洗浴廢水回收與再利用研究

1、洗浴廢水回收與再利用研究 項(xiàng)通 孫劍彬 戴巖柯(石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院工程學(xué)院，河北，石家莊，050031)摘要：洗浴廢水屬中水水質(zhì)，可回收用作非飲用水的用途。推廣使用洗浴廢水的二次利用，可節(jié)約大量優(yōu)質(zhì)水。關(guān)鍵詞:：洗浴廢水裝置 內(nèi)置反沖洗管 中水人工湖 為洗車水源21世紀(jì)人類將要面對一個(gè)淡水資源極度匱乏的地球，“水危機(jī)”不再是虛幻的猜想，而是一個(gè)嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)問題。解決這個(gè)問題主要通過兩方面的研究：一，尋找新的合適的水源；二，將現(xiàn)有水資源進(jìn)行充分利用。在現(xiàn)今技術(shù)條件下，第二方面無疑是條捷徑，所以可以這么說，水資源循環(huán)再利用的研究在可預(yù)見的將來都會是此類研究的重中之重。水資源循環(huán)再利用的一個(gè)重要組成部分便

2、是生活污水的回收再利用。洗浴廢水作為一種常見的生活污水，很有必要對其進(jìn)行回收再利用的專門研究。本文擬就這方面的問題進(jìn)行一些探析。1. 洗浴廢水回收處理對洗浴廢水進(jìn)行回收再利用在我國尚未進(jìn)行大規(guī)模推廣，但在歐美，日本等發(fā)達(dá)國家已有深度研究，并得到廣泛應(yīng)用。在研究方向上我們選取學(xué)院浴池的洗浴廢水為實(shí)驗(yàn)對象，以對廢水進(jìn)行除毛發(fā)，除可見懸浮物等簡單處理模式為主要研究方向。 通過對洗浴廢水進(jìn)行回收處理使其達(dá)到中水標(biāo)準(zhǔn)，以進(jìn)行再利用的各項(xiàng)研究。針對洗浴廢水的污染特性和所收集的學(xué)校浴室的排污數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)處理裝置。1.1洗浴廢水裝置裝置的整個(gè)處理流程與快濾池的處理流程是相同的。本裝置結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：以管道作為過濾場所

3、，處理流程簡便易行，運(yùn)行成本低廉。安裝有電磁控制裝置，可實(shí)現(xiàn)無人自動(dòng)操作，工作效率高且出水水質(zhì)穩(wěn)定。1）設(shè)計(jì)剖面圖電磁閥門 1.污水入口 2.排水口 3.出水口 4.水泵5.電池 6.記時(shí)器 7.內(nèi)置反沖洗管 8.無煙煤濾料 9.礫石墊層2)處理流程：一：開啟閥門A,關(guān)閉閥門B，C，D與出水口。廢水由入水口流入；二：廢水經(jīng)過左邊濾管濾料過濾后由出水口排出；三：當(dāng)過濾過程中發(fā)現(xiàn)左邊過濾水頭損失達(dá)到預(yù)定高度時(shí)（取1.5m）關(guān)閉閥門A與出水口；四：開啟排水口，打開水泵和閥門B*C，對左邊濾管進(jìn)行反沖洗作業(yè)，同時(shí)啟動(dòng)右邊濾管的過濾作業(yè)，反沖時(shí)間取36min；五：左邊濾管沖洗完畢后，關(guān)閉水泵與閥門B*C

4、，打開閥門A，使其重新開始過濾作業(yè)；六：當(dāng)右邊濾管過濾水頭達(dá)到預(yù)定高度時(shí)，打開閥門D與水泵，關(guān)閉閥門B，開始右邊濾管的反沖洗作業(yè)；此時(shí)左邊濾管繼續(xù)過濾作業(yè)；七：右邊濾管沖洗作業(yè)完畢后，一個(gè)工作周期結(jié)束；重復(fù)步驟一至六，直至工作結(jié)束。內(nèi)置反沖洗管是本裝置相比其他同類型設(shè)備的創(chuàng)新之處?？捎行Ы鉀Q沖洗水配水不均的問題，大大提高了沖洗效果。相比組建一個(gè)專門的配水系統(tǒng)，內(nèi)置反沖洗管具有不另占面積，構(gòu)造簡單，便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。內(nèi)置反沖洗管實(shí)際上起到了一個(gè)配水系統(tǒng)的作用。配水系統(tǒng)作用在于使沖洗水在整個(gè)濾管中均勻分布。配水的均勻性對沖洗效果影響很大。如配水不均勻，部分濾層膨脹不足，無煙煤就洗不干凈，而部分濾層膨

