雨水收集回用系統(tǒng)在世界媽祖文化論壇項(xiàng)目中的應(yīng)用

陳 曦

莆田中建建設(shè)發(fā)展有限公司，福建莆田 351100

雨水的收集利用在我國(guó)古代就已經(jīng)出現(xiàn)了，早在秦漢時(shí)期就有修建池塘積蓄雨水作為生活用水的記錄，而西北地區(qū)的水窖也有幾百年的歷史了，尋常百姓家里也有利用水缸收集雨水再利用的做法。近年來(lái)，城市化的快速發(fā)展也帶來(lái)了水資源的短缺和生態(tài)環(huán)境的惡化，雨水的回收再利用逐漸受到重視。我國(guó)的雨水回收利用起步較晚，但迄今為止展示出了良好的發(fā)展勢(shì)頭。

1 雨水收集回用的意義

隨著社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，現(xiàn)代工程的設(shè)計(jì)建設(shè)越發(fā)提倡環(huán)境生原化和資源節(jié)約化。天然雨水具有污染物少、硬度低的特點(diǎn)，在收集并經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理后可用于灌溉、綠化澆灑、道路沖洗和廁所環(huán)衛(wèi)沖洗等，可以大大減少自來(lái)水的使用和浪費(fèi)。同時(shí)，雨水收集回用系統(tǒng)作為小區(qū)域內(nèi)的水循環(huán)系統(tǒng)，可以在一定程度上緩解市政管網(wǎng)的壓力，有效延長(zhǎng)市政管網(wǎng)的維護(hù)周期。對(duì)于部分水資源匱乏的地區(qū)，雨水回用的成本要低于再生污水與中水，總成本低于異地調(diào)水的成本，其經(jīng)濟(jì)效益還是十分明顯的。

2 雨水收集的方式

2.1 路面雨水收集

本項(xiàng)目中的路面雨水收集主要通過(guò)雨水口和截水溝收集，而后將雨水匯入場(chǎng)地內(nèi)的雨水管網(wǎng)中，再進(jìn)入處理系統(tǒng)。道路邊的雨水口為偏溝式單蓖雨水口，其井座設(shè)有一個(gè)沉泥室，連接雨水口的管徑為200mm，坡度為0.001，覆土厚度為700mm，每25～50m設(shè)置一個(gè)雨水口。

2.2 屋面面雨水收集

本工程的屋面呈異形曲面，匯水面積大，匯水流向較為復(fù)雜。屋面采用虹吸式排水，雨水斗采用不銹鋼虹吸雨水斗及87雨水斗，雨水排水系統(tǒng)采用HDPE管，雨水立管連接室外雨水檢查井。

3 雨水處理系統(tǒng)的工藝設(shè)備

3.1 安全分流井

對(duì)于雨水收集系統(tǒng)，為了避免來(lái)水量過(guò)大對(duì)后續(xù)處理構(gòu)筑物造成過(guò)大的沖擊負(fù)荷，影響水處理的正常進(jìn)行，就需要有效地調(diào)控進(jìn)入水處理構(gòu)筑物的雨水量。安全分流井設(shè)置在雨水處理系統(tǒng)的最前端，其內(nèi)設(shè)置一條通向室外雨水管的溢流管，當(dāng)進(jìn)入該系統(tǒng)的雨水量過(guò)多時(shí)，就會(huì)通過(guò)溢流排水排除多余的雨水，起到控制雨水處理系統(tǒng)進(jìn)水量的作用。

3.2 預(yù)處理系統(tǒng)

3.2.1 截污掛籃裝置

截污掛籃裝置主要應(yīng)用在雨水初期預(yù)處理中，于棄流過(guò)濾裝置前，攔截水中直徑大于2mm的較大雜物。截污掛籃裝置由PE成品材料制作而成，其內(nèi)部有一個(gè)網(wǎng)徑2mm的不銹鋼過(guò)濾網(wǎng)，另設(shè)一個(gè)無(wú)紡布制作的提籃，用以清除沉積下來(lái)的沙子和雜物。截污掛籃裝置具有清理、安裝方便、截污效果好、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。

