潍坊市市政工程设计研究院有限公司山东潍坊261061
摘要：通过实施案例设计介绍了一种可实现污水处理的可持续发展和污水处理资源化的污水处理方法。
关键词：雨水；生活污水；中水回用
潍坊市位于山东东部，南依沂山，北临渤海，东连青岛，西接淄博、东营，总面积15859平方公里其中市区及近郊面积650平方公里，全市总人口927.7万人，是全国重要的蔬菜基地和山东省重要的工业基地，潍坊市水资源人均占有量为350m3，为全国人均占有量的六分之一，属极度缺水城市。根据潍坊市人民政府新闻办公室数据，潍坊市工厂用水的处理率达到96%，回用率已达到88%，城市生活污水处理率达到79%，回用率已达到4%，由此可见，工业用水的处理和回用率以较高，已取得较好的节水效果，城市生活污水处理率虽然较高，但是在回用方面却极低，大量可回用水资源被浪费。
因此，对潍坊市城市雨水和生活污水分类处理与中水回用的实施进行研究是当前迫切需要的，对于解决潍坊市水资源污染和浪费的有着重大的意义。下面介绍一种城市雨水与生活污水分类处理和回用设计方案。
对于城市和城镇的生活污水采取如下方案进行污水处理，城市和城镇内将生活污水和工业废水分开处理，根据城市规划将城市划分为多个小区，每个小区均设雨水和污水处理和中水回用站，乡镇也根据大小分为多个小区，每个小区设污水雨水和处理和中水回用站污水处理和中水回用站。
将雨水采用简单沉淀过滤后进行回用，洗浴和洗涤用水采用一般的中水处理工艺处理后回用，卫生排水采用厌氧发酵沼气技术处理后排放或用于浇灌，中水回用主要用于厕所冲洗、道路洒水、农田灌溉、绿化用水、消防用水。具体工艺如下：
首先在污水处理水源上进行分流，雨水、洗浴和洗涤用水、卫生排水（冲厕）的管道应分开，在处理时应分开处理。
雨水一般处理工艺，雨水→调节池→微絮凝→过滤→（消毒）→中水；
洗浴和洗涤用水一般处理工艺，洗浴和洗涤用水→格栅→毛发聚集器→调节池→微絮凝→过滤→消毒→中水；
卫生排水处理采用厌氧发酵沼气技术，系统的工艺流程图为：
卫生排水→沉砂池→沉淀发酵池→水压间→软性填料过滤池→PU泡膜过滤池→碳渣过滤池→出水。
雨水处理后可用于回灌地下、厕所冲洗、道路洒水、农田灌溉、绿化用水、消防用水及工业用水等。洗浴和洗涤排水处理后可用于厕所冲洗、道路洒水、农田灌溉、绿化用水、消防用水及工业用水等。卫生排水处理后主要用于农田灌溉、绿化用水。
1、案例说明
1.1设计方案
根据潍坊的实际情况，每个小区的划分由城市路网相邻的主干道分割成成的方块区域为一个小区，相邻主干道间距一般为500至800米，小区面积在25万平方至64万平方。
取东风街、福寿街、文化路、新华路分割成的小区为例，小区面积约50万平方，建筑面积约50万平方，其中公用建筑约13万平方，住宅面积约37万平方，公用建筑中小学约为0.8万平方，办公楼约为8万平方，沿街商业楼约为4.2万平方，住宅均约为多层住宅。
根据《建筑给水排水规范》（GB50015-2003）确定公用建筑总用水量，在校师生为1500人，根据规范每人每天用水定额为20L至40L，取30L每人每天，小学每天总用水量为45000L；办公楼以机关办公楼为主，办公楼使用面积一般占建筑面积的70%，根据了解和《党政机关办公用房建设标准》确定办公楼办公人约为5000人，根据规范每人每天用水定额为30L至50L，取40L每人每天；办公楼每天总用水量为200000L；沿街商业楼根据规范每平方用水定额为5L至8L；取6.5L每人每天，沿街商业楼每天总用水量为273000L。公用建筑每天总用水量518000L。
根据《室外给水设计规范》（GBJ13-86-2006）确定住宅总用水量，住宅总户数约为4100户，参照四川省《城镇生活污水净化沼气池设计规范》，每户按四口人计算，居民生活用水定额，如表3.1所示，潍坊市处于第二区，所选小区住宅室内都设有给排水卫生设备和淋浴设备，每人每天用水定额为100L至140L，取120L每人每天，住宅每天总用水量为1968000L。
根据上表确定住宅中洗浴和洗涤用水（含盥洗和洗衣）占78.8%，卫生排水（冲厕）占21.2%；办公楼中洗浴和洗涤用水占37%，卫生排水占63%；小学中洗浴和洗涤用水占37%，卫生排水占63%；沿街商业楼中洗浴和洗涤用水占95.4%，卫生排水占4.6%。
住宅每天总用水量为1968000L，其中洗浴和洗涤用水1550784L，卫生排水417216L。
