雨水回收利用方案.docx
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雨水回收利用方案
雨水处理利用工程
设
计
方
案
一、设计依据及原则
1.1设计依据
●《建筑与小区雨水利用工程技术规范》（GB50400-2006）；
●《雨水利用工程技术规范》（DGJ32/TJ113-2001）；
●《室外给水设计规范》（GB50013-2006）；
●《室外排水设计规范》（GB50014-2006）；（2014年版）
●《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003（2009年版））；
●主设计单位提供的参数和图纸等资料。
1.2设计原则
1.安全性：
结合工程实际情况，对弃流系统进行合理的高程设计，避免暴雨倒灌，保证雨水收集、处理系统的安全运行。
2.经济性：
合理进行雨水弃流和处理的工艺设计，减少初投资和运行费用；智能控制，提高雨水利用率，最大限度的体现雨水利用的经济性。
3.可靠性：
选择稳定可靠的工艺，保证处理后水质达标，实现用水的安全、可靠。
4.简便性：
雨水弃流、处理处理设施应能自动运行，操作、维护简便，以减少劳动强度。
二、雨水利用系统分析
2.1项目概况
雨水处理利用工程主要收集屋面雨水及路面雨水，前期雨水做弃流处理，后期雨水收集，雨水经处理后主要回用于绿化灌溉及道路清洗。
2.2雨水利用量计算
日用水量最大为
地块Qd=16430×3×10-3≈49.3m3/d；
由于降雨的不确定性，雨水作为杂用水水源和补水水源具有不稳定性，则清水池上部应设置自来水补水设施。
2.3设计范围：
根据现有资料，本方案主要针对雨水回收利用系统进行设计，包括初期雨水的弃流处理、雨水蓄水、水质净化。
不包含雨水收集管网、雨水回用管网和雨水入渗等系统的设计。
2.4系统处理能力分析
根据上述水量计算，本方案相关设计水量如下：
1.雨水蓄水池容积：
目前尚无规范对雨水蓄水池容积计算做具体规定，一般认为，该池容积设计需综合考虑可收集雨水量、雨水利用需水量和建设方的投资能力，本项目收集面积分别为9000平米，根据降雨一年重现期，收集水量远大于绿化日用水量38m3，雨水蓄水池容积应根据用水量进行设计，应保证至少3d的绿化日用水量，从经济合理性角度考虑，建议蓄水池容积按100m3设计。
2.由于降雨的不确定性，雨水作为杂用水水源具有不稳定性，因此绿化用水应考虑设置自来水补水设施。
3.雨水处理设施的处理能力：
根据用水量计算结果，雨水处理设施的日处理能力应按日用水量38m3/d设计，处理设施小时处理雨水量可按10m3/h设计，最长每天运行约4h。
2.5系统工艺流程
雨水收集利用系统流程如图2所示。
图2雨水收集利用系统流程图
3.工艺流程说明及设计
雨水利用系统由初期雨水弃流、调蓄存储和净化处理三部分组成，弃流部分主要由安全分流井、雨水弃流控制器和复合流过滤器组成；调蓄存储主要为蓄水池；净化处理部分根据雨水的用途和用量，选择混凝、反应、过滤、消毒的物化法处理工艺。
3.1初期雨水弃流部分
由于降雨过程中，初期的雨水冲刷屋面、道路，其中夹杂着大量的粉尘和泥砂，水质较差，应对其进行弃流处理，使其直接排入市政污水管线，对于后期较为清澈的雨水进行收集储存后经适当的处理回用，以减少处理工序和降低运行费用等。
一般建议以初期2-3mm降雨径流为界，进行弃流和收集。
雨水水质应以实测资料为准，无实测资料时可采用《建筑与小区雨水利用工程技术规范》（GB50400-2006）中的经验值：
雨水弃流前的雨水水质为CODCr、SS均达到两千多，污染较高，雨水初期径流弃流后的水质为CODCr70-110mg/L、SS20-40mg/L、色度10-40度，连续降雨时径流水质较好。
