雨水资源收集利用系统及处理技术方案设计.docx

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雨水资源收集利用系统及处理技术方案设计

城市化快速发展的地区，水资源问题已日益成为制约城市发展的重要因素，为实现科学发展的目标，必须选择走可持续发展的道路。

城市雨水资源化利用是解决城市水资源短缺、控制城市雨水径流污染，减少城市洪灾的有效途径。

为此，应将雨水利用与雨水径流污染控制、城市防洪、生态环境的改善相结合，应坚持技术和非技术措施并重，工程性措施与非工程性措施并用的原则，因地制宜，择优选用，兼顾经济效益、环境效益和社会效益，标本兼治，促进城市水资源利用的可持续发展。

本篇文章讲述雨水资源收集利用系统及处理技术方案，该方案由：

“海绵雨水”公司，一家从事雨水收集利用系统十多年专业企业。

城区不透水面积逐年增加，雨水径流量增大，流出时间缩短。

这不仅造成水资源的巨大浪费，加大了城市排水系统的负担，还对城市的生产、生活造成极大的影响，并带来巨大的经济损失。

那么如何将雨水有效收集利用？

首选，我们讲下关于雨水收集与利用的意义。

1、节约城市水资源

近年来逐渐增多的城市道路冲洗，晒水减雾，甚至于城市洗车行业的逐步增多，对于城市自来水的需求也相应增多，而供水负担加重，自来水等原水资源的浪费和过度使用，使得回用雨水作为循环用水水源的呼声也日渐增大。

2、改善城市水源环境

对城市雨水资源的开发利用，地表河流，湖泊及地下水等水体的用水将相对减少，有利于维持河、湖、地下水源等天然水体的正常生态环境用水量，另一方面通过收集雨水的调蓄构筑物的运作，既可以缓解城市的内涝灾害，还可以变废为宝，稀释污水污染物，改善污水的水质。

3、具有经济和生态意义

对雨水进行收集利用，既可缓解城市对自来水依赖，又能解决水源污染，最终达到节能减排、低碳环保的目的。

另一方面，回用雨水在一定程度还可以做到城市区域自给自足，对于飞速发展的城市来说，尤其是城市不断扩张，而后续配套的管网无法跟上的时候，采用雨水回用，减少城市建设管道的费用，使得城市管网合理优化，而且对于雨水使用，可部分替代自来水以减少自来水的使用量，与其它非传统水源利用对比，雨水收集利用具有明显经济优势。

雨水收集与利用的系统及处理技术

随着国际雨水集流系统会议的召开和国际雨水集流系统协会的成立，国际上掀起了雨水收集利用理论和技术研究的热潮，内容涉及集雨水面处理、集雨系统设计、集雨模型和收集雨水的高效利用等。

雨水收集系统将进一步细分为四种类型：

1、集雨系统

1、屋顶收集系统：

在屋顶和庭院安装管道，输水设备和蓄水设备，收集屋顶上的与供家庭饮水、卫生、养畜等使用。

2、小型雨水收集系统：

收集区面积在1000m²以下，种植区面积在100m²以下，两者之比为1:

1-1:

10，种植区仅种一颗树或部分灌木或一年生作物，主要由人工建成，不设溢流口。

3、中型集雨系统：

集雨区经过处理或不处理，坡度在5％-50％之间，面积在1000m²，-2000m平方之间，种植区或为梯田或为坡度小于10％的缓坡，集雨区面积与种植区面积之比为10:

1-100:

1由人工或机械建成，设溢流口。

4、大型雨水收集系统：

需建设复杂的渠坝体系，收集雨季时季节性河流形成的洪水，集雨区面积在200hm2-50km2之间，集雨区面积与种植区面积之比100:

1-10000:

1收集的雨水蓄存于水库、池塘和农田土壤中，其主要用途为补充作物所需的土壤水分，回补地下水和减小洪水灾害造成的损失。

主要由机械建成，设溢流口。

2、雨水截污技术

对于雨水收集，要想进一步利用，就要对雨水水质进行处理改善。

因此应从源头入手，控制源头污染，通过采取一些简单易行的截污措施，可大大改善收集雨水的水质和提高后续处理系统的效果。

雨水的截污技术主要有：

屋面雨水截污技术、路面雨水截污技术。

1、屋面雨水截污技术

屋面雨水的截污措施有很多种方法，常采用3中方式：

截污滤网装置、花坛渗滤净化装置、初期雨水弃流装置。

在此简单介绍花坛渗滤装置：

花坛渗透净化装置是利用建筑物四周的一些花坛来接纳、净化屋面雨水，也可以专门设计花坛渗滤装置，既美化了环境，又净化了雨水。

下图所示是花坛渗滤化装置图。

2、路面雨水截污技术

由于地面污染物的影响，路面径流水质一般明显比屋面的差，必须采用截污措施或初期弃流装置，采取的截污技术有：

截污挂篮、初期雨水弃流装置、雨水沉淀井与浮闸隔离井、植被浅沟等技术。

在此简单介绍初期雨水弃流装置：

初期雨水的弃流装置是提高雨水径流水质的重要技术方法，一次降雨过程中60％以上的污染物集中在初期的雨水径流中，根据不同的雨水水质情况，确定初期雨水的弃流量，能欧有效去除大部分的悬浮物以及可溶解的污染物。

