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在城市住宅小区采用源分离污水系统与传统污水系统的对比案例

2015-07-01来源:微信正环能源
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在城市住宅小区采用源分离污水系统与传统污水系统的对比案例

1.     前言

随着环境保护工作及可持续发展要求不断推进,生态排水(Eco-sanitation)工程日益受到国内外关注。城镇污水问题,用传统污水系统或用源分离污水系统来解决,各自呈现什么样的效果,我们想通过解剖一个建筑小区实例,来分别说明。从而探索源分离污水系统的应用前景。

2.     两种系统的组成及使用情况分析

•传统污水系统:

生活中所产生的各种污、废水都通过同一套重力排水管道收集和输送到室外,经化粪池,然后再排到小区污水处理站,经处理达标后排放;或通过化粪池后,排入市政下水道,经市政污水处理厂集中处理,无害化后排放水体。从污水中分离出的污泥,经消化脱水,作填埋处理,部分可作农肥。

•源分离污水系统:

由真空排水系统和杂排水系统两部分组成。

(1).真空排水系统:将粪、尿在源头就与其他废水分开,通过真空节水便器收集,经过一整套室内、外真空排水管道,在负压作用下,被输送到小区的负压中心站,在这里用排污泵压送至粪便污水处理设备,制成农肥回用。分离出的少量污水,排入杂排水系统。

(2).杂排水系统:粪尿分离出去后的废水,污染程度已大幅降低,用一整套与传统污水系统相同的重力排水管道,不需要通过化粪池,直接排往小区人工潜流湿地(包括格栅、沉砂池等预处理)处理,处理达标后就地用于小区景观、浇洒、洗车等。就地消化和利用,节省了后续输送管道投入及输送成本,不污染环境。

传统污水系统,其用水模式是用大量可饮用的清洁水冲洗便器和输送粪便及其他废弃物;居民生活中产生的,量相对较少的排泄物,和其他大量的废水混合、稀释后,通过足够长的排水管汇集到城市下游,再用大量能耗提升、处理达标后排放,使排泄物中所含有机营养物质不能回用于农田,土壤得不到有机肥滋养而退化。这样的运作方式,面临淡水资源危机加剧,严格保护环境和实施可出续发展战略要求的现实,不能不对这种模式提出质疑。寻求更好的解决方案。

源分离污水系统,是在生态上和经济上都体现可持续发展的污水管理模式和系统,将污水收集、输送、处理系统纳入生态圈和循环经济方向发展。经济、节能、环保地处理粪尿,使有机营养物质能安全地回用,呈闭合循环;合理用水,污水处理后安全地就地利用或补给,也形成一闭循环,从而实现其发展的可持续性。

3.     研究区域(样本)的选择

本研究选用的样本是位于北京紧靠通县西站货场的恒通新城小区。该小区,由低层A区和高层B区两部分,中间设绿化带和水池,占地面积43400m2,池塘面积11854m2,两区各有独立的重力流排水系统。本研究针对B区进行。区内有同型高层住宅6栋,28层;每栋325户,975人。设有便器440只。故B区全区共1950户,5850人,便器2640只,每人日排水定额120升,日排水量702立方米。

该小区的传统污水系统设计,已由设计院完成,包括室内、外排水管道系统和小区污水处理站。作为对比,我们根据同样的建筑和小区规划设计图,做出源分离污水系统的设计,包括室内、外真空排水管道系统(含负压中心站)。粪尿污水处理与回收利用设备,杂排水处理与回收利用设备。在此基础上,对两种系统的建设费用、运行费用、效益等方面作对比,研讨源分离污水系统的运用前景,并提出相应的建议。

设计对比表明,两种系统的差别在于:

