绿色生态小区中水、雨水回用设计方案研究
近年来，随着水资源的匮乏和人们对绿色生态住宅小区的要求，迫切需要在小区内兴建中水工程，即中水处理站的设计。因自来水的价格不断攀升，中水回用已逐渐地显示出它的经济、环保和社会价值，受到越来越多的人关注。
一、中水回用设计
1.处理方案的论证。中水回用的处理技术按其机理可分为生物化学法、物理化学法和膜-生物反应器技术。其中，生物化学法水量负荷变化适应性小、间断运行适应较差、产生臭气味多、污泥量多、装置密封性差、运行管理较复杂。物理化学法对溶解性有机物去除能力较差、动力消耗较大、基建投资较大、水量负荷变化适应能力较大、间断运行适应能力一般、产生臭气味较多。而膜－生物反应器工艺则通过膜分离技术大大提高了生物反应器的处理效率，具有生化效率高、水量负荷变化适应性好、出水水质好且稳定、占地面积小、排泥周期长、装置密封性好、易实现自动控制等优点。
经工艺比较，采用先进的膜生物反应器工艺，处理后的水可符合建筑中水回用标准、杂用水水质标准、景观环境用水水质标准。
2.膜生物反应处理工艺。本设计所采用的中水处理工艺如下：小区生活污水→化粪池→中格栅→调节池→隔油池→细格栅→污水提升泵→膜生物反应器→接触反应池臭氧消毒→中水回用。
第一，化粪池。每栋楼的污水排出口处设有化粪池，作为中水处理的预处理设施，可使含有较多固体悬浮物质的水不致堵塞原水收集管道，亦为后续处理的各个环节提供方便。根据小区污水的特点，其停留时间取12h。
第二，格栅。本中水工程采用的格栅取中、细两种格栅各一台，为XF型旋转式固液分离机，其间隙宽度较小，用于截留废水中较大的悬浮物与漂浮物，从而防止水泵、排水管以及处理设备堵塞。中格栅安在调节池前，细格栅安在污水提升泵前。
第三，调节池。调节池容积为473.6m3。因洗涤用水中含有部分食用油，在调节池内设有隔油部分，以保护后续设备，一般用浮子撇油器或集油管。调节池内还设有预曝气管，利用鼓风机向池内通气，这样，不仅可以降解部分有机物，而且还可以起到均化水质的作用。
第四，隔油池。生活污水中含有矿物油、植物油和动物油，本设计采用重力法去除污水中比水轻的油脂，取隔油池的容积为144m3。
第五，泵房。泵房中设有污水提升泵和污泥泵。污水提升泵将调节池内的水抽到膜生物反应器中，由于洗浴废水中含有较多的毛发纤维，仅有格栅时有毛发通过，对泵及膜生物反应器均不利，因此在每台水泵吸水管前需设置毛发过滤器。其过滤网的有效过水面积应为连接管截面面积的2.0倍，过滤网的孔径为3mm。污水提升泵选用4PWA型两台（一用一备）。污泥经重力浓缩后粘度较高，可选用EH1500型单螺杆泵两台（一用一备）。采用浓缩池39.5m3以及DY-3000型带式压滤机两台（一用一备），以便浓缩脱水去除污泥。
第六，膜生物反应器。膜生物反应器（简称MBR）是将生物处理技术和膜分离技术相结合而形成的一种处理装置。体系中膜的作用相当于常规活性污泥工艺中的二沉池，用以将活性污泥和已经净化的水分开。污泥送回反应器中，增加反应器的污泥浓度，提高难降解物的去除率，还可将有机物和高价盐截流，增加它们在反应器中的停留时间，通过活性污泥的降解和吸附作用，进一步将其脱除。因此，它非常适合可生物降解有机物含量高的建筑中水及其它中水原水的处理。本设计采用3.0m×4.5m×3.5m膜生物反应器，采用中孔纤维膜SUR型、膜组件为24组。直接浸入到反应池中，膜组件位于生化池内可以保留足够的空间保持水流的运动。
