建筑中水设计标准 [附条文说明] GB50336-2018 建标库

6.2  处理设施

6.2.1  本条强调生活污水作为中水原水应经过化粪池处理。当以生活污水作为中水原水时,化粪池可以看作是中水处理的前处理设施。为使含有较多的固体悬浮物质的水不致堵塞原水收集管道,并把它们带入中水处理系统,仍需利用原有或新建化粪池。

6.2.2  《室外排水设计规范》GB50014-2006(2016年版)中规定:人工清除格栅,格栅条间空隙宽度为25mm~40mm,机械清除时为16mm~25mm。建筑中水采用的格栅与污水处理厂用的格栅不同,建筑中水一般只采用中、细两种格栅,并且将空隙宽度改小,本标准取中格栅10mm~20mm,细格栅2.5mm。当以生活污水为中水原水时,一般应设计中、细两道格栅;当以杂排水为中水原水时,由于原水中所含的固形颗粒物较小,可只采用一道格栅。工程中多采用不锈钢机械格栅。

6.2.3  洗浴排水中含有较多的毛发纤维,在一些中水工程的调试中发现,仅设有格栅时会有毛发穿过,进入后续处理设施。考虑到设备运行的安全性,因此规定在水泵吸水管上设置毛发聚集器。

6.2.4  调节池内设置预曝气管,不仅可以防止污水在贮存时腐化发臭,池内不产生沉淀,还对后面的生物处理有利。这里特别强调调节池应设置溢水管,它是确保系统能够安全运行的措施。

6.2.5  一般中、小型污水处理站,设置调节池后而不再设初次沉淀池。较大的污水处理厂则设置一级泵站、沉砂池和初次沉淀池。

6.2.6  采用斜板(管)沉淀池或竖流式沉淀池的目的是为了提高固液分离效率,减少占地。

6.2.7  本条对沉淀池相关参数提出要求。

    1  斜板(管)沉淀池设计数据系参照《室外排水设计规范》(GB50014-2006(2016年版)并考虑建筑内部地下室的通常高度而确定的;

    2  《室外排水设计规范》GB50014-2006(2016年版)中规定,活性污泥法处理后的沉淀池表面水力负荷为1m3/(m2·h)~1.5m3/(m2·h),为保证出水水质并方便设计取值,本条取低限数值,并有一定的取值范围;

    3  采用静水压力排泥时,在保证排泥管静水头的情况下,小型沉淀池的排泥管管径可适当减小;

    4  强调沉淀池应设置出水堰,以保证沉淀池中的水流稳定。

6.2.8  本条对采用接触氧化处理工艺时提出具体要求。

    1  中水出水水质标准较一般污水处理厂二级出水要严,所以必须保证生化处理设备有足够的停留时间。根据国内中水处理实践经验,如处理洗浴污水,接触氧化池的设计停留时间为2h以上,处理生活污水,停留时间都在3h以上。

    2  本条规定的设计数值系根据国内中水处理实践经验而确定的。

    3  接触氧化池曝气量按所需去除的BOD负荷计算,即进出水BOD的差值。

6.2.9  曝气生物滤池的主要设计参数,宜根据试验资料确定,无试验资料时,可采用经验数据或按表20规定取值。

表20  曝气生物滤池处理城镇污水主要设计参数

    (1)生物滤池宜采用气-水联合反冲洗,依次按气洗、气-水联合洗、清水漂洗进行。气洗时间宜为3min~5min;气-水联合冲洗时间宜为4min~6min;单独水漂洗时间宜为8min~10min。空气冲洗强度宜为12L/(m2·s)~16L/(m2·s);水洗强度宜为4L/(m2·s)~6L/(m2·s)。

    (2)曝气生物滤池宜采用球形轻质多孔陶粒滤料。陶粒滤料的平均粒径的选择宜根据进、出水水质和滤池功能确定。硝化、碳氧化滤池宜为3mm~5mm或4mm~6mm,前置反硝化滤池宜为4mm~6mm或6mm~9mm。

