水处理系统方案及经济比较

目前居住区建设中水系统的条件已基本具备，并日趋完善。首先，居住区排水量较大、杂用水需求也大、水量易平衡，对中水系统的设计和平稳运行有利；其次，随城镇居民小区的规模化以及水处理技术的发展，中水系统的初投资和运行费用将大幅度降低；再次，住房的私有化、小区物业管理的兴起和完善也为中水系统的投资回报奠定了基础。采用中水系统后预计居住区用水量可节省30%～40%，排水量可减少35%～50%，将产生良好的社会效益和环境效益。
　　由于中水水源及处理方法不同，中水系统可采用多种形式，而究竟选择何种形式则成为设计的关键。现以某小区为例，选择3种典型处理方法对水量平衡、初投资及运行费用进行分 析和比较(该小区全部为6层砖混住宅，总建筑面积为10×10⁴m²，容积率为1.2，绿化面积为30%，共有1100户、3300人、270辆汽车)。

1　经二级处理后回用
1.1　特点
        其特点是：?
　　a.属传统的处理形式，工艺成熟、污泥产量小、设备投资较少；
　　b.以生活污水(不含粪便)作为水源，要求排水实行粪、污分流；
　　c.原水的时、季流量变化较大，水量平衡困难；
　　d.出水水质只能达到冲厕和绿化的要求。
1.2　水量平衡
　　水量平衡是中水系统的设计关键，它既是确定设备处理能力的基本依据，也是中水系统运行可靠的保证，更是降低中水运行成本的前提，采用第一种回用方案的水量平衡
1.3　设备技术参数
　　通过对水量平衡的分析，确定设备技术参数如下：
　　设计处理能力Q设=150m³/d
　　调节池容积V调=0.4Q设=60m³；
　　中水池容积V中=0.25Q设=38m³(设计值取40m³)；?
　　中水供水泵Q泵=25Q中/24=14.3m³/h；H=392～441kPa，N=4kW。
1.4　经济分析
　　该工程的初投资是指采用中水回用系统与不采用相比所增加的费用，以下同。
　　第一种方案的初投资计算结果见表1，运行费用分析见表2。

表1　初投资计算结果方案一

类别	项目	单价	计算单位	合计(万元)	累计(万元)
管网	室内外中水	18元/m2	100 000m2	180	360
	室内外排水	18元/m2	100 000m2	180
设备	处理设备(含控制)	28万元		28	30
	加压设备(含控制)	2万元		2
构筑物	调节池	1 000元/m3	60m3	6	20
	中水池	1 000元/m3	40m3	4
	设备用房	1 000元/m2	100m2	10
总投资(万元)	410	增加投资(元/m2)			41
注：①管网是指回用所增加的管道系统；? ②表中面积均指建筑面积。

表2 运行费用分析(方案一) 元/m³?

管网折旧费	设备折旧费	处理费	电费	人工费及其他	总计
1.44	0.24	0.7	0.20	0.24	2.82

2 经三级处理后回用

2.1 特点
　　其特点为：
　　a.属传统的处理形式，工艺成熟、污泥产量大、设备投资较多；
　　b.以生活污水(含粪便)作为水源，无需粪、污分流，减少了管网的初投资；
　　c.原水的时、季流量变化较小，水源充足；
　　d.出水水质只能达到冲厕和绿化的要求。
2.2　水量平衡
　　第二种方案的水量平衡。
2.3　设备技术参数
　　设备技术参数同1.3。
2.4　经济分析
　　第二种方案的初投资计算结果见表3，运行费用分析见表4。

表3　　初投资计算结果(方案二)

类别	项目	单价	计算单位	合计（万元）	累计（万元）
管网	室内外中水	18元/m2	100 000m2	180	180
设备	处理设备(含控制)	42万元		42	44
	加压设备(含控制)	2万元		2
构筑物	调节池	1 000元/m3	60m3	6	26
	中水池	1 000元/m3	40m3	4
	设备用房	1 000元/m2	160m2	16
总投资(万元)		250	增加投资(元/m2)		25
注：①管网是指回用所增加的管道系统；? ②表中面积均指建筑面积。

表4　　运行费用分析(方案二 )　　元/m³?

管网折旧费	设备折旧费	处理费	电费	人工费及其他	总计
0.72	0.35	1.0	0.20	0.36	2.63

3　经MBR处理后回用

3.1 特点
        其特点是：
　　a.属新型处理工艺，污泥产量极小且采用PLC自控，操作方便但设备投资多；
　　b.膜的更新将增加运行费用；?
　　c.以生活污水(含粪便)作为水源，无需粪、污分流，减少了管网的初投资；
　　d.原水的时、季流量变化较小，水源充足；?    e.出水水质好，除满足冲厕和绿化的要求外，也能用于洗车。
3.2　水量平衡
　　 第三种方案的水量平衡
3.3　设备技术参数
　　设计处理能力Q_设=180m³/d；
　　调节池容积V_调=72m³(设计值采用70m3)；?
　　中水池容积V_中=45m³；?
　　中水供水泵Q_泵=2.5Q中/24=14.8m³/h；H=392～441kPa，N=4kW。
3.4　经济分析
　　采用第三种方案的初投资计算及运行费用分析分别见表5、6。

 

表5　　初投资计算结果方案三

类别	项目	单价	计算单位	合计(万元)	累计(万元)
管网	室内外中水	18元/m2	100 000m2	180	180
设备	处理设备(含控制)	74万元		74	76
	加压设备(含控制)	2万元		2
构筑物	调节池	1 000元/m3	70m3	7	19
	中水池	1 000元/m3	45m3	4.5
	设备用房	1 000元/m2	75m2	7.5
总投资(万元)		275	增加投资(元/m2)		27.5
注：①管网是指回用所增加的管道系统；? ②表中面积均指建筑面积。

表6　运行费用分析　　(方案三)　　元/m³?

管网折旧费	设备折旧费	处理费	电费	人工费及其他	总计
0.69	0.59	1.05	0.20	0.14	2.67

4　结语

　　通过对3种处理方法的初投资和运行费用的比较可以看出，传统的污水处理回用方法(粪、污分流)虽然设备费和处理费均较低，可分流排水增加的管网费用却使初投资大大提高，由此产生的高额运行折旧成本使该流程所具备的处理费用低的优势完全丧失，因此不适合在居住区中水处理中采用。?
　　同是对生活污水的处理，传统的三级处理法虽然比MBR法的初投资和运行费用都低，但优势并不明显，而MBR提供的优质中水从用户心理上更易被接受，且能延长中水供水设备、管网和器具的使用寿命，再者优质中水用于洗车所产生的经济效益也不容忽视。随着膜生产技术的发展、膜组件价格的降低，MBR的投资费用及运行费用也会降低，这在日本已得到证实。因此从发展的眼光看，占地小、不污染环境、高度自控、运行可靠的MBR法应是居住区中水回用工艺的首选。