夏廈 解清杰
【摘? ? 要】:針對綠色建筑小區(qū)雨水處理與回用的要求,結(jié)合某住宅開發(fā)區(qū)特點及當?shù)亟涤曩Y料,進行雨水凈化利用系統(tǒng)中的水量分析計算,采用微生態(tài)濾床技術(shù)對該區(qū)域雨水進行處理及回用設(shè)計,分析微生態(tài)凈化雨水投資效益。
【關(guān)鍵詞】:住宅小區(qū);雨水;綠色建筑;微生態(tài);濾床
【中圖分類號】:TU992.3【文獻標志碼】:C【文章編號】:1008-3197(2023)01-78-03
【DOI編碼】:10.3969/j.issn.1008-3197.2023.01.022
Design and Application of Micro-ecological Filter Bed for Treatment of Initial Rainwater in Residence Community
XIA Sha1,XIE Qingjie2
(1.Dantu Ecological Environment Bureau, Zhenjiang 212000, China;
2. College of Environmental and Safety Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 202013, China )
【Abstract】:According to the requirements of green building community rainwater treatment and reuse, combined with the characteristics of a residential development area and local rainfall data, this paper introduces the water quantity analysis and calculation in rainwater purification and utilization system, the micro-ecological filter bed technology was used to treat and reuse the rainwater in this area, and the investment returns were analyzed.
【Key words】:residential quarter; rainwater; green building; micro-ecological; filter bed
隨著城市化進程的加快和工業(yè)的發(fā)展,水源危機和雨洪危害日益嚴重,解決這一問題成為城市管理者的工作重點之一。雨水作為重要的水資源,如何高效收集處理,實現(xiàn)綜合利用已成為重要課題;為此,很多地方也在不斷進行相關(guān)探索[1];2019年江蘇省發(fā)布《江蘇省綠色建筑發(fā)展條例(2018修正)》[2],第三十五條提出新建住宅小區(qū)等應(yīng)當建設(shè)“雨水綜合利用系統(tǒng)”,開啟了雨水綜合利用的城市實踐。
微生態(tài)修復(fù)技術(shù)起源于歐洲,其原始母版技術(shù)為生態(tài)濕地生態(tài)工程學(xué)。微生態(tài)濾床[3]技術(shù)由水生景觀植物和生態(tài)基質(zhì)層兩大系統(tǒng)組成,是集環(huán)境工程學(xué)、結(jié)構(gòu)工程學(xué)、生態(tài)林業(yè)學(xué)之成果,用于水體生態(tài)處理和修復(fù)的綜合性新學(xué)科。利用兩大系統(tǒng)共同營造的生態(tài)系統(tǒng),綜合物理、化學(xué)、生物等因素并放大功效,使水凈化效果最大化。
江蘇某小區(qū)占地面積超過8.333 hm2,包括商業(yè)、公寓、高層住宅、別墅及其他配套用房,本文結(jié)合該小區(qū)雨水收集處理的工程實踐,介紹了基于微生態(tài)濾床工藝的雨水綜合利用工程的設(shè)計,為我國其他地方的雨水利用工程提供參考。
1 雨水收集利用及雨量計算
1.1 收集利用目標
1)結(jié)合該小區(qū)特點,在保障回用水質(zhì)的前提下最大限度地利用雨水資源,同時充分利用地形條件和地勢高差,合理優(yōu)化雨水收集管網(wǎng)設(shè)計,盡量降低雨水利用工程投資成本和運行成本,實現(xiàn)雨水資源化,滿足區(qū)域?qū)λY源和水環(huán)境的整體要求。
2)雨水凈化利用從簡便、快速、實用原則出發(fā),優(yōu)先考慮物化工藝。
3)鑒于屋面雨水與地面雨水污染程度不同,收集時分開考慮。住宅屋面徑流雨水水質(zhì)較好,作為雨水利用工程的水源。
1.2 雨量計算
1.2.1 雨水徑流量
[W=10?chyF]。 (1)
式中:W為雨水徑流量,m3/d;[?c]為雨水徑流系數(shù),取0.9;[hy]為設(shè)計降雨量,mm;F為小區(qū)面積,hm2。
該小區(qū)所在城市雨量見表1。
降雨多發(fā)于6—9月,降雨量最大為9月的184.1 mm,降雨日為9.1 d,則[hy]=184.1/9.1=20.5(mm)。
1.2.2 徑流系數(shù)