膜生物反应器下方有曝气装置，不但为生化反应提供氧气，而且提供上升气流以冲刷膜丝，可以有效地防止膜污染。膜可采用化学方法清洗。鼓风机将空气送到反应池，使活性污泥微生物与污水充分接触氧化，氧化污水中能被微生物分解的有机物，而不能被微生物反应的有机物和无机物及活性污泥、悬浮物、各类胶体、大部分细菌，则被膜生物反应器中的膜分离，净化后的清水经过膜流入接触反应池。本设计选用SLR系列罗茨鼓风机两台（一用一备）。
第七，接触反应池。本设计采用接触反应池进行臭氧消毒，选用XY-151型臭氧发生器两台（一用一备）。制造时可就地取材，当地的空气经干燥后进入臭氧发生器。与其他消毒剂相比，臭氧是一种强氧化剂，能氧化污水中多种有机物和无机物，不使处理后的水产生臭味。
第八，中水池。中水池设计容积为395m3，用于存贮处理构筑物处理后的水，调解中水用水量及水质以便于后续利用。池中设有自来水的应急补水管，当中水回用量不足、系统处于缺水报警水位时，起到及时补水的作用。
第九，中水站。中水处理站的位置根据建筑总体规划、中水原水的产生、中水用水的位置、环境卫生和管理维护要求等因素确定。本小区中水处理站按规划要求独立设在小区常年主导风向的下风向，采取地下式，各处理构筑物及处理设备布置合理、紧凑，满足构筑物施工、安装设备、运行调试、管道敷设及维护管理的要求，并留有发展余地，还考虑到最大设备的进出问题。中水处理站的中水池设有能直接排放的超越管，以便闲置时检修。各种管道和阀门应有明显的区分标志，以免误开、误用。
第十，管网计算。通过对小区管网的水力计算比较，确定了管道的最不利点，计算出中水站的管道入口处埋深为4.3m。
二、雨水回用设计
雨水回用设计也是一种节约水的有利途径，回用时可作为中水的部分水源。
1.雨水水质。雨水水质见下表。
2.处理流程的选择。雨水利用是开源节流的重要途径。技术经济分析显示，雨水渗透方案设计简单、便于实施、效益显著，雨水渗透利用是对传统雨水直接排放设计思想的变革。本文采用土壤渗滤为主的处理系统，应用土壤学、微生物学等基本原理，建立人工土壤生态系统，不但改善了天然土壤生态系统中的有机环境条件和生活条件，强化人工土壤生态系统的功能，而且提高了处理能力和效果。特别是把雨水收集、净化、回用三者结合起来，构成了一个处理与绿化相结合的生态系统，是一种低投资、节能、运行管理简单、适应性广的雨水处理技术。
3.雨水的处理工艺。本设计采用的雨水处理工艺如下：
雨水→暗渠→土壤滤池和雨水贮存池→雨水回用
屋面雨水经过雨水收集器净化后流入暗渠，绿地雨水可直接进入暗渠，道路雨水因污染严重弃流，其余的则进入暗渠，雨水经过暗渠后靠重力作用进入土壤滤池和雨水贮存池回用。本设计选用6m×5m×5m的土壤滤池和雨水贮存池合建式，经土壤滤池处理后的雨水进入下面的雨水贮存池，消毒后可回用。
土壤渗滤技术实质上是一种生物过滤。其核心是通过土壤―植被―微生物生态系统净化功能来完成物理化学以及生物学的净化过程。本设计中采用的天然土和人工配制土的渗滤对于水中主要污染物有明显去除净化作用，并表现出具有耐冲击负荷能力和良好的再生功能。说明土壤中的微生物群通过适应与驯化，对于水中的主要污染物有分解能力。
三、结论
本次设计采用MBR技术处理小区中水、土壤滤池处理雨水，处理后水质可符合国家相关标准。MBR工艺合理、操作简单、管理方便、出水水质好，且省去初沉池和污泥浓缩池，大大节省了占地面积和处理时间，在经济效益上占有很大的优势。屋面雨水通过雨水收集器、绿地雨水一同汇入道路暗渠，流入土壤滤池进行过滤回用。关于小区中水、雨水回用的技术及设计大大减缓了缺水情况，符合人们对绿色生态小区的追求，值得在全国推广。