3.1.1安全分流井
安全分流井井底标高低于雨水弃流管，雨水汇集管与弃流管标高相同。
分流井通过雨水收集管连接至弃流控制器。
井内设有水质传感器，水质信号传输至弃流控制器用以控制雨水收集管道的开闭。
分流井内雨水收集管距井底有一定高度（但低于雨水汇集管），作为沉泥空间；井底可渗水（或预埋钢套管），便于降雨结束后清理。
3.1.2弃流控制器
弃流控制器前端具有格栅，用于拦截大颗粒悬浮物，栅条间距3mm，雨停后将提篮格栅取出倾倒即可。
弃流控制器附带控制箱，控制箱内具有雨量传感器。
弃流控制器无须人工控制，完全由内置PLC控制程序进行多点信号串联监测控制，可对降雨的雨型、频次、雨量、pH值、暴雨倒灌等进行记忆处理，根据测试数据调整弃流时间和流量，收集优质雨水。
多点信号串联监测控制点位包括：
根据汇流面积、汇流时间，确定弃流初期2-3mm降雨径流的时间（常规值）；
根据雨频确定收集时间（动态值）；
根据雨水水质在线监测结果，确定弃流时间（监测值）；
根据分流井内水位，确定是否收集（报警值）。
设备性能参见下表。
弃流控制器直接置于安全分流井之后，尽量缩小其间距离。
3.1.3复合流过滤器
复合流过滤器采用折流、逆向流的复合流原理，不间断对雨水进行分离过滤。
其结构顺畅、工艺完善，从根本上克服了过滤器的前期过滤堵塞问题及反洗结淤的弊病，保证在降雨过程中，无人操作状态下，雨水不堵塞、不结淤、过滤顺畅。
设备过滤精度为1mm。
设备性能参见下表。
复合流过滤器置于收集管路末端，进入蓄水池之前。
设备性能表
弃流控制器
复合流过滤器
材质
碳钢、玻璃钢
默认：
钢制（内外防腐）
钢制、不锈钢、玻璃钢
默认：
钢制（内外防腐）
功耗
220V、50Hz、300W
无
工作压力
小于0.05mH2O
小于0.05mH2O
联接方式
与雨水管插接
与雨水管插接
控制方式
现场控制与远程控制相结合
无
3.1.4弃流过滤过程功能分析
（1）安全方面
本系统必须保证建筑区域的排水安全，利用安全分流井，进行分流收集和初期雨水弃流、过大流量弃流，相当于未在雨水排水支管或干管上加装阀门等阻断、截流设备。
当降雨径流量超过设置的用来收集优质雨水分流管的最大流量，或系统发生故障时，多余的径流量可继续通过安全分流井中的弃流排水管排出，避免在暴雨时由于系统失灵或人为误操作造成溢水事故。
同时，该系统具有自动报警功能，信号可传输直值班室。
复合流过滤器采用折流、逆向流的复合流原理，不间断对雨水进行分离过滤。
其结构顺畅，可保证在降雨过程中，无人操作状态下，不堵塞、不结淤。
（2）水质保障方面
系统设有弃流控制装置，该装置采用多点信号控制弃流水量，选取最佳弃流量，收集优质的雨水。
弃流后雨水经过复合流过滤器，有效减少了雨水中夹带的杂质进入蓄水池，从而减少了对优质雨水的二次污染。
（3）经济方面
安全分流井的设计既可保证系统排水安全，又可减少系统投资。
安全分流井可以实现弃流排水管与雨水收集管之间的管径差异，降低管网和后续弃流装置的投资。
另外，通过弃流、初级过滤等措施从源头控制进入处理设施的雨水水质，防止优质雨水的二次污染，降低水质处理的负荷，节约投资与运行成本。
3.2雨水的调蓄储存
3.2.1蓄水池容积
根据本项目水量平衡分析结果
雨水蓄水池容积建议按雨水汇集全额收集设计，即
V=100m3。
蓄水池采用混凝土结构，尺寸：
L×B×H=6000mm×4500mm×4000mm。
3.2.2蓄水池功能设计
雨水经初期弃流后进入蓄水池，蓄水池兼具沉淀功能，进水和出水都需要避免扰动沉积物，以免影响后续处理流程。
进水可采取淹没式进水，且进水口斜向上或水平。
进水可采取淹没式进水，且进水口斜向上或水平，出水通过设于池内的过滤提升泵送至雨水处理系统。
此外，蓄水池要设有排泥装置，以免过量沉淀。
3.3雨水净化处理