包括人工水體在內(nèi)的綜合徑流系數(shù)為0.642 5,不包括人工水體時的綜合徑流系數(shù)為0.630 2。見表2。
1.2.3 實際收集雨水量
屋面棄流量按3 mm計[4],每年的1、2、12月及下雨天不考慮綠化和澆灑用水,季節(jié)變化系數(shù)0.80,屋面雨水損失系數(shù)為0.87。
則實際收集雨水量為10×0.9×(20.5-3)×3.21×0.80×0.87=292(m3/d)。
2 雨水處理系統(tǒng)設(shè)計
2.1 處理規(guī)模的確定
充分考慮雨水的回收利用來滿足小區(qū)水體、綠化、路面保潔等需水要求,最大雨水處理能力應(yīng)滿足最大月雨水徑流的處理要求。因此,本工程考慮最大雨水處理能力為292 m3/d,取整數(shù)為300 m3/d。
2.2 進出水水質(zhì)
2.2.1 進水水質(zhì)
由于收集的是屋面初期徑流棄流后的雨水,受條件限制無法實測;因此根據(jù)相似地區(qū)的工程取經(jīng)驗值, CODCr濃度為120 mg/L,SS濃度為60 mg/L。
2.2.2 出水水質(zhì)
雨水回用于綠化和路面澆灑,出水水質(zhì)要求見表3[4]。
2.3 工藝流程
雨水凈化技術(shù)的選擇應(yīng)遵循安全性、長效性、經(jīng)濟性、實用性、系統(tǒng)性和集成性緊密結(jié)合的總體原則[5],根據(jù)雨水污染特征、區(qū)域的物理結(jié)構(gòu)和生態(tài)系統(tǒng)的特點,制定技術(shù)上科學(xué)、工程上合理、經(jīng)濟上可行的綜合技術(shù)方案,一般應(yīng)滿足以下條件:
1)有較高的處理效率,能安全有效地去除雨水中的污染物質(zhì);
2)要有一定的持續(xù)性,能在較長時間內(nèi)高效快速的發(fā)揮作用;
3)能較好地和小區(qū)原貌相結(jié)合,有一定的生態(tài)相容性;
4)建造和運行費用較低,能保證持續(xù)使用。
根據(jù)以上原則,確定雨水處理工藝流程見圖1。
處理系統(tǒng)包括了對于初期雨水的棄流設(shè)計,各處理構(gòu)筑物的工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計及凈化設(shè)備的選型。
2.3.1 初期雨水棄流
屋面徑流污染比較嚴重,采用初期棄流裝置將初期雨水排至小區(qū)雨水管道,初期棄流量按3 mm降雨量設(shè)計[6];棄流裝置尺寸?2 000 mm×4 500 mm,設(shè)置一套處理量15 m3/h的棄流泵。經(jīng)初期棄流后可以降低雨水的利用難度。
2.3.2 調(diào)節(jié)池
調(diào)節(jié)池是整個工藝的主要構(gòu)筑物,不僅起到屋面雨水收集的作用,同時也起到調(diào)節(jié)、沉淀作用,尺寸為8 000 mm×8 000 mm×4 000 mm。
2.3.3 微生態(tài)濾床
微生態(tài)濾床具有復(fù)雜的生態(tài)單元。污水原水在流經(jīng)該系統(tǒng)時,各種污染物在微生物轉(zhuǎn)化、細菌分解、氧化、還原、吸收、揮發(fā)、蒸騰和沉淀等多重作用下發(fā)生分離或轉(zhuǎn)化,系統(tǒng)中的各種轉(zhuǎn)化過程很少在整個濾床范圍內(nèi)均勻發(fā)生,不同處理過程總是按次序發(fā)生。本設(shè)計的微生態(tài)濾床設(shè)計負荷采用0.75 m3/m2,占地面積450 m2。
2.3.4 清水池
清水池主要用于儲存處理后的雨水,同時可作為恒壓供水系統(tǒng)的吸水池,尺寸為8 000 mm×8 000 mm×4 000 mm。
2.3.5 消毒池
通過氯片消毒,確保殺滅雨水中的病原微生物等。
2.3.6 提升水泵
確保處理后雨水回用時水量與水壓的穩(wěn)定。
2.4 凈化系統(tǒng)設(shè)置
由于室外場地比較緊張,同時建設(shè)方要求不能影響地面景觀及綠化,因此本工程的雨水凈化系統(tǒng)設(shè)置在小區(qū)西南角地下,總體占地面積約600 m2。
3 效益分析
工程總投資98.5萬元。運行成本0.42元/m3,其中電耗0.37元/m3、藥劑費0.05元/m3。工程運行后,雨水截流量為5.4×104 m3/a,減少污水排放量3.6×104 m3/a,節(jié)約自來水9×104 m3/a,減少COD 排放量3.6 t/a,減少懸浮物排放量5.4 t/a。節(jié)水、環(huán)保、社會效益突出。
4 結(jié)論
1)對于該住宅小區(qū)屋面雨水,采用微生態(tài)濾床技術(shù)能夠有效控制徑流污染并實現(xiàn)雨水的資源化利用。
2)該工藝系統(tǒng)占地面積小、投資少、反應(yīng)快速、運行成本低,可為其他類似工程提供參考。
3)設(shè)計采用的微生態(tài)濾床技術(shù)高效、快速、操作管理方便,具有良好的適用性。
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收稿日期:2022-08-08
作者簡介:夏廈(1989 - ), 男, 助理工程師, 從事環(huán)境污染防治與處理技術(shù)研究工作。