论小区雨水回收及利用系统设计
摘要,通过分析我国小区雨水回收与利用系统的类型,对雨水回收与利用系统设计过程的探讨,引起社会各界对科学合理地利用雨水资源的重视,从而推动水资源的可持续发展。
关键词,小区雨水回收与利用系统,雨水的回收方式,雨水的初期弃流,雨水的储存,雨水的处理,雨水的回用
在我国城市水资源日益短缺的今天,必须采取开源与节流并举,科学合理的利用一切可回收、再利用的水资源,非传统水源--雨水的回收与利用越来越受到社会各界重视。
深圳市是一个雨水充沛、台风暴雨频繁的城市,降雨时空分布极为不均,年降雨量85%集中在每年的4-9月份。由于降水季节不均,深圳一方面常年缺水,一方面暴雨洪涝灾害常有发生。雨水利用工程不但可以有效地减少雨洪、营造地表水文景观、改善小区周边环境,也有利于增强居民爱水节水意识,而且还可以改善室内的局部热岛效应。这样可以使经济效益实现最大化的目的,保持经济和社会效益的可持续发展。
一、雨水的回收方式
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来自小区不同集水面的降雨径流水质有较大差异,一般建议采用如下的雨水利用策略,
1. 屋面雨水污染较少,集水效率高,是收集利用的首选,
2. 广场、路面特别是机动车道的雨水相对较脏,不宜收集,
3. 绿地上的雨水收集效率低,不经济。
对于考虑雨水收集利用的小区,在设计时室外应设置两套雨水排水管网,一套为雨水收集利用管网,一套为雨水收集排放管网。屋面雨水由雨水管道收集后排入雨水收集利用管网,收集后回用。场地雨水经渗排雨水口收集后排入收集排放管网,收集利用管网的溢流排水、初期弃流排水均排至收集排放管网,最终排至市政雨水管。
二、雨水的初期弃流
在降雨的过程中由于降雨对大气的淋洗作用,地面径流对下垫面表面沉积物及表面建筑材料的分解析出物的冲刷作用,致使初期雨水污染程度较高,随着降雨的延续,雨水径流中污染物含量逐渐减少并趋于稳定,雨水径流的水质明显提高。利用雨水降水过程的这个规律,在雨水利用系统中对污染浓度较高的初期雨水弃之不用,而把中后期雨水收集起来的做法称之为雨水的初期弃流,初期弃流是为了有效的收集到水质良好的雨水,减轻后续处理构筑物的负担,节约投资,减少运行费用。
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初期径流弃流量应按照下垫面实测收集雨水的COD、SS、色度等污染物浓度确定。当无资料时,规范以初期2~3mm降雨径流为界,将屋面降雨区分为初期径流和持续径流。从规范对弃流的规定中可以得出以下的结论,
1. 雨水的弃流发生在降雨初期,
2. 连续几场降雨,只需要在第一场降雨完成弃流,这个间隔期视情况一般为3至7天,
3. 雨水弃流主要是为了降低后续雨水处理系统的难度和成本,后续有完善的处理系统的情况下,可以不做弃流,
4. 经弃流的雨水其水质也好过污废水,可直接排至市政雨水系统,不建议排到污水系统。
初期径流弃流量Wi=10×δ×F
式中,Wi,设计初期径流弃流量,m3,
δ,初期弃流厚度,mm,
F,汇水面积,hm2,
1.雨水弃流设施的分类及原理
从市场上主要的弃流设施使用情况来看,按工作原理来区分可分为五大类,
1.1容积型
容积型雨水初期弃流装置的工作原理是利用雨水径流的冲刷规律,降雨时初期雨水储存在雨水初期弃流池中,当水池中的储水量等于雨水初期弃流量时,收集管开始收集雨
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水。
优点,方式简单有效,维护管理方便,可以准确的按设计要求控制初期雨水量。
缺点,连续几场降雨时,无法有效的控制弃流,影响回收利用率,当汇水面较大时需要比较大容积的弃流池,初期雨水同时在弃流池中完成沉淀作用,维护管理较为复杂,纯容积式弃流池需专项设计。
1.2流量型
流量型雨水初期弃流装置,是使用智能流量计测得雨水径流量,通过控制器控制电动阀的启闭,达到雨水初期弃流的要求。为市面上广泛使用的类型。
优点,准确地按设计要求控制初期雨水量,连续几场降雨时,可有效的控制弃流量,有较高的回收利用率。