3.3.1雨水水质
此次项目收集的雨水为屋面雨水，雨水水质应以实测资料为准，本项目无实测资料，因此方案设计中参考《建筑与小区雨水利用工程技术规范》（GB50400-2006）中的经验值：
其中，屋面雨水初期径流弃流后的水质：
CODCrr70-110mg/L、SS20-40mg/L、色度10-40度。
本项目按弃流后的雨水水质进行设计
3.3.2用水水质
本项目计划将雨水回用于绿化，根据《建筑与小区雨水利用工程技术规范》（GB50400-2006）的规定，回用水的CODCr、SS指标应满足表2的水质标准。
表2雨水处理后CODCr、SS指标（GB50400-2006）
项目指标
循环冷却
系统补水
观赏性
景观水
娱乐性
景观水
绿化
车辆
冲洗
道路
浇洒
冲厕
CODCr（mg/L）≤
30
30
20
30
30
30
30
SS（mg/L）≤
5
10
5
10
5
10
10
3.3.3处理工艺
雨水当中的污染物主要以无机物为主，并含有大量的泥砂。
雨水的可生化性很差，一般不采用生物处理技术，且避免引起细菌总数的增加。
根据《建筑与小区雨水利用工程技术规范》（GB50400-2006）的工艺流程设计要求，应采用物理、化学方法进行处理。
处理水量：
根据用水量计算，日用水量38m3/d。
雨水净化处理能力按10m3/h设计，平均每天运行约4h。
雨水处理工艺采用混凝-过滤工艺，具体工艺流程如图2所示。
图2：
雨水处理工艺流程图
（1）混凝反应：
本项目为雨水回收系统，雨水中含大量空气中的粉尘，在水中形成大量的悬浮物，而粉尘形成的悬浮物粒径非常小，单纯使用填料式过滤器（石英砂、活性炭、浮动床均属于填料式过滤器）难以达到理想的过滤效果，故我司为本项目配备混凝反应器以提高过滤效率。
混凝过程利用混凝剂对悬浮物质的聚合作用，将水中的污染物质聚集起来后形成较大直径的絮状物质，通过过滤装置将其从水中分离出来。
混凝剂可采用聚合氯化铝（PAC），聚合效果较为明显，混凝剂与雨水混合后进入反应器，药剂与污染物反应生成较大混凝体，经过滤器滤除。
加药装置的作用是向处理水中定量投加混凝药剂。
加药装置由加药罐、搅拌机和计量加药泵共同组成，加药罐储存药液，搅拌机用于加药罐内药液的搅拌，使之药液中药剂均匀分布不形成沉淀，计量泵用于药液的定量投加。
加药装置性能参数：
①加药罐
材质：
PE（聚乙烯），耐腐蚀性强
外形尺寸：
直径710mm、高980mm。
有效容积：
300L
②搅拌机
功率：
0.37kW
③计量加药泵
最大输出流量：
10L/h
最大输出压力：
0.6MPa
电机功率：
42W
混凝反应器性能参数：
材质：
钢质，内外防腐；
外形尺寸：
直径1200mm、高2200mm（有效高度，不包括搅拌电机）；
主要结构：
反应罐体、进水口、出水口、泄水口、排气口、吊装环；
搅拌电机：
1.1kW；
水力停留时间：
15min；
药剂主要成分为聚合滤化铝（PAC）；
投加浓度：
10%
投加方式：
粉末型药剂，按10%浓度配制人工溶药，注入加药罐，计量泵自动投加。
应在调试时根据来水水质进行调整，确定实际投加量。
（2）过滤——浮动床过滤器
传统的过滤器存在着过滤流速较小，设备占地面积大，使用周期短，反冲洗水量大等缺点，我公司所研制的浮动床过滤器恰恰弥补了传统工艺的不足。
浮动床式全自动过滤器融合全新的设计理念，是采用最新的专利技术研制而成的新一代水处理设备。
该过滤器针对所采用的过滤介质的悬浮特性，采用了逆流过滤、无压力顺流再生的工作方式，解决了传统过滤器设备容易堵塞和介质再生效果差、自耗水量高、排污水量大等问题，同时比石英砂、多介质等粒料型过滤器的过滤流速提高了2-3倍，且设备体积、重量大大降低，是粒料型过滤器的替代产品。