5、脹過甚，會使局部無煙煤層暴溢出濾管，造成濾料的無謂流失。設(shè)計(jì)中沖洗管外壁的濾網(wǎng)，在實(shí)際施工時(shí)選用不銹剛濾網(wǎng)制作而成。濾網(wǎng)的孔徑的大小有一定要求，既不能太大致使濾料有內(nèi)置沖洗管流失，也不能太小對出水水頭產(chǎn)生較大影響。1.2 相關(guān)參數(shù)表1濾料級配組成選用75#PVC管類別粒徑（mm）K80孔隙率厚度（mm）濾速（m/h）濾料層 無煙煤Dmax=2.Dmin=12.00.5575012-14承托層 礫石Dmax=4.Dmin=2_15012-14K80-表示濾料的級配指標(biāo)。K80愈大，表示粗，細(xì)顆粒尺寸相差愈大，濾料顆粒愈不均勻，這對過濾和反沖洗對很不利。因?yàn)榇笮☆w粒攙雜的結(jié)果，會降低濾料層的孔隙率

6、，降低其含污能力，增加過濾時(shí)的阻力。表2濾料反沖洗數(shù)據(jù)表濾料沖洗強(qiáng)度（L/(s.m2)）沖洗歷時(shí) (min)膨脹率（%）無煙煤13-16 8-6 50濾料膨脹后所增加的厚度與膨脹前厚度之比稱為膨脹率e。e=式中L,L0-濾管膨脹后，膨脹前的厚度。根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出數(shù)據(jù)為：L=1125mm L0=750mm所以由上式可得：e=50%在沖洗過程中的水頭損失可用下式表示：管道末端的壓頭為：=+-h（m）式中 h-沖洗管中水頭損失（m）； a-流速水頭轉(zhuǎn)化為壓力的系數(shù)，其值取1。其中取h=1.5m; g=9.8m/s2 H1=20m 根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出：v=3.8m/s代入上述數(shù)據(jù)得：H2=19.24m沖洗所需的

7、平均水頭為：H=（）式中 q-設(shè)計(jì)中的沖洗強(qiáng)度（m3/(s.m)）； -孔眼流量系數(shù)，等于0.650.7； a-孔眼總面積與濾管底面積的比值； g-重力加速度，（g=9.8m/s2）。其中q=0.015 g=9.8m/s2取u=0.65,可得：H=1.46m管道末端流量為：Q=式中 Qa,-進(jìn)口端孔口入流量； Qb-末端孔口出流量； S1-孔口阻力系數(shù)； S2-進(jìn)口端濾料層阻力系數(shù)； S2-末端濾料層阻力系數(shù)。由上式可知，雖然兩孔口出流量不能相等，但使Qa值接近Qb值是可能的。其措施之一就是減小孔口總面積以增大S1,這樣就能削弱S2,S2壓力不均勻的影響。在對處理后廢水進(jìn)行COD測試實(shí)驗(yàn)后比較

8、中有關(guān)生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)可以看到處理后的水，對于廁所沖洗，景觀用水和洗車等用途，其COD指標(biāo)均低于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，因此得出結(jié)論：參照再生水標(biāo)準(zhǔn)，處理后水質(zhì)已達(dá)到人體非全身接觸標(biāo)準(zhǔn)，可用于景觀用水和洗車等用途。2洗浴廢水再利用方案探討隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的激增，我國北方諸多城市水資源供需矛盾日益尖銳，愈演愈烈的水荒已嚴(yán)重地制約了一些地方經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展。推行污水資源化，積極開發(fā)第二水資源-中水，可以緩解水資源緊缺的狀況。以前由于我國水價(jià)太低，使很多單位不重視節(jié)約用水，中水回用在各地不是很普及。各大城市的高校區(qū)不但是知識密集型單位也是生活用水量較大且集中的區(qū)域，在此全國開始即將推廣配額用水之際，有責(zé)任也

9、有義務(wù)走在探索節(jié)約用水的前列。在北京，北方交通大學(xué)、北京航空航天大學(xué)等院校已建成了利用洗浴水的中水回用設(shè)施，將經(jīng)過處理后的中水用于沖洗廁所、校園綠化、操場降塵等。每個(gè)院校每年按一般水平測算，至少可節(jié)水2萬3萬噸。為此，北方交通大學(xué)兩次榮獲“全國城市節(jié)約用水先進(jìn)單位”的稱號。高校中洗浴水有基本固定的水量，水質(zhì)污染程度較輕等特點(diǎn)，是處理成為能二次利用的中水的最佳水源。隨著自來水水價(jià)的不斷的提高，中水回用不僅有很好的環(huán)境效益，而且有很大的經(jīng)濟(jì)效益。洗浴污水從水質(zhì)上看，污染物濃度比其他生活污水低，水量大而且集中，容易收集和處理。洗浴水處理過程簡單，成本低廉。從充分利用水資源的立場出發(fā)，既符合國家的節(jié)水