3.2.2 棄流過(guò)濾裝置

由于降雨過(guò)程中，初期雨水在摻雜道路的雜物粉塵后，其污染物濃度較大，進(jìn)入雨水處理系統(tǒng)會(huì)增加系統(tǒng)的處理負(fù)荷，因此應(yīng)做棄流處理。雨水棄流過(guò)濾裝置可以依靠重力作用實(shí)現(xiàn)對(duì)初期雨水的棄流，雨水將首先通過(guò)低位敞口的排污管排放掉。棄流過(guò)濾裝置內(nèi)設(shè)控制彈簧、控制擋板、浮球和過(guò)濾網(wǎng)等，在初期雨量較小時(shí)，桶內(nèi)水位較低，浮球處于較低位置，初期雨水通過(guò)低位敞口被排入室外雨水管中，隨后達(dá)到一定的降雨量時(shí)，浮球上升，停止排污，雨水經(jīng)過(guò)內(nèi)置的不銹鋼過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾后流向出口。雨停后，水位下降，浮球回復(fù)到原來(lái)的位置。初期徑流棄流量應(yīng)按照下墊面實(shí)測(cè)收集雨水的COD、SS、色度等污染物濃度確定。當(dāng)無(wú)資料時(shí)，屋面棄流可采用2～3mm徑流厚度，地面棄流可采用3～5mm徑流厚度，本文計(jì)算時(shí)屋面及地面棄流均采用3mm徑流厚度。

3.3 深度處理系統(tǒng)

地埋一體機(jī)應(yīng)用在雨水的深度凈化中可以非常有效地降低雨水濁度，提高雨水的清澈度，使收集的雨水更加干凈、透明，出水水質(zhì)更好。而且采用凈化一體機(jī)可以承受更高的進(jìn)水濁度，不易阻塞設(shè)備，出水穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)。本項(xiàng)目中的雨水地埋一體機(jī)，其內(nèi)部配有全自動(dòng)清洗過(guò)濾器，一體化的設(shè)計(jì)、完美地結(jié)合過(guò)濾、循環(huán)、加藥消毒、排污于一體的凈化設(shè)備，可以達(dá)到綠化澆灑的出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 PP蓄水模塊蓄水池

本工程中使用的PP蓄水模塊為公司工程師們根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)出來(lái)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品。其PP模塊表面具有1mm厚的防滲膜，蓄水池可以安裝沖洗管，用于沖洗模塊吸附的垃圾以及底部沉泥。這樣就可以保證蓄水池的持續(xù)工作和出水水質(zhì)。

3.5 水泵說(shuō)明

該系統(tǒng)共有4臺(tái)水泵，分別是模塊蓄水池中的1臺(tái)50WQ20-18-2.2雨水提升泵和1臺(tái)65WQ25-15-3.0排污泵，以及模塊清水池中的兩臺(tái)50WQ15-40-7.5雨水供水泵，清水池中的雨水供水泵為一備一用。

3.6 自動(dòng)控制說(shuō)明

該系統(tǒng)采用雨水系統(tǒng)控制器進(jìn)行控制，控制器采用芯片程序控制，配有顯示屏，可以做到對(duì)各蓄水液位的監(jiān)控，水泵的工作，凈化設(shè)備的控制，同時(shí)監(jiān)控供水、排水、補(bǔ)水等情況。

4 設(shè)計(jì)出水水質(zhì)

4.1 棄流水的進(jìn)水水質(zhì)

CODcr=70～100mg/L ；SS=20～40mg/L ；色度=10～40度。

4.2 處理后的出水水質(zhì)

本項(xiàng)目經(jīng)處理后的雨水主要用于綠化和道路澆灑等，其水質(zhì)應(yīng)滿(mǎn)足表1所示標(biāo)準(zhǔn)。

表1 本項(xiàng)目經(jīng)處理后的雨水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（mg/L）