小学每天总用水量为45000L，其中洗浴和洗涤用水16650L，卫生排水28350L。
办公楼每天总用水量为200000L，其中洗浴和洗涤用水74000L，卫生排水126000L。
沿街商业楼总用水量为273000L，其中洗浴和洗涤用水260442L，卫生排水12558L。
该小区每天总的用水量为1994000L。其中洗浴和洗涤用水1514180L，卫生排水479820L。
由上面数据可看出中水水源充足，可保证卫生排水用量在该小区中部设污水处理和中水回用站，将小区内雨水、洗浴和洗涤用水、卫生排水分成三个系统，每个系统敷设单独的管道，雨水一般处理工艺，雨水→格栅→沉砂池→（消毒）蓄水池→小区的雨水量：
根据《室外排水设计规范》GBJ14-87-2006中雨水量计算公式：
雨水量Q=qψF
根据《排水工程》附录3-2查得潍坊市设计暴雨强度q=4091.17（1+0.824lgP）/（t+16.7）0.87
重现期P为1年，集水时间t=10min
q=234.85L/s.ha
径流系数ψ=0.65（市区为0.5-0.8）
汇水面积F=50ha
雨水量Q=234.85×0.65×50=7632.63（L／s）；
由此可见，如果下雨时间为一小时，那么雨水量=27477468L，雨水量按13740m3考虑，。
沉淀池容积占调节池20%为2775m3，内壁尺寸为25.0×15.0×7.4m，总容积2775m3。
蓄水池有效容积为应为10920m3，有效水深4.7m，水力停留时间10h，内壁尺寸为40.0×35.0×7.8m，总容积10920m3。
雨水经简单的沉淀过滤后，排入蓄水池，蓄水池的作用储存雨水供中水不足时使用，或用于补充地下水（见《再生水地下调蓄利用与准则研究》何星海、马世豪《给水排水》2005第3期）。
洗浴和洗涤用水一般处理工艺，洗浴和洗涤用水→格栅→毛发聚集器→调节池→沉淀池→微絮凝中间水池→过滤→消毒→中水池→中水回用该小区每天洗浴和洗涤用水的用水量为1514.180m3，调节池结构尺寸占总用水量40%：地下砼结构，有效容积为应为620.1m3，有效水深4.7m，水力停留时间10h，内壁尺寸为13.0×9.0×5.3m，总容积620.1m3。调节池底面往集水坑放坡0.02。池内设液位控制器，顶部加盖封闭，设置检修人孔、爬梯、溢水管和排气管。
沉淀池容积占调节池20%为122.5m3，内壁尺寸为7.0×5.0×3.5m，总容积122.5m3。
中间水池容积占调节池11%为70m3，内壁尺寸为5.0×5.0×2.8m，总容积70m3。
消毒中水池有效容积为应为620.1m3，有效水深4.7m，水力停留时间10h，内壁尺寸为13.0×9.0×5.3m，总容积620.1m3。
用途：经过以上处理后，水中COD、BOD、SS、色、嗅均可达到回用水水质标准。为了进一步保证回用水细菌指标达标，还应加设消毒装置，以便完全满足回用要求。
中水池结构尺寸：地下砼结构，内壁尺寸为13.95×7.25×4.5m，停留时间7.0h，有效容积为350m3。
消毒采用紫外线灯消毒。
中水的蓄存和调节：各小区间设中水输水管道，用于小区间的中水调节，主管道管径按DN200PE管，接各小区管道管径为DN100PE管。
卫生排水处理采用厌氧发酵沼气技术，系统的工艺流程图为：
卫生排水→沉砂池→沉淀发酵池1→沉淀发酵池2→水压间→软性填料过滤池→PU泡膜过滤池→碳渣过滤池→出水。
沉淀发酵池1容积：沉淀发酵池2容积：三个过滤池容积=4：3：3
参照四川省《城镇生活污水净化沼气池设计规范》，四川省早在1986年就开始用沼气池进行生活污水处理。
城镇沼气池容积计算。
沼气池总容积设计公式：
V=（V1+V2+V3）K1-------------------------------------（1）
V——————总容积m3
V1—————污水容积m3
V2—————污泥容积m3
V3—————气室容积m3
K1—————容积保护系数取1.0～1.05
3.4.1.1污水容积计算公式：
V1＝natg---------------------------------------------（2）
n——使用城镇沼气池的总人数；
a——各类建筑物使用卫生器具的人数与总人数的百分比；
t——污水滞留期（天）；
“t”值的确定；取3天—4天，取3.5天。
已知该小区每天卫生排水479820L，
V1＝3.5×479820＝1679370L=1679.37m3