    (3)滤料填装高度宜结合占地面积、处理负荷、风机选型和滤层阻力等因素综合考虑确定,陶粒滤料宜为2.5m~4.5m。

    (4)曝气系统宜采用氧转移效率高、安装方便、不宜堵塞、可冲洗、运行稳定的单孔膜空气扩散器。单孔膜空气扩散器布置密度应根据需氧量要求通过计算确定。单个曝气器设计额定通气量宜为0.2m3/h~0.3m3/h,每平方米滤池截面积的曝气器布置数量不宜少于36个。

    (5)安装在滤板上的滤头布置密度,硝化、碳氧化滤池不宜小于36个/m2,反硝化生物滤池不宜小于49个/m2

    (6)承托层宜选用天然鹅卵石,填装时宜自下而上按级配从大到小设置。一般按两级设置,下层第一级平均粒径宜为16mm~32mm,高度不宜低于200mm;上层第二级平均粒径宜为8mm~16mm,高度不宜低于100mm。

6.2.10  周期循环活性污泥法(CASS)处理工艺是序批式活性污泥法(SBR)工艺的变形工艺,其主要设计参数宜根据试验资料确定,无试验资料时,可采用经验数据或按下列规定取值:

    1  处理生活污水并仅要求脱氮时,反应池一般分为缺氧生物选择区和好氧区两个反应区,反应池总水力停留时间宜为15h~30h,其中缺氧区有效容积占反应池总有效容积的比例宜为20%,反应池内好氧区混合液回流至缺氧区,回流比不宜小于20%,反应池有机物污泥负荷宜为0.04kgBOD5/(kgMLSS·d)~0.13kgBOD5/(kgMLSS·d),总氮污泥负荷宜小于0.05kgTN/(kgMLSS·d),污泥浓度宜为3g/L~5g/L,充水比宜为0.30~0.35。

    2  处理生活污水并要求脱氮除磷时,反应池一般分为厌氧生物选择区、缺氧区和好氧区三个反应区,反应池总水力停留时间宜为20h~30h,其中厌氧生物选择区有效容积占反应池总有效容积的比例宜为5%~10%,缺氧区有效容积占反应池总有效容积的比例宜为20%,反应池内好氧区混合液回流至厌氧生物选择区,回流比不宜小于20%,反应池有机物污泥负荷宜为0.07kgBOD5/(kgMLSS·d)~0.15kgBOD5/(kgMLSS·d),总氮污泥负荷宜小于0.06kgTN/(kgMLSS·d),污泥浓度宜为2.5g/L~4.5g/L,充水比宜为0.30~0.35。

    3  运行周期宜为4h~8h,其中沉淀时间宜为1h,排水时间宜为1.0h~1.5h。

    4  排水设备宜采用滗水器,包括旋转式滗水器、虹吸式滗水器和无动力浮堰虹吸式滗水器等。滗水器性能应符合相应产品标准的规定。滗水器的堰口负荷宜为20L/(m·s)~35L/(m·s),最大上清液滗除速率宜取30mm/min。

6.2.11  关于流离生化处理工艺的规定:

    1  流离生化处理洗浴废水时,水力停留时间不应小于3h;处理生活污水时,应根据原水水质情况和出水水质要求确定水力停留时间,但不宜小于6h;根据实验研究及工程实践,流离生化池长度不宜小于9m;

    2  给出流离生化池曝气量计算依据;

    3  根据流离生化技术工艺特性及流离生化球的物理特性,规定流离生化池内流离生化球的安装高度不小于2.0m,且不大于5.0m。

6.2.12  关于膜生物反应器处理工艺的规定。

    1  对MBR处理工艺中的核心处理单元,即MBR生物反应池(MBR池)的水力停留时间进行了限定。考虑到建筑中水处理工程原水水质具有一定的波动性,处理盥洗排水和(或)雨水时,MBR池水力停留时间可取为2h;处理洗浴排水或包括洗浴排水在内的优质杂排水时,可取为4h;处理杂排水时,可取为6h;处理生活排水时,可取为8h。

    2  给出MBR池容积负荷、污泥负荷、污泥浓度的建议取值范围。

    3  关于如何确定膜分离装置数量的规定。膜分离装置通常以其内部集成的全部膜组件的总有效膜面积来确定其规格,工程所需膜分离装置的数量可由下式计算:

