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，合理利用水资源及科学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，节水效果及经济意义就更为显著.

关键词：优质杂排水 水量平衡 工艺流程 最大出水负荷 反冲洗水量 调节容积 投药

一.工程概况:

二.水量平衡计算:

水量平衡计算表

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：Q_py=350 m³/d，并采用自来水作中水补充水源.

三.中水处理工艺计算:

(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=Q_py/t

q____设施处理能力（m³/h）

Q_py___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= Q_py/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:

V_s= Q_py*C

V_s_____调节池有效容积， m³

Q_py____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%)

V_s= Q_py*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= V_s/ 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’=(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..

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

8.其它:排泥采用穿孔管，出水采用堰口出水方式.

9.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=12.8^1/2=3.6 m.

(九)本工程中水过滤采用石英砂压力过滤器过滤.

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)( 接两倍日处理量计算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=Q_d.*0.35=350*0.35=122.5 m³，设清水池高为:3.5m(其中超高保护高为0.3 m)

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社会及经济效益.