10、要求，又可以為學(xué)校節(jié)約一大筆本不必要的開資。北方交通大學(xué)等單位從中水回用中獲得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，證明了污水資源化大有潛力可挖，中水回用的市場也很廣闊。我們希望各地都來重視中水回用這個(gè)問題，把它作為一個(gè)保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源的措施來推廣，促進(jìn)城市的持續(xù)發(fā)展。根據(jù)洗浴水處理后的水質(zhì)，以下主要探討兩種再利用洗浴水的方案。沖廁與灌溉綠化等為常見的再利用方式，也被普遍接受。作者在此就不以論證。2.1 中水人工湖1. 人工湖的重要性水是城市之本，一座城市如果失去水的滋養(yǎng)就缺乏靈性。這也是河北省石家莊花巨資建設(shè)人工河“民心河”的主要原因之一。同時(shí)通過人工湖來提高城市的景觀在國內(nèi)已有不少先例，如蘇州的河

11、口、南京的秦淮河口都取得了較好的效果。高校中建設(shè)人工湖在國內(nèi)也早有先例，如南京市三大新市區(qū)之一仙西地區(qū)最重要的組成部分仙林大學(xué)城，該地區(qū)用“三個(gè)人工湖”有機(jī)串聯(lián)起了商業(yè)服務(wù)、文化娛樂、商務(wù)辦公三個(gè)功能區(qū)?！叭齻€(gè)人工湖”是美國Sasaki公司的方案。商業(yè)服務(wù)區(qū)以約8公頃的湖泊水景為主體，該湖泊以休閑為主題，通過環(huán)湖公園將演藝廣場、大學(xué)廣場、親水廣場等主題廣場空間及一系列視廊、綠軸串聯(lián)起來。而以生態(tài)為主題的約4公頃的湖泊則形成了文化娛樂區(qū)，并且周邊自然的生態(tài)林地和濕地構(gòu)成了該地區(qū)主要的空間特色。在商務(wù)辦公區(qū)上，湖泊以運(yùn)動(dòng)為主題，沿湖岸將設(shè)置慢跑步道健身場地，是中心區(qū)一個(gè)環(huán)境宜人的戶外活動(dòng)場地。南方

12、高校區(qū)成功的例子為北方高校區(qū)規(guī)劃提供很好的參考。改善校區(qū)景色提高教學(xué)科研環(huán)境也是北方高校發(fā)展的任務(wù)之一。2. 中水補(bǔ)給的可行性北方由于降水少，天然湖甚少。高校中有湖這一水景的更是風(fēng)毛翎角了，未名湖成為北京大學(xué)的標(biāo)志之一。于是要像南方一些高校區(qū)那樣用湖水或河水補(bǔ)給人工湖，恐怕會“水土不服”，難以實(shí)行。然而利用初步處理后的洗浴水為在高校區(qū)中建設(shè)人工湖提供良好水源，以避免全部用自來水補(bǔ)給的高成本。處理后的洗浴水已經(jīng)達(dá)到了國家對景觀水質(zhì)的要求。根據(jù)調(diào)研發(fā)現(xiàn)由于湖水不能及時(shí)補(bǔ)充更換，昔日美麗的未名湖也出現(xiàn)了水質(zhì)惡化問題。而每天有廉價(jià)中水補(bǔ)給的人工湖不存在此問題。一旦建成之后，維護(hù)費(fèi)用低廉。用中水補(bǔ)給人工

13、湖在國內(nèi)也已經(jīng)有成功的先例，如首都鋼鐵公司將處理后的生產(chǎn)污水（達(dá)中水水質(zhì)）排入人工湖，不但達(dá)到了污水零排放，而且還大大改改善了廠區(qū)與周邊地區(qū)的環(huán)境。綜上所述，在新規(guī)劃的高校區(qū)里建設(shè)中水人工湖，有較大可行性。2.2為洗車水源1. 洗車業(yè)現(xiàn)狀我國機(jī)動(dòng)車數(shù)量的飛速增加，也給洗車業(yè)帶來了前所未有的發(fā)展空間。例如全國機(jī)動(dòng)車最多之一的上海市，僅以每輛車收費(fèi)10元計(jì)算，洗車行業(yè)市場價(jià)值高達(dá)1.5億。車容代表著市容，所以洗車業(yè)應(yīng)當(dāng)受到社會重視與支持。但現(xiàn)今在中國絕大多數(shù)城市缺水的現(xiàn)狀下，這一朝陽行業(yè)面臨著嚴(yán)重的發(fā)展瓶頸。2發(fā)展危機(jī)分析利潤空間變小，從業(yè)者舉步為艱。在2004年北京水價(jià)調(diào)整方案中，洗車業(yè)是最受震