5 主要設(shè)施的設(shè)計(jì)計(jì)算

5.1 雨水蓄水池容積計(jì)算

5.1.1 雨水徑流總量

本文中雨量徑流系數(shù)取0.7；本工程位于莆田市秀嶼區(qū)湄洲島，其設(shè)計(jì)降雨厚度取莆田市一年一遇日降雨量52.2mm；本工程中部分經(jīng)雨水收集系統(tǒng)收集的雨水直接排入市政排洪渠中，故本計(jì)算中的匯水面積僅指與收集回用相關(guān)聯(lián)的場(chǎng)地匯水面積。

雨水徑流總量的計(jì)算公式如下：

式中：W ——雨水徑流總量（m3）；0?c——雨量徑流系數(shù)，取0.7；hy——設(shè)計(jì)降雨厚度，取莆田市一年一遇日降雨量52.2mm；F——匯水面積，取0.84hm2。

5.1.2 徑流棄流量

式中：W1——徑流棄流量（m3）；0δF——初期徑流厚度，取3mm；c.——雨水蓄水池有效容積W0。

5.2 清水池容積計(jì)算

5.2.1 所需的回用雨水量W2

本設(shè)計(jì)中的道路、綠化用水的最高日用水量定額取3L/(m3·d)，綠化及道路的占地面積為18300m2，故：

5.2.2 清水池容積W3

清水池容積取日最高回用雨水量的35%，故：

5.3 年可用雨水量的評(píng)估

（1）雨水收集回用系統(tǒng)的年可用雨水量為：

式中：Wa——年可用雨水量（m3）；?ch——雨量徑流系數(shù)，取0.7；ha——年均降雨厚度，莆田市年均降雨厚度約為1600mm；0.6～0.7—— 可收集回用的降雨量系數(shù)。

6 優(yōu)化建議

6.1 下凹式綠地

考慮到媽祖項(xiàng)目道路具有衛(wèi)生好、土質(zhì)滲入性好、雨季時(shí)暴雨大的特點(diǎn)，可以考慮采用下凹式綠地。下凹式綠地的高程低于周?chē)缆?，在下雨時(shí)，初期雨水的污染物濃度較大，下凹式綠地可截留初期雨水，起到棄流初期雨水的作用，以減小雨水處理系統(tǒng)的負(fù)荷。同時(shí)也可以回補(bǔ)土壤水，起到水平衡的作用。

6.2 PP蓄水模塊蓄水池的優(yōu)化建議

PP蓄水模塊作為蓄水池的骨架，外部包裹著一層防滲膜，防滲膜外部再包裹一層土工布，防滲膜和土工布將蓄水池與土壤隔絕開(kāi)，防止蓄水池中的水滲漏出去及土壤中的污染物進(jìn)入蓄水池造成污染確保整個(gè)系統(tǒng)不會(huì)造成內(nèi)滲和外滲。但也使水池處于封閉狀態(tài)，水中微生物會(huì)不斷消耗氧氣，導(dǎo)致水中含氧量下降，厭氧細(xì)菌大量繁殖，水質(zhì)變黑變臭，因此可通入曝氣管道以加大水中的氧含量。

7 結(jié)語(yǔ)

雨水收集回用是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它為我們帶來(lái)了環(huán)保效益、經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)效益，對(duì)于改善水資源緊張及生態(tài)環(huán)境具有重大的意義。我國(guó)的雨水收集處理技術(shù)尚處于較為初級(jí)的階段，仍未廣泛推廣，也缺少相對(duì)應(yīng)的規(guī)范要求，但在推崇綠色建筑和節(jié)能環(huán)保的大環(huán)境下，勢(shì)必成為主流。

作為施工方，應(yīng)該結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，合理編制施工組織設(shè)計(jì)、質(zhì)量計(jì)劃，對(duì)施工各過(guò)程中的質(zhì)量進(jìn)行如實(shí)記錄，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求及國(guó)家規(guī)范要求進(jìn)行施工，實(shí)事求是，腳踏實(shí)地。

（參考文獻(xiàn)3篇，刊略，需者可函索）