    式中:Nm——工程所需膜分离装置的数量(套);

          Qh——处理系统设计处理能力(m3/h);

          Sm——单套膜分离装置有效膜面积(m2);

          J——设计膜通量[L/(m2·h)];

          m——膜面积富余系数(%),一般取5%~10%。

    膜通量是指膜分离装置在单位时间内、单位膜面积上的渗透液净产量(应扣除膜分离装置停歇时间和反洗水量)。膜通量是表征膜分离装置产水能力的重要技术指标,膜通量设计值的选取对于MBR工程造价以及膜分离装置实际产水流量的稳定性和膜清洗频率均具有重要影响。设计膜通量的取值较高,可以节省工程造价,但有可能加大膜清洗尤其是膜化学清洗的频率,缩短膜组件的实际使用寿命;设计膜通量的取值较低,可以延长膜清洗尤其是膜化学清洗的周期,适当延长膜组件的实际使用寿命,但工程造价却有所提高。

    目前市场上的膜分离装置有各种形式和规格,不同膜制造商的产品在膜材质以及膜元件、膜组件和膜分离装置结构等方面可能均不尽相同,选用时要求设计人员应对设备选型及其设计膜通量的选取进行认真论证,以达到最佳的工程效果。设计人员应仔细校核膜制造商提供的技术资料,尤其是对于膜制造商建议的膜通量取值范围应核实其适用条件,立足于工程的实际情况,并尽量参考同类或者类似实际工程的有关运行数据,最终确定设计膜通量的合理取值。

    根据以往的MBR实际工程经验总结和市场上主要膜制造商的产品性能评估,建议中空纤维膜或平板膜的设计膜通量不宜超过30L/(m2·h),管式膜的设计膜通量不宜超过50L/(m2·h)。

    4  膜清洗装置是维护膜分离装置,使其过滤性能保持良好状态的必要配套设备。膜清洗方式包括物理清洗和化学清洗两种类型。物理清洗包括空气擦洗、水力清洗(有正洗和反洗)和气水联合清洗等。膜分离装置在产品设计时一般均集成了物理清洗措施和相关部件,因此本条所述膜清洗装置通常主要履行化学清洗功能。化学清洗包括反向化学清洗(维护性清洗)和浸泡化学清洗(恢复性清洗),为了更好地维持膜分离装置的过滤性能,建议膜清洗装置同时具备对膜组件实施反向化学清洗和浸泡化学清洗的功能。

    物理清洗和反向化学清洗通常情况下均可以在线执行,既可由人工完成,也可由自动控制系统程控完成,清洗过程中不需要将膜组件从膜分离装置中或者将整个膜分离装置从系统中拆卸下来。内置式膜分离装置在浸泡化学清洗过程中则需要将膜分离装置从生物反应池中吊出,以对其实施离线清洗。考虑到建筑中水处理工程通常缺乏专业的运行维护人员,建议选用可以全部实现在线清洗的膜分离装置,以减轻膜清洗过程的劳动强度,并更好地维持膜分离装置的过滤性能。

    膜清洗装置在对膜分离装置执行反向化学清洗时通常不产生需要外排的废液,但执行浸泡化学清洗时将产生一定量的废液。膜清洗药剂的消耗量和废液的产生量与膜分离装置和膜清洗装置的选型设计有关,考虑到膜清洗药剂通常是具有一定氧化性或腐蚀性的化学品,建议膜清洗装置应尽量减少化学清洗过程中对膜清洗药剂的消耗量,并应对清洗后形成的废液进行妥善处置,处置后的废液可以排入调节池(箱)与污水一起进行处理。

    另外,为保证膜生物反应器的处理效果,选用该工艺时,还应注意以下因素:

    1  当中水用于城市杂用水或其他无总氮、总磷控制要求的用途时,中水处理系统要去除的目标污染物主要是悬浮物、碳源污染物和氨氮等,此时采用好氧膜生物反应器工艺就可以确保出水水质稳定达标;当中水用于景观环境用水或其他有总氮、总磷控制要求的用途时,中水处理系统要去除的目标污染物除了悬浮物、碳源污染物和氨氮之外,还包括总氮、总磷,此时可采用缺氧/好氧(A/O)膜生物反应器或厌氧/缺氧/好氧(A2/O)膜生物反应器工艺。由于MBR是生物处理工艺和膜分离技术的有机结合,因此,各种生物营养物去除工艺(BNR)均可以应用于MBR系统。

