我国的城市雨水利用起步较晚 , 于 1990年底发展起来。 1990 年底以后 , 我国特大城市的一些建筑物已建有 雨水收集系统 , 但没有处理与回用系统。
近年来 , 我国许多大中城市在雨洪利用方面取得了进展。例如 , 北京在全国较早的启动了“城区雨洪控制与利用示范工程” , 并出台了多项政策措施。北京市政府 2000 (66) 号令“北京市节约用水若干规定”中规定 : “绿地、道路应当建设低草坪、渗水地面 , 使用透水性能好的材料。城镇地区的机关、企业、事业单位院内应当建设雨水收集利用的设施。鼓励单位和居民庭院建设雨水利用设施和渗水井”。稳步推进雨洪利用的研究和开展。在 2008 北京奥运场馆的建设中也采用了雨水综合利用技术。
雨水利用技术是指将建筑物屋面或小区地面的雨水收集、截污、储存、过滤、渗透、提升、回用到控制经过一系列的定型产品和组装式成套设备处理后 , 获得符合一定水质标准的水 , 从而使之得到充分利用的过程。经收集处理后的雨水通常用于公共场所、企业和家庭的非饮用水 ( 如绿化、浇洒道路、洗车、景观、冲厕 , 有条件时可作为冷却循环和消防补充用水等 ) 。节约了大量的水并节省了水费 , 具有可实施性。
屋面雨水收集
屋面雨水收集系统包括收集区域、屋面排水沟和落水管、初期雨水过滤系统、储水设施、输水和处理系统。
雨水在降落过程中受到空气质量、地表径流等因素的影响 , 水质情况比较复杂。相对而言 , 通过屋面收集的雨水污染程度轻 , 雨水的硬度低 , pH 值呈中性 , 无需进行软化可直接回用。但最大问题是降雨过程中的初期雨水 ,其中所含的污染物的量较中、后期的雨水径流大很多 , 水质较差。早在 1956 年 Wilkinson 研究屋面雨水污染时就发现雨水径流存在污染物冲刷规律 。 Sansalone 等人在路面径流的研究中提出 , 初期 20 % 径流中的污染负荷占整场降雨的 80 % 。为了收集到水质良好的雨水 , 减少雨水处理成本 , 对初期的雨水弃之不用 , 而把中、后期的雨水收集起来。在国内外已有的相关研究中 , 提出每弃流 1 mm 的降雨量则污染物负荷就会减少 50 % 。雨水初期弃流装置能够实现这一功能 , 雨水初期弃流装置由降雨信号采集器、控制器和执行机构组成 , 自动控制雨水初期弃流量。可以较为准确地去除初期水质较差的雨水 , 自动控制执行机构的开、关 , 使雨水弃流智能化。一般设于室外弃流雨水池中 , 其结构如图 1 所示。雨过滤设计可去除降雨过程中初期雨水中的杂质 , 使雨水自然入渗地下。当来水量超过初期雨量时 , 雨水经过过滤斗过滤后 , 经系统管路排至雨水收集管。当降雨小于初期雨量时 , 全部截留在雨水井内 , 不流向下游。降雨停止后 , 井内的初期雨水由下部的透水土工布逐渐渗入周围土壤 ,自然排空。新型的雨水斗由进水导流罩、整流器、斗体、出水短管组成 , 它的截污构造设计可以将初期降雨时屋面较大的杂物进行过滤 ,并快速将雨水排到屋面收集系统中 , 并可减轻屋面荷载。在选用管材方面 , 高密度聚乙烯HDPE 管材、管件具有更好的耐腐蚀性能、抗老化性和抗压能力 , 热熔连接能够杜绝系统漏水的隐患 , 使施工时可以应对任何工程变化需求。
屋面所收集的雨水在罐内做简单处理。贮水可通过自动化设备提供冲厕、浇洒道路、绿化、洗车、水景等用途。罐内设有水位计量装置 , 最低水位时限制吸水 , 提示引入其他水源。
地面雨水收集
雨水降落到地面一部分形成了地表径流 ,经过较复杂的地势地貌后的雨水夹杂着大量的污染物和泥沙 , 污染物的种类及浓度较高 , 使得给地面雨水收集带来了较大的难度。
工程中常利用下凹式绿地来处理 , 合理调整地面、绿地和雨水口坎的高程关系 , 使绿地高程低于地面高程 , 将雨水口设于绿地内。而雨水口坎的高程高于绿地并低于地面高程。当雨水径流流入绿地 , 经绿地的植被和土壤截留、渗流后多余的雨水再通过雨水篦由雨水管收集。如今新型产品渗透井式矩形或圆形的PE 材质雨水口 , 收集道路和绿地雨水 , 雨水通过井盖的空隙进入井体 , 经过截流筐过滤处理后 , 将前期降雨入渗地下 , 中后期较为洁净的雨水对其进行收集与利用。该设备常设置在散水坡下或与重力雨水管道连接 , 可和雨水弃流井、渗透井、渗透管联合使用组成雨水渗透网络。渗透式雨水井置于雨水入渗管路的分段连接处 , 可设置在绿地、人行路面及广场内。各区域雨水通过井体自身的渗透孔渗入地下 ,在减少地面径流的同时补充地下水 , 与渗透管配合使用 , 组成了雨水渗透排放一体化系统。在很多地方的公园、广场等的地面常采用缝隙式地沟 , 其解决了防盗、防堵塞、削减洪峰、时尚美观等诸多问题雨水资源化综合利用技术 ( 见图2)将雨水分散处理、雨水收集、雨水集中处理、雨水渗透等技术进行集成优化。工艺确定时可以针对不同的气象条件、不同建筑和地形特征、不同的雨水利用目的等诸多因素进行各种工艺段的选择与组合。
雨水的处理
由于天然雨水具有硬度低 , 污染物少等优点 , 在减少城市雨洪危害 , 开拓水源方面日益成为重要的主题。实验研究结果表明屋面和道路雨水水质可生化性较差 , 宜采用物化处理。雨水净化工艺视水质和使用目的确定 , 处理工艺的选择应以简便、实用为原则 , 因此雨水只需经过简易的混凝、沉淀、过滤物理化学方法集中处理后即可利用。根据流体力学的原理 ,通过以绿地～人工混合土净化技术为主体的生态渗透过滤净化系统 , 将雨水通过人工混合土壤一绿地系统进行物理、物化、生化和植物吸收等多种作用使污染物得到去除 [7 ,8] 。对雨水进行处理后既可作为杂用水又可作为中水水源。处理后收集的雨水可重力流入渗滤池 , 并将渗滤池布置在雨水贮存池上 , 既减少了占地 , 又美化了环境。该工艺能耗低、易管理 ,是一种经济有效的雨水生态净化工艺。
结语
雨水综合利用技术在我国尚处于研究探索阶段 , 在水资源日益短缺 , 成为制约我国经济社会发展巨大障碍的今天 , 我们深圳市海绵雨水利用科技有限公司应当增强环保意识 , 通过因地制宜的规划设计结合雨水综合利用技术 , 兼顾经济效益、环境效益和社会效益 , 标本兼治。节约水资源 , 加强水循环利用。随着海绵雨水科学技术的发展 , 雨水利用将进入快速发展时期 , 也必将形成一个成熟的产业链。
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