A.传统系统只用一套重力流排水管道(包括室内、室外)收集室内全部污、废水出户,进化粪池经沉淀分离后,污水由室外排水管输送至污水处理站。

B.源分离系统是将粪尿污水和其他废水(杂排水)单独收集,各成系统。

①.粪尿污水:用真空排水管道(包括室内、外)收集并输送到负压中心站,再泵送处理回收利用。这套系统,从便器开始,要改用DN40的U-PVC管,立管及埋地横管用DN75,出户管用DN100,接入室外真空排水管至负压中心站。整个B区的粪尿污水量为21立方米/天。COD 7867mg/l;TN 2684mg/l;TP 510mg/l(详见附件)。

②.杂排水:粪尿分离出去后的其他废水,用重力流排水管道收集出户,汇入室外排水管,输往人工潜流湿地处理后回用。对比起来,从室内看,管道系统与传统的差别就是取消了便器,整个排水管道的布局轴向都不变。有改变的地方是:(a).大便器与排水横管相连接用的弯头、三通取消;(b).从大便器接入立管的横向连接管道和管件(弯头、三通)直径从DN100减小为DN50。从室外看,杂排水的污染负荷已大幅降低,废水不需再经化粪池,可直接排往处理场(人工潜流湿地),从而不但可省去所有化粪池,还可省去因要进出化粪池而绕流的DN300管道567m,检查井30座。B区杂排水总量514立方米/天;水质COD234mg/l;TN3.6mg/l;TP2.4mg/l。

源分离系统的杂排水管道系统,不接纳便器,下游横管和管件,只能用DN50,其它都不变。按此,可统计出可减少的及可由DN100减至DN50的管道和管件数。

每个卫生间排水横管,在采用源分离后的杂排水系统与原重力排水系统的差别

U-PVC排水塑料管,DN100  99.97元/m;DN75  58.47元/m;DN50  36.79元/m.。差价为:99.97-36.79=63.18元/m     63.18元/m×618m=39045.24元。

D座全楼源分离后的杂排水管道系统可以比传统排水管道系统减少的建设费用为:39045.24+3920.40+5720+3540.32+12060=64285.96元,全B区共280924.32元。

真空排水系统(室内、外真空排水管道系统+负压中心站)建设费用:680678.48元

D座卫生间要安装的横排水管DN40,共618m,造价618×24.51=15147.18元。

DN75立管长度1219.2m;横管83.6m。共计:1302.8m,造价:1302.8×42.34=55160.55元。

DN100出户管长度33.0m,造价:33.0×76.84=2535.72元

管件8525.48元。 全座合计:81368.93元  全B区6做共计488213.58元

B区室外真空排水管DN100,全长42250m,单价76.84元/m,合计32464.90元。

2.     两种系统建设费用和运行费用的比较。

本项目研究过程中因故未能获得传统排水管道系统(室内外)的工程概算,不能用两系统的工程概算表做对比,故以传统排水管道系统的建设费用和运行费用为基准,分比为设为A和B,根据源分离系统设计,真空排水管道系统,是为分离粪尿污水而专设的独立系统,按定额计算的投资为680678.48元。源分离后的杂排水管道系统,则是与传统排水管道系统对照,从A值中减去可省去的工程量相应的造价得出(A—865711.19元)。这样,A虽未知,也可获得可靠的对比结果。至于运行费,源分离后,杂排水水量和污染负荷比混合污水小,运行费理应较传统系统低。此处取相等值是安全的。

此处加各项取费说明,并列出计算结果。

根据上列对比,归纳讨论如下:

⑴先搁置普通便器与真空便器的价格差,就排水管道系统而言,源分离要两套,一套真空排粪尿污水,一套重力杂排水。但与传统系统的一套相比,非但不增加投资,反而更省。这是因为实现源分离后,可以省去567m的DN300的排水管和10座化粪池,还有一部分室内排水管道等,节约潜力大。

⑵污水处理方面,两种系统的建设费用持平,运行费用则源分离系统较传统系统要高。此项差值为[(B+300940)-(B+180467.76)]=120472.24元/年,只是源分离系统年收益的20%抵扣掉这项支出,源分离系统尚有净收益452231.76元。