    考虑到生物除磷工艺难以稳定将出水总磷控制在0.5mg/L以下的水平,需要设有化学除磷装置以强化除磷效果。

    有关MBR系统生物处理工艺和化学除磷的设计可按《室外排水设计规范》GB50014-2006(2016年版)和专业从事MBR技术研究及应用的企业的工程经验进行。

    2  根据膜分离装置与生物反应池的位置关系,膜生物反应器分为内置式和外置式两种基本构型。内置式膜生物反应器将膜分离装置浸没安装于生物反应池内,当需要对膜分离装置进行浸泡化学清洗或者检修时,必须要将膜分离装置从生物反应池中吊出,因此中水处理站内宜设置起吊设施,以便于膜分离装置的维护管理。

    3  膜分离装置由若干膜组件及其配套部件(如固定支架、产水收集管路等)所组成,膜组件是由一定数量的膜元件以某种形式组装成的膜分离器件,膜元件有平板膜、中空纤维膜、管式膜等几种基本类型,由于膜元件种类以及膜组件规格、数量的不同,导致实际工程中应用的膜分离装置在膜面积、产水能力、外形尺寸、接口、安装要求等技术条件方面往往存在较大的差异,设计时应根据膜制造商提供的技术资料进行合理选型。

    由于工程实际运行过程中有可能需要将膜组件从膜分离装置内部拆卸下来,以及对膜组件进行适当的清洗,因此要求膜分离装置的设计应充分考虑便于膜组件的安装、拆卸和清洗,并宜实现单支(片)膜组件可以相互独立地进行检修和更换,以减轻膜分离装置检修的劳动强度,并保护膜组件在拆装过程中免受机械损伤。

    相比于平板膜和管式膜,中空纤维膜组件比表面积大、装填密度高、材料利用率高,在占地、能耗和性能价格比方面更具有优势,但中空纤维膜组件容易出现端部积泥现象并导致膜污染快速发展,因此要求采用中空纤维膜组件的膜分离装置宜具有抑制膜组件端部积泥的有效措施。

6.2.14  除本标准列举的工艺外,中水处理还可采用其他一些处理方法,本条规定主要是为了不限制其他处理工艺在中水处理中的应用。

6.2.15  机械过滤可采用过滤器或过滤池。滤料除采用无烟煤和石英砂外,也可采用轻质滤科及其他新型滤料。过滤器(池)可按下列要求设计:

    进水浊度宜小于20度。当采用无烟煤和石英砂作滤料时,过滤器(池)过滤速度宜采用8m/h~10m/h;当采用其他新型滤料时,滤器(池)的过滤速度应根据实验数据确定。

6.2.16  中水处理组合装置,包括各厂家生产的中水处理成套设备、定型装置等,选用时要求设计人员应认真校核其工艺参数、适用范围、设备质量等,以保证用户使用要求。

6.2.17  强制性条文。中水是由各种排水经处理后,达到规定的水质标准,并在一定范围内使用的非饮用水,中水的卫生指标是保障中水安全使用的重要指标,而消毒则是保障中水卫生指标的重要环节,因此,中水处理必须设有消毒设施,并作为强制性要求。在进行中水工程设计时,处理单元中必须设置消毒设施。

6.2.18  液氯作为消毒剂,由于其价格低廉,在城镇自来水厂、污水处理厂、医院污水处理站等被广泛使用。出于安全考虑,对于建在建筑物内部的小型中水处理站,采用液氯消毒隐患较多,故不推荐使用,此次修订将液氯消毒删除。

    在已建成的一些中水处理站,次氯酸钠和二氧化氯作为消毒剂应用较多。在一些城市,次氯酸钠成品溶液购置较为方便,将其与计量泵配合使用,具有占地少、投加计量准确、使用安全等优点。

6.2.19  对于较大规模的中水处理站,当运行中有污泥产生时,应按《室外排水设计规范》GB50014-2006(2016年版)中的有关内容进行设计。