3.4.1.4污泥容积计算公式：
V2＝0.4nat1-----------------------------------------（3）
式中：
n和a按3.4.1.1取值。
α——每人每天污泥量，当粪便污水和其它生活污水合流时，α值为0.0006m3；当粪便污水单独排放时，α值为0.0003m3。
t1——残渣清淘周期（天），取730天～1095天，t值取913天。
n＝住宅人数16400＋办公人数5000+小学人数1500
同时系数按0.8计，因沿街商业人数不确定，总数不乘同时。
n＝22900人
V2＝0.4×22900×0.0003×913＝2508.9m3
3.4.1.5气室容计算公式
V3=（V1+V2）K2---------------------------------------（4）
式中：
K2——气箱容积系数（包括返水箱容积）按0.12～0.15取值，取0.135
V3=（1679.37+2508.9）×0.135=565.42m3
沼气池总容积V=（V1+V2+V3）K1=（1679.37+2508.9+565.42）×1.03=4896.3m3
因此小区沼气池总容积按4902m3设计，
沉砂池地下砼结构，有效容积为350m3，有效水深4.7m，水力停留时间3.5天，内壁尺寸为10.0×7.0×5.0m，总容积350m3。
沉淀发酵池1：地下砼结构，有效容积为1610m3，有效水深4.7m，水力停留时间3.5天，内壁尺寸为20.0×18.0×5.44m，总容积1960m3。
沉淀发酵池2：地下砼结构，有效容积为1026m3，有效水深4.7m，水力停留时间3.5天，内壁尺寸为18.0×10.0×5.70m，总容积1470m3。
水压间：地下砼结构，有效容积为440m3，有效水深4.7m，水力停留时间3.5天，内壁尺寸为10.0×8.80×5.0m，总容积1470m3。
软性填料过滤池：地下砼结构，有效容积为492m3，有效水深4.7m，水力停留时间3.5天，内壁尺寸为12.0×8.2×5.0m，总容积492m3。
PU泡膜过滤池：地下砼结构，有效容积为492m3，有效水深4.7m，水力停留时间3.5天，内壁尺寸为12.0×8.2×5.0m，总容积492m3。
碳渣过滤池：地下砼结构，有效容积为492m3，有效水深4.7m，水力停留时间3.5天，内壁尺寸为12.0×8.2×5.0m，总容积492m3。
1.2小区雨污水处理后的中水回用
雨水和洗浴和洗涤用水处理后的中水储存在蓄水池，蓄水池边设地下中水泵站，小区中水主管道为DN200PE管，各楼支管为DN100或DN50PE管，每栋楼均设中水管道，用于冲厕。除冲厕外中水根据其处理水质标准还用于绿化、街道清扫、车辆冲洗、建筑施工、消防、农林牧渔、工业、景观、补充水源水等。当中水同时满足多种用途时，其水质应按最高水质标准确定。
中水的调节：各小区间设中水输水管道，用于小区间的中水调节，主管道管径按DN200PE管，接各小区管道管径为DN100PE管。以保证各小区根据中水产生量和需求量进行相互供水调节，保证了小区中水使用的稳定性，使得中水处理和回用更具备实施性。
1.3小区生活排水处理后所产生的沼气的使用
沼气使用应符合《城镇燃气设计规范》（GB50028-2006），沼气池位置的选定应符合《建筑设计防火规范》（GBJ16-87）与周围建筑物间距小于25米。因此在选定中水处理系统位于小区中部广场部分，此位置所设沼气池距周围建筑均在100米以上，管理用房也设在地下。
沼气输气管道采用无缝钢管，小区供气管道始端主管道管径为DN200，末端主管道管径为DN150，楼前直管管径为DN100，各单元引入管管径为DN50。
沼气的调节，各小区间设DN200无缝钢管与其他小区沼气管道连接，以保证各小区根据沼气产生量和需求量进行相互供气调节。保证了小区沼气使用的稳定性，使得对卫生排水处理采用厌氧发酵沼气技术进行处理并利用所产生的沼气更具备实施性。
经过上述方案，将雨水采用简单沉淀过滤后进行回用，洗浴和洗涤用水采用一般的中水处理工艺处理后回用，卫生排水采用厌氧发酵沼气技术处理后排放或用于浇灌，中水回用主要用于厕所冲洗、道路洒水、农田灌溉、绿化用水、消防用水。对于各种水源的处理工艺和方案均作了详细的设计，同时对中水回用和沼气的使用也做了详细的设计保证了潍坊市城市雨水和生活污水分类处理和中水回用设计方案的实用性和可实施性。