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城市雨水回收利用的研究探讨

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城市雨水回收利用的研究探讨

城市雨水回收利用的研究探讨

  • 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:2018-07-31 00:00
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我国水资源不仅贫乏,而且污染严重。据统计,全国700多座城市中有近400座城市缺水或严重缺水,其中大部分集中在我国北方及西北干旱、半干旱地区。为解决水资源短缺,开发非常规水资源成为一条重要途径。非常规水资源开发包括污水回用、海水淡化和雨水利用等。其中雨水是继中水、海水之后,作为“第三水源”加以开发利用的。雨水利用可以缓解城市用水紧张的状况,节约水资源,而且也是改善城市生态环境的一条有效措施。

 

一、雨水回收利用存在的问题

 

目前我国已对城市雨水生态利用发展研究,但是还存在着一系列的问题:

 

1、雨水回收利用研究与规划滞后,近年来,虽然国内一些学者和专家也开始重视对城镇雨水回收利用和雨水径流的研究,但总体看,在这两个领域的研究还显得薄弱,滞后于城镇建设发展。城镇雨水利用和雨水径流污染控制很大程度上要从基础设施上,确切地说,要从排水设施(污染源头控制、收集、利用和输送等)建设着手,即在城镇建设与发展的同时,加以妥善解决。

2、缺乏配套技术与管理。由于人手研究上的不足,我国目前在城镇雨水的利用及雨水径流控制领域还没有形成实用的技术体系及相应的设计规范,也缺乏配套的法规、政策和管理体系。

 

二、雨水回收利用方式

 

1、雨水收集

 

目前城市雨水回收利用成熟技术主要有三种:

屋顶雨水收集城市路面雨水利用,城市绿地,花坛和园林雨水集蓄利用。

 

1、城市道路路面雨水利用工程模式

 

城市到路路面、广场和停车场等都是良好的雨水收集面。雨后自然产生径流,只要修建一些简单的雨水收集和蓄存工程,就可将雨水资源化,用于城市清洁、绿地灌溉、维持城市水景等。城市道路的雨水收集可以采取分路段于绿地下修建蓄水池的工程模式,见图1。

城市路面雨水收集

由于人行便道面积小,分散性强,可以采用在人行便道上铺设可渗透路面砖的工程模式,雨水直接渗入地下,回补地下水。可渗透路面砖的强度应大于30MP。渗水能力保证在1mm/s的降雨情况下随降随渗,典型地面铺设见图2

可渗透路面砖是由特殊级配的骨料、胶凝材料、水及增强剂拌制成混合料,经特定工艺制成的混凝土制品,其中含有很大比例的连通孔隙,滤层原料为粗沙,用来过滤下渗的雨水,主要是为了满足城区雨洪控制和利用,碎石层可起到短时贮存雨水的作用,主要为防止由于雨水在土壤中下渗不及而产生积水的现象。

 

2、屋顶雨水收集利用工程模式

将屋顶雨水收集并储存于地下或地面的蓄水池,经简单处理后直接用于浇花、冲洗厕所或者洗衣等,该设备安装和使用都很方便,在德国等国家得到了广泛的应用,屋顶雨水的收集利用要比城市道路雨水收集利用复杂得多,主要包括雨水收集系统、过滤系统、贮存系统、回用系统等。见图3为典型的屋顶雨水利用工程模式。

雨水经屋顶汇集,通过落水管流入沙砾石层,过滤后沿输水管道进入蓄水池,因此蓄水池可分为两层,上部蓄水池管道进入蓄水池,再由分隔层一一大孔隙混凝土层再次过滤后流入下部蓄水池。当然,对该类设施雨水的处理也比较严格,通常的方法包括湿地生态处理,膜处理、砂滤、紫外线消毒等等,以确保雨水使用的安全性。

 

3、城市绿地、花坛和园林雨水集蓄

 

为了在绿地、花坛等地收集雨水,专家建议采用下凹式绿地,即在建造绿地时,应调查好绿地周边高程、绿地高程和集蓄水池高程的关系,使周边高程高于绿地高程,雨水口设在绿地上,集蓄水池高程略高于绿地高程而低于周边高程。这样降雨后雨水径流进入绿地,经绿地蓄渗、补充消耗的土壤水分后,多余的雨水流入集蓄水池。集蓄水池的雨水既可用来灌溉绿地,也可作为城市清洁用水。

 

4、雨水的处理工艺

 

由于城市雨水在降落过程中,携带了一定浓度的溶解气体、悬浮物及溶解性固体等,并且在形成径流过程中受到屋面材料、道路路面等因素的影响,致使水质变差。如果雨水利用作为生活杂用水,则在用前必须进行处理。处理工艺的选择应该以简单、实用为原则。优先考虑混凝、沉淀、过滤等物化处理方案。

1、屋面、道路雨水采用投加混凝剂后直接过滤、消毒,工艺流程见图4.

屋面道路雨水利用

通过对某住区屋面的雨水径流的自然沉淀和混凝沉淀实验表明,当沉淀时间超过90分钟,自然沉淀的COD去除率达到30%以上,混凝沉淀的COD去除率超过40%,处理后均能达到生活杂用水的指标要求。

 

绿地对径流雨水有滞蓄入渗作用,绿地的雨水可利用绿地直接渗透,以补充地下水。工艺流程见图5.

在屋面、道路雨水和绿地雨水处理工艺的基础上,将两者结合,设计出综合利用流程,综合工艺流程见图6

雨水利用综合流程图

三、水质保护措施

 

雨水初期径流水质较差,含有一定量悬浮颗粒和杂杂质,因此在雨水进入渗透装置之前应先进行初期雨水的弃流和必要的截污、过滤等预处理。对蓄水池更要进行定期的维护和更换,对蓄水池的维护措施主要有:

1、水池必须加盖,以避免阳光进入导致藻类生长。使用钢丝网或尼龙网盖住所有的入口以防止小动物进入。

2、定期检查和清洗集雨系统的各个部位,以确保蓄水池无渗漏、无污染。

3、不得将其他来源的水与蓄水池中存水混合。

 

结语

 

城市雨水回收利用的研究现状,针对我国雨水利用的情况和存在的问题,对适合我国实际情况的雨水收集、贮存的模式和处理工艺等方面做了初步的探索和研究。同时指出利用雨水资源,可以补给城市水源,涵养地下水,调节城市生态环境,具有重要意义。

 

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