该过滤器实现了过滤精度与进水压力及流速的自适应性，进水压力增大时，流速加快，过滤层的紧密度增强，相应的过滤精度也提高。
设备过滤流速高达40-60m/h，体积较通用类过滤器减小近1/3。
本设备具有压力损失小、过滤反洗效果好、可实现全自动无人值守、设备运行管理费用低等优点。
PLC控制单元发出信号，通过控制各阀门的通断完成正常过滤状态到介质再生状态的切换，过滤介质的再生过程及相关的时间参数是通过人机界面进行设定的，可以根据实际需要设定再生过程的重复次数。
性能参数：
材质：
钢质，内外防腐
外形尺寸：
直径800mm、高2240mm。
滤速：
35m/h
排污水量：
0.25t/次
压力损失：
0.03-0.08MPa
设备净重：
450kg
设备运行重量：
970kg
气源强度30-50L/m2·s-1
设备特点：
设备过滤速度高，最大可高达40m/h，体积较通用类过滤器减小近1/3。
以松散的多规格比重小于1的圆球形粒径介质代替了传统的石英砂介质，实现了过滤精度的自适应，可以达到很高的过滤精度，可以完全替代石英砂、多介质、纤维球等通用过滤器。
实现了过滤精度与进水压力及流速的自适应性，进水压力增大时，流速加快，过滤层的紧密度增强，相应的过滤精度也提高。
过滤介质再生的过程是一个无压力、稀释性的溶解过程。
这个过程实质上是通过松散过滤介质进而扩充污物存在空间的过程，从而使大量的污物从介质中溶出并分层，最后排出。
本设备具有压力损失小，过滤反洗效果好，可实现全自动无人值守、设备运行管理费用低等优点。
（3）消毒
对处理后的回用水采用次氯酸钠溶液进行消毒，以保证回用水的细菌指标达到要求。
加药装置由一个储药罐和一台加药计量泵组成，储药罐采用PE材质，计量泵采用进口隔膜泵。
该工艺成熟稳定，污染物去除率可达到85%以上，且运行操作简单，完全自动化控制，降低劳动强度。
（4）清水池
消毒反应的场所，并存储一定容积处理后的清水，以备绿化回用。
采用混凝土结构，有效容积40立方。
设自来水自动补水设施一套。
四、主要构筑物及设备明细
4.1构筑物列表（土建部分）
序号
名称
规格型号（mm）
数量
单位
备注
1
安全分流井
Ф=1500
1
座
深度与雨水管
埋深有关
2
雨水弃流器
检查井
L×B=2000×1360
1
座
3
复合流过滤器
检查井
Ф=1400
1
座
4
雨水弃流器
基础
L×B×H=1500×860×250
1
座
5
复合流过滤
器基础
Ф×H=1200×500
1
座
6
蓄水池
L×B×H=6000×4500×4000
1
座
7
清水池
L×B×H=2500×4000×4000
1
座
8
集水坑
L×B×H=1000×1000×500
1
座
位于设备间
地面以下
4.2主要设备表
序号
设备名称
规格型号
数量
单位
备注
1
雨水弃流
分离器
DN300
1
台
含电控系统、格栅
室外地埋
2
复合流过滤器
DN300
1
台
全自动过滤
室外地埋
3
过滤提升泵
Q=10m3/h，H=33mN=3kW
2
台
1用1备
4
混凝加药
装置
Q=10L/hP=0.6MPa
V=300L
1
套
含搅拌机、加药
泵、加药桶
5
混凝反应器
Ф=1200mmH=2.2mN=1.1kw
1
台
含搅拌器
6
浮动床过滤器
Q=15m3/hФ=800mmV=40m/h
1
台
含气动阀、电控柜
7
罗茨风机
Q=0.7m3/minH=49kpaN=1.5kw
1
台
8
消毒加药装置
Q=3.8L/hP=0.6MPaN=25w
V=200L
1
套
含加药泵、加药桶
9
蓄水池排泥泵
Q=10m3/h，H=10mN=0.75kW
1
台
室外蓄水池内
10
电控柜
1
套
位于处理机房
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