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城市屋面雨水收集利用系统方案设计分析

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城市屋面雨水收集利用系统方案设计分析

城市屋面雨水收集利用系统方案设计分析

  • 作者:深圳市海绵雨水利用科技有限公司
  • 来源:www.spongerain.com
  • 发布时间:2018-07-05 00:00
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    今天“海绵雨水”为城市雨水进行对屋面雨水收集利用系统的探讨方案设计与分析,屋面雨水收集水质相对较好,便于收集,宜于直接利用。
 
    一、可利用的雨水水量及水质分析
 
    雨水利用不仅是开源节流的一条途径,而且对生态环境的改善、水污染的控制等方面也具有重大意义。雨水利用主要有一下两种形式:1渗透回灌以补充地下水,2作中水回用。
 
    雨水在实际利用时要受到许多因素的制约,如气候条件、降雨季节的分配、雨水水质情况等自然因素的制约以及特定地区建筑的布局和构造等其它因素的影响。且随着城区规模的不断扩大,道路硬化面积的增加,年降雨径流量逐年增加。一般来说对于城区雨水主要有屋面、道路、绿地3种汇流介质。根据我国城市卫生状况及屋面对雨水水质测定的实测情况,在这3种汇流介质中,地面径流雨水水质较差,城市道路初期雨水中COD通常高达3000~4000mg/L而绿地径流雨水又基本以渗透为主,可收集雨量有限,比较而言屋面雨水水质较好,径流量大,便于收集利用,其利用价值最高。
 
    研究表明,屋面径流污染也比较严重,尤其初期雨水污染最为严重,水质浑浊、色度大。经试验研究发现雨水水质不仅与降雨强度有关,也与屋面材料、空气质量,气温、两次降雨间隔时间等因素有关。而且从试验结果可以看出初期径流水质较差,所侧COD多在500mg/L以上,有些高达2000~3000mg/L甚至更高。故雨水利用时应考虑初期弃流,经研究初期弃流量可定为2mm。试验研究还表面,屋面雨水水质的可生化性较差,一般BOD/COD的植在0.10-0.15.由此可见,屋面雨水处理不宜采用生化方法,宜采用物化方法。
 
    二、小区的屋面雨水收集利用系统方案设计
 
    1、小区屋面雨水利用工艺流程及方案选择
 
    本研究屋面雨水收集系统项目中,采用“海绵雨水”公司某市规划小区为例,进行了小区雨水收集利用系统的方案设计,小区建筑主要为3~4层的高级公寓,总占地29320m²,其中道路停车场面积8995m²约为29.6%,绿地面积14400m²,约为50.2%,建筑占地5925m²,约为20.2%,与目前大多数住宅较为密集的小区相比,绿化面积较大,建筑占地面积偏小。该小区是较为高档住宅小区,规划设计标准高,对物业和卫生要求较高,且绿化率高,小区屋面皆采用瓦质屋面,屋面雨水水质较好,本着经济的原则,充分利用绿地的净化和贮蓄雨水的作用。本方案对水质相对较好又便于集中收集输送的屋面雨水进行直接收集利用,道路和绿地雨水通过截污,绿地净化渗透床渗透回灌地下,由于本文主要讨论屋面雨水,所以对道路和绿地雨水不多作叙述。图1为屋面雨水收集及处理工艺流程。
 
    在该方案中,屋面雨水经雨落管进入初期弃流装置,通过初期弃流装置将初期较脏的雨水排至小区污水管道,进入城市污水处理厂处理后排放,防止初期径流中污染物对环境的影响,同时为屋面雨水进一步处理利用创造条件。经初期弃流后的雨水通过管、渠送至贮水池收集,该池兼具贮藏、调节、沉淀的作用。然后经泵提升至压力率池,在进入压力滤池之前,既泵的出水管道上通过混凝加药装置投加混凝剂,考虑到初期弃流后的雨水水质较为稳定,且悬浮固体含量较低,所以混凝形成絮体后进入压力滤池直接过滤,以充分利用深层滤料中的接触凝聚或絮凝的作用,而且直接过滤工艺简单,混凝剂用量少,较为经济。出水经过消毒进入中水池,用于小区各种生活杂用水,如绿化、喷洒路面,洗车等。
 
    考虑到降雨的间断性和随机性,可以通过池体构造的合理设计,将贮水池和中水池合二为一,以减少占地和基建费用。再如某些小区设有水景设施,也可纳入雨水的收集利用系统进行综合设计,以促进雨水收集利用系统的优化。
 
    2、主要设施选择设计
 
    初期弃流装置
 
    根据小区住宅规划设计情况,屋顶面积为270m²,的高级寓所共14座,屋顶面积为195m²的高级寓所11座,根据小区内高级寓所屋顶面积积及其形状,在每栋建筑前后墙各设1根雨落管,分别通过各自的初期弃流装置将初期雨水排至小区污水管道。初期弃流量按2mm降雨量设计,根据所收集屋面的大小,确定所需弃流装置的容积。经初期弃流后的雨水可以在很大程度上降低雨水利用的难度、提高净化系统效率,并降低其运行成本。
 
    图2是一种初期弃流装置的示意图,在弃流装置内设有浮球阀,随着水位的升高,浮球阀逐渐关闭,当收集到屋面2mm降雨量形成的径流后,浮球阀完全关闭。弃流后的雨水将沿旁通管流至屋面雨水收集管道,进行处理利用。对于已收集的初期弃流,降雨结束后可以打开放空管上的阀门使其流入小区污水管道。
 
    贮水池
 
    贮水池是整个工艺的主要构筑物,是实现雨水有效收集利用的重要保证。它不仅起到屋面雨水收集的作用,同时也起到调节,沉淀作用。贮水池的设计主要涉及有效容积的合理确定。本文通过绘制设计重现期下不同降雨历时,流至贮水池的雨量曲线,并对曲线下的面积求和,所得即为贮水池的有效容积。
 
    工程量及初步经济分析
 
    该小区屋面雨水收集利用系统方案设计主要工程量统计见表2
 
    研究中对该小区雨水利用进行多种方案设计比较,经初步经济比较发现,该方案工程造价为108.76万元,按可利用的雨水量及,每利用1m³水的工程造价为71,12元,约比传统直排系统增加一倍多,此外需要运行维护费用约为1.00元/m³。因此雨水和中水处理利用系统一样不能直接体现出经济上的优势,但它具有广泛的社会、环境和生态效益,如减少初期雨水对水体的污染、消减洪峰流量、地下水的补给等。尤其对大多数贫水及缺水地区、与外源调水及海水淡化相比,经济上扔具有较大的优势,因此有着不可忽视的利用价值。
 
    (1)目前水资源紧张、水污染严重,城市雨水作为一种第二水源加以开发利用,势在必行。
    (2)在城市3种汇流介质中,由于屋面雨水水质好,便于收集利用,故宜于直接利用。
    (3)文中结合小区进行了雨水收集利用系统的方案设计,所选工艺试验研究表明出水能满足《生活杂用水水质标准》。
    (4)由于增加雨水收集处理装置,因此投资比传统的直接哦排放系统要打,但雨水收集利用有更广泛的社会、环境和生态效益。
 
    城市屋面雨水收集利用系统对不同地域、不同气候条件下的水资源状况,可利用雨量大小进行综合分析,以优化设计雨水收集处理系统。