⑶用此项净收益来平衡普通便器与真空便器的价差,若设800元/只,4.5年可找平,将来价差要是能控制在500元/只,则2.5年可找平。应该说本小区是一个高层住宅小区,平均每只便器服务的人数少,对公共建筑如学校、办公楼、集体宿舍,同样的服务人数,设置的便器数目减少,可能更有利。

4.     生态效益与技术管理

⑴源分离污水系统实现水资源和营养物质两个闭合循环,防止污染,促进可持续发展。营养物质(N、P、K)含量高而水量少的粪尿污水与其他废水(杂排水)从源头分离开,单独收集、输送和处理,产物就是农肥,返回土壤,不再排入水体造成污染,成为水体富营养化等环境灾害的根源。同时有机农肥不但促进作物增产,还防止土壤板结。

冲厕以外的杂排水,粪尿已分离出去,污染程度大幅度降低,采用自然、经济、节能的人工潜流湿地处理后,出水可用作绿化、浇洒、洗车、景观水体补给等,就地消化,实现零排放。

⑵节水节能。真空节水便器使用的水耗是普通便器的1/10,住宅的用水标准按120升/人·日计,冲厕水占30%,则全小区年节水7万m3,潜力和效益都是可观的。

⑶源分离真空排水系统靠真空作为排水驱动力,将粪尿污水通过真空管道抽吸到负压中心站的污水收集罐,然后再泵送处理,并非是一个技术复杂的系统,通过专业的设计、施工和操作运行,真空排水系统完全可以做到与传统的供排水系统一样可靠。

⑷源分离使用的真空节水便器,冲洗水量小,约为1.2升/次,与普通便器的6~10升/次相比,用户怕用水太少,冲洗不干净,并容易造成管道堵塞。实际上真空节水便器冲洗水在真空作用下,相当于有2~6m水柱的压力在驱动,将粪尿污水推向出口,进入真空管道,冲刷作用和管道中的混合剪切作用都很剧烈,堵塞频率远低于普通便器。我公司所跟踪的公厕共12个便器,每天使用约1000人次,一年多便器出现2次堵塞,一次是女用卫生巾,一次是烟盒。粪便和卫生纸被抽吸和混合剪切作用后,已经破碎,流动性好。真空排水管道中尚未出现堵塞。

⑸真空排水实际是有压流动(承负压),故管路的走向布置比重力排水方便,受地形限制少,不论平坦、上坡、下坡地区,都可以考虑。

⑹真空便器的噪音大,要认真采取措施降低,否则用户不选择安装。

⑺整个真空系统密封性要求高,施工安装要求更为严格。U-PVC还要特别注意防火。

5.     前景分析:

⑴源分离生态排水所需要的技术手段是成熟的,真空排水在重力排水受限制的地区一直在使用。本研究项目所采用的真空节水便器和真空排水系统能够实现节水和高浓度粪尿的管道输送。设计和施工都可以做到与传统的供排水系统一样可靠。源分离后粪尿的处理、回收利用,杂排水处理设计的单元操作都在各种污水、污泥和垃圾处理中,有广泛的应用基础。需要的是在满足小区污染防治的要求条件下,在组合方式上的创新。所以在小区采用源分离污水系统技术方面不是障碍。

⑵小区采用这种规模较小的污水控制策略,实现粪尿源头分离,就地处理,回收,资源化利用。杂排水采用经济、节能的使用技术,就地处理回收利用,实现水资源和有机营养物质的闭合循环,控制了污染,促进了生态平衡,符合可持续发展战略要求。

⑶经济上通过两种系统的对比表明,建设费用两者持平,源分离系统并不因为要两套排水管道系统而要更多投资。年运行费用源分离系统较高,从收益中抵扣掉后,每年净收益约50万元,用来平衡普通便器和真空节水便器间的价差,可在2.5~4.5年内找平。

⑷本小区杂排水处理采用占地面积较大的人工潜流湿地,这是规划中有这块土地可用。对于地价很高的地区,可能不允许这样使用。这种情况下要寻求同样经济、节能和等效的技术来替代。


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[责任编辑:cuiyongxin] 标签: 环境 保护 污染

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