缺点,需通过流量信号和时间信号来控制电动阀的启闭来完成弃流,控制较为复杂,成本较高。
1.3雨量型
雨量型雨水初期弃流装置与流量型雨水初期弃流装置的主要区别,是弃流装置的信号不再是降雨初期下垫面的径流量,而是雨量计检测到的降雨量,弃流装置的控制只与降雨量有关。通过降雨量值,降雨厚度,控制雨水初期弃流量。
优缺点同流量型雨水初期弃流装置。
1.4渗透弃流井
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通过渗透式弃流井截留初期雨水并下渗来达到对初期雨水的弃流的目的。
优点,方式简单有效,可以准确的按设计要求控制初期雨水量。
缺点,连续几场降雨时,无法有效的控制弃流,影响回收利用率,维护管理较为复杂,常年使用,会因滤水层截污太多,而降低效率甚至失效。
1.5室外雨水检查井大小管弃流方式
利用降雨过程表现出初期水质差而流量小的特点,在室外雨水检查井底部设置一根初期雨水弃流小管,在检查井溢流水位设置一根溢流雨水的排水管。水质差的初期小流量的雨水首先通过小管排走,超过小管排水能力的后期径流进入雨水收集系统,超过雨水收集系统能力的雨水通过溢流管排至小区雨水排水管内,保证雨水收集区域的排水安全。
优点,该法的特点是自动弃流,可以减少切换带来的运行和操作的不便。
确定,弃流量难以合理控制,尤其是在降雨强度较小而降雨量很大时可能会使弃流量加大,减少收集水量甚至收集不到雨水。
三、雨水的储存
雨水储存设施的有效储水容积不宜小于集水面重现期1至2年的日雨水设计径流总量,扣除设计初期弃流流量。
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W=10×0.9×δ×F
式中,Wi,设计初期径流弃流量,m3,
0.9,雨水可回用量宜按雨水设计径流总量的90%计,
δ,初期弃流厚度,mm,
F,汇水面积,hm2,
雨水储存设施
1.首选利用景观水池。
2.钢筋混凝土水池。
优点,成本较低,寿命长,
缺点,储水集中放置,占地面积大,
施工
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不方便,只能一次性使用,一旦系统有改动,或地块功能变化,不再合适放置时,只有作废,
3.聚丙烯模块组成的雨水收集箱
优点,适合集中回收系统,可组合成不同的容积,较混凝土池而言,施工方便,
缺点,由于模块不具备储水功能,要储水必须外包防水膜,防水膜的质量和施工都会影响到收集箱的使用。
四、雨水的处理
雨水处理工艺的原则是力求简单,一方面经弃流处理的雨水水质比较洁净,另一方面是降雨随意性大,回收水源不稳定,处理设施经常闲置。
雨水收集利用系统的推荐流程,
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屋面雨水?弃流沉沙池?雨水蓄水模块?过滤井过滤?取水井?消毒?回用绿化及浇洒道路
五、雨水的回用
雨水收集回用系统,适合回用于绿化和浇洒、水景补水。雨水回用系统宜与中水系统共用清水池,但中水清水池要预留出雨水的储存容积,并有可靠的溢流系统。
六、结语
雨水收集利用技术是节水、节能技术的重要组成部分。目前,我国城市化的发展规模已经进入到了一个飞速发展的阶段,这必然面临着将有更多的土地变成建筑用地。结合实际情况来考虑,统筹
规划
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作出多个设计
方案
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,进行技术经济的对比,最后选择最佳的方案进行建设,尽量降低建设费用。并且回用雨水应该是政府支持、群众参与共同完成的。总之,推动水资源的可持续发展,还有许多工作要做,其任重而道远，
注,文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
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