级池间的输水渠采用涂有防腐层的钢板制成。
(3) 转轴要抗弯和抗扭力，采用直径247mm，壁厚16mm的无缝钢管，轴底高出第一组氧化槽设计水面50mm。
(4) 传动装置由电机和减速机组成，分高、中、低速三档，转盘边缘线速度分别为22、16、12m/min。
3.4 二次沉淀池
(1) 采用二组多斗平流式沉淀池，以截留生物转盘脱落的生物膜，平面尺寸3.0m×12m，有效水深2.2m，沉淀时间2.5h。
(2) 为减小出水堰出水负荷以保出水水质，设置两条集水渠双侧齿形三角堰汇水。
(3) 静水压头排泥，排泥水头为1.2m，污泥重力流排往沼气池进行常温消化。
3.5 滤池
为了进一步降低二沉池出水的BOD5、COD与SS，提高出水水质且有利于回用水的消毒。
(1) 设置二组矩形钢筋混凝土结构的普通快滤池，滤速5m/h～6m/h，滤池平面尺寸2.0m×2.8m，高3.5m。
(2) 石英砂滤料d0＝0.6mm～1.2mm，厚0.7m；砾石承托层d0＝1.2mm～32mm，厚0.7m。
(3) 反冲洗强度15L／(s.m2)，反冲洗时间6min～7min,设置1台8BA-25型滤池反冲洗水泵，额定流量216m3／h～324m3／h，额定扬程14.5m～11.0m，电机功率17kW。
3.6 集水池
矩形地下式钢筋混凝土池，平面尺寸5.4m×5.0m，有效水深2.2m，内设回流隔墙孔口出流，贮存过滤后的回用水，同时兼做液氯消毒的接触池，接触时间为45min。
3.7 加氯间
设置2台加氯机，投氯量为5mg/L～10mg/L。
3.8 中心泵站
(1) 平面尺寸8.1m×8.6m，装置有三组不同型号、功能的泵组和滤池管路系统。
(2) 三组泵的型号、功用及数量：
① 2台2(1)/(2)PW型污水泵，前已述及。
② 1台8BA-25型滤池反冲洗泵，前已述及。
③ 2台3BA-13型泵(1备1用)，为减小建筑面积共用一个基础，额定流量32.4m3／h～52.2m3／h，扬程21m～15m，电机功率4kW，用于往人工湖送水或浇灌绿地、果园。
3.9 沼气池
由于宾馆区域内的环境质量要求较高，为避免散发臭气味，同时兼做污泥浓缩和污泥消化而设置，调沉池的沉泥、二沉池的污泥及滤池反冲洗水的泥垢均以重力流排放至沼气池。沼气池实质上是一常温消化池，构造简单，修建费用低，维护简便，产生的沼气可供处理站利用，又可省掉浓缩池的修建，一举多得。
济南市年平均温度14℃，按常温消化150d设计沼气池容积。污泥消化过程中能杀死寄生虫卵、病原菌，改善了污泥的卫生条件，提高了污泥的脱水性和肥份。消化后的污泥是一优质肥料，可用于宾馆的800 亩园林施肥。
(1) 沼气池为两个直径为5.0m的地下式圆形混凝土结构的密封池，有效深度3.5m，进、出泥管均为200mm。
(2) 每个沼气池均具有一个直径为2.0m的水压室，以调节沼气池内部压力和排除池内分离出来的污泥水。
(3) 沼气池圆顶高出地面0.2m～0.3m，上面可培土种植草坡以求保温和美化环境。
4 污水处理系统运行结果分析
南郊宾馆净化站建成后，经调试正式运转，各处理单元运行状态稳定，二沉池出水水质良好，滤池出水清彻透明。经山东省环境监测中心站监测结果认为：该处理设施出水水质已达到建设部颁发的《生活杂用水水质标准》(CJ25.1-89)。各构筑物处理效果如表2～表7所示。
表2 调沉池
/mg/L出水浓度
/mg/L去除率
/%COD69.8～178.061.2～124.612～30BOD548.6～101.336.7～70.924～30SS69.5～129.150.9～76.226～34
表3 生物转盘
/mg/L出水浓度
/mg/L去除率