14、動(dòng)的行業(yè)之一。洗車業(yè)從原來每噸20元提高到60元，很多從業(yè)者對這種大幅度提價(jià)，表示很難承受。但北京市發(fā)展與改革委員會（以下簡稱發(fā)改委）負(fù)責(zé)人表示，提價(jià)的目的，就是為了引導(dǎo)企業(yè)節(jié)約用水。 3.矛盾分析洗車業(yè)的高耗水量加速中國大中城市水資源緊缺，與城市整體發(fā)展之間發(fā)生矛盾。開革開放后上海市機(jī)動(dòng)車擁有量在不斷上升，洗車業(yè)正逐漸成為用水大戶。 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，上海一年用 在洗車上的自來水超過1500萬立方米，相當(dāng)于3個(gè)北京昆明湖的湖水。上海每100噸用水中，就有1噸用于洗車。因此各地政府不得不從宏觀上進(jìn)行調(diào)控，2004年北京水價(jià)進(jìn)行大規(guī)模調(diào)整后。北京市發(fā)改委負(fù)責(zé)人表示，大幅提高洗車行業(yè)水價(jià)主要是一種政策

15、引導(dǎo)，目的是促進(jìn)企業(yè)加強(qiáng)節(jié)水、循環(huán)利用，配合國家資源可持續(xù)發(fā)展的政策方針。4.解決方案的探討企業(yè)的存在是以不斷地盈利為目的。所以要維持這個(gè)行業(yè)的良性發(fā)展，必須保持應(yīng)有的利潤。但對于洗車消費(fèi)者所能承受價(jià)格是基本固定，所以只能降低洗車的成本。而作為洗車最大成本的水，自然成為了解決問題的目標(biāo)。自來水作為人們的可飲用水用于洗車真是“大材小用”，甚至浪費(fèi)。國家在這方面已經(jīng)開始對企業(yè)進(jìn)行正確的政策引導(dǎo)。北京市發(fā)改委副主任柴曉鐘：就是限制這種高耗水的行業(yè)發(fā)展，我們提高水價(jià)的方案就涉及洗車行業(yè)，目的主要還是促進(jìn)洗車業(yè)用循環(huán)水，以后創(chuàng)造條件使用中水。5.各種主要方案比較論證：方案一：自建污水處理設(shè)施根據(jù)建設(shè)部有

16、關(guān)規(guī)定，每個(gè)洗車場至少要有兩臺以上的節(jié)水型清洗設(shè)備和一套以上的污水處理設(shè)施，污水重復(fù)利用率要達(dá)到70以上。但實(shí)行卻緩慢，例如目前石家莊所有洗車場都按要求采用了節(jié)水型清洗設(shè)備，但僅一家洗車場配建了污水處理設(shè)施。可見此方案可行性不大，至少短期難以被市場吸收。因?yàn)橄窜嚇I(yè)近幾年才中國興起，各城市中的大多數(shù)洗車行規(guī)模較小，沒有足夠的資金自己建污水處理設(shè)施。而此項(xiàng)費(fèi)用的增加違背了要原本要最大降低成本的初衷。方案二：從污水處理廠購水 在北京地區(qū)，中水的價(jià)格僅為洗車業(yè)供水價(jià)的三十分之一。漸漸開始走俏市場。逐漸為人們所接受。但這種方式也存在著一些弊端。一，若全部鋪設(shè)管道送水，洗車行分散，單個(gè)用水量不大，鋪設(shè)管道

17、成本太高。中水是價(jià)廉占有市場，提價(jià)會失去市場。二，運(yùn)水車送水，成本稍低于鋪設(shè)管道。但各洗車行必須修建足夠大的蓄水池，而且若蓄水時(shí)間過長，水質(zhì)勢必發(fā)生變化。污水處理廠一般遠(yuǎn)離市區(qū)，所以無論是管道送水還是運(yùn)水車送水成本都不小。方案三：由高校向周邊送中水洗浴水處理后已經(jīng)達(dá)到了中水水質(zhì)的要求。所以高校處理后優(yōu)質(zhì)的中水可為附近的洗車行有償供水。高校一般地處市區(qū)且較為分散，因此鋪設(shè)管道或運(yùn)水車送水不但成本都遠(yuǎn)低于從污水處理廠購水而且送水方便。此項(xiàng)方案既解決高校多余中水的處理，又“變廢為寶”創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，可以支付高校所建洗浴水處理系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)用，使得學(xué)校在處理系統(tǒng)建成后只受益而無經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。但高校所供的中水量會受學(xué)生假期的影響，所以可