/%COD61.2～124.630.6～74.540～50BOD536.7～70.920.3～42.6744～66SS50.9～76.260.9～89.2注：生物膜增量
表4 二沉池
/mg/L出水浓度
/mg/L去除率
/%COD30.6～74.526.2～68.68～14BOD520.3～42.6712.2～36.914～40SS60.9～89.212.7～29.167～80
表5 滤池
/mg/L出水浓度
/mg/L去除率
/%COD26.2～68.68.7～42.846～66BOD512.2～36.93.5～9.671～85SS12.7～29.1痕量～8.671～100浊度2.8～20.52.2～9.0
表6 消毒
/个/mL大肠菌群
/个/L二沉出水4 000～50 000238 000过滤后水400～3 0002 200消毒后水＜100＜3
表7 全部工艺去除效果
/mg/L出水浓度
/mg/L去除率
/%COD69.8～178.08.7～42.876～88BOD548.6～101.33.5～9.690～93SS69.5～129.1痕量～8.192～100浊度2.8～20.52.2～9.0
(1) 净化站的建设投资为123.60万元，土建部分为55.25万元，设备管道电气部分为59.41万元，辅助工程及其它费用为8.94万元。单位建设投资为1 236元／m3。处理成本为0.728元／m3。
(2) 经济效益
宾馆每年节约水费开支31.50万元。
由于净化站的建成，既可以节省城市的供水量又可减少排放污水量，按水处理基础设施建设1m3自来水可省建设费1 500元，排水1m3可省建设费1 326元。经济南市节水办统计，共计节省水处理设施建设投资为159万元/年。
6 结论及建议
(1) 采用以生物转盘为主体的二级处理与过滤、消毒工艺处理宾馆污水与回用是成功的，达到了《生活杂用水水质标准》(CJ25.1-89)，可建议对花园式用水量大的大型宾馆的污水处理与回用工程推广应用。
(2) 经过对生物转盘处理各种污水实例的调研，处理效果有好有差，用于宾馆污水的处理亦有好有差。我们认为：①生物转盘最忌污水中含油，因此在净化站的设计和运行中重视了对厨房污水的除油措施。②转盘的工作环境必须通风良好。通过对转盘的运行管理与监测，上述两点是正确的。
(3) 二沉池宜4h排泥一次，最长每班排泥一次，否则沉泥时间过长，沉泥厌氧发酵，成块上浮，影响出水水质。
(4) 滤池工作存在的问题：① 滤池运行后，砂层表面产生板结现象，反冲洗强度与反冲洗时间均略大于设计参数。② 滤池集水池水位须相对稳定，以保证过滤水头在2.0m以上。③ 必须加强维护管理，规范操作。目前纤维束过滤技术发展很快，既有压力式又有重力式，滤速高，出水水质好，浊度可达1度左右。我们认为在污水处理回用工艺中，可采用纤维束压力罐进行过滤，占地面积小，从技术性能和维护管理方面都优于砂滤池。
(5) 目前许多小型污水处理站，包括一些小型污水处理厂，由于诸多因素，对污泥均未进行消化处理，仅经浓缩后直接机械脱水，污水中的污染物以及寄生虫卵、病源菌等都富集到污泥中，不仅难以脱水，而且污泥不够稳定，仍将产生污染。因此我们建议小型污水处理站中污泥处理构筑物当首选沼气池。沼气池一般建成地下式，构造简单，建造费用低，维护管理简便，还可免建浓缩池，而且消化污泥的脱水性、卫生条件好，肥分高，有机物进一步得到降解。净化站自运行以来，沼气池的工作最为稳定，污泥经消化后随时可通过出料口用污泥泵抽出，可直接用做施肥或脱水后用做农肥。
作者单位：山东建筑工程学院
参考文献
1 哈尔滨建筑工程学院.排水工程(下册).北京：中国建筑工业出版社，1989
2 高明远.建筑中水工程.北京：中国建筑工业出版社，1992
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