目前，国外一些成型的雨水截污装置已经投入市场，下图为一种容积初期雨水弃流池的构造图。

3、雨水处理工艺

常规的雨水处理是将雨水收集到蓄水池后集中进行物理、化学处理，以去除雨水中的污染物。

在工艺流程的选择中，需充分考虑降雨的随机性、雨水水源的不稳定性以及雨水储存设施的闲置等因素。

1、屋顶雨水处理工艺

屋顶雨水收集后，由于雨水相对污染比较小，其只需要经过沉淀消毒之后就可以应用到城市普通生产生活方面，如家庭冲厕、洗衣洗车，企事业单位生产线的冷却循环，这类非饮用方式的用水水质要求不高。

如果住区内有水体景观经过处理后的雨水就可以应该到景观水体中，这样不仅可以补充景观的水体，而且还能实现雨水储存的效果。

2、道路雨水处理工艺

道路雨水水质由于道路环境复杂，其水质受污染程度较大杂志成分也相对较为复杂，在处理的初期应首先考虑排除初期的径流，对后续雨水收集再进行混凝、沉淀和过滤等常规方式的处理，此外根据水质的情况，在必须要时还需要增加活性炭吸附处理工艺，因此需要在处理工艺前段设置格栅，以便处理夹杂于雨水中的树叶、纸张、塑料废弃物及其他大颗粒杂物。

对于含油污较高的雨水，则还需增物理设施如弯管的方式来进行处理，既弯管法处理雨水，在雨水由沉淀池进入过滤的管道上安装弯头，可以有效拦截油污，同时使得不含油污或少量含污雨水由弯头上水位流入水池。

而道路的机动车道收集的雨水则综合处理难度与成本的比较，由于此类雨水污染较为严重，水质极为复杂，故不主张其处理与回用，可直接排入市政管道进污水处理厂。

3、常规雨水水质处理工艺

常规雨水水质处理工艺流程图

1、筛网与格栅：

在收集雨水进行处理前，考虑到城市复杂情况，雨水中必然含有大量的杂物，如树叶、果皮、纸屑等，为提高后续设施对雨水处理的效果，在处理前期就设置格栅或筛网截留水中杂物。

2、沉淀，雨水沉淀池可以按照传统污水沉淀池的方式进行设计，可以采用平流式、竖流式、辐流式、旋流式等形式，其目的是在流动过程中将固体颗粒从雨水中分离出来。

3、消毒，根据雨水的用途，应考虑在利用前进消毒处理。

消毒是指通过消毒剂或其他消毒手段灭活水中绝大部分病原体，使雨水水中的微生物含量达到用水指标要求的各种技术。

雨水消毒应满足两个条件，经消毒后的雨水在进入输送管网前，水质必须符合相关的细菌指标要求，消毒的作用必须一致保持到用水点处，以防止可能出现的病原体危害或者再生。

雨水收集与处理利用技术

雨水收集系统与处理利用是将经过一系列的收集、截污、处理设施后，使雨水水质达到一定要求，再作为水资源补充，在工业上或作为中水进行下一步利用。

加一些水质要求不高，用水量却较大的绿化、道路浇晒、消防、建筑用水等。

渗透沟

城市发展显著增加了地表径流量，以及对当地水域的污染。

因此，通常采用渗透方法，如渗透沟，以去除雨水径流中的悬浮固体物、颗粒污染物、大肠菌群、有机物，以及一些可溶性金属及养分。

如图-9所示，渗透沟为开挖沟，深度为0.9~3.7米，采用石骨料进行回填，并加设过滤器织物作为内衬。

一小部分径流（通常为首次冲刷）被转移至位于地面以下或同一平面上的渗透沟内。

径流渗透进入周边土壤中时，其含有的污染物被过滤掉。

渗透沟也提供了地下水补给，并可维护附近溪流中的基流。

适用性

渗透沟经常用于采取了其它最佳管理措施，但可用土地有限的地区。

渗透沟最常用于美国气候温暖、不是太干燥的地区。

渗透沟可捕获并处理少量径流，但不能控制峰值水力流量。

渗透沟可与另一种最佳管理措施结合使用，如滞洪池，以提供水质控制及峰值流量控制（Harrington）。

这种渗透沟的输入量较为集中，而不是分散的输入量。

本系统储存了与连接至渗透系统同等水质（最佳管理措施）的水量。

这通常通过设置在储存设施规定高度的开口进行雨水管理量的缓慢释放得以实现。

因此，最佳管理措施水质水量将等同于开口标高以下的雨水滞留区，这些水量必须通过渗透予以排出。

可堵塞渗透沟的沉淀物或碳氢化合物（油脂）含量较高的径流通常采用其它最佳管理措施进行预处理。

一些预处理最佳管理措施的实例包括沉砂池、水质入口、沉淀井、洼地，以及植被过滤带。

优势与劣势

渗透沟对雨水径流中的悬浮固体物、颗粒污染物、大肠菌群、有机物，及一些可溶性金属及养分具有较高的去除率。

捕获的径流渗入周围土壤内，并增加了附近河流中的地下水补给与基流。

负面影响包括潜在的地下水污染，以及如维护不当，很可能发生早期故障。

 对于任何渗透最佳管理措施，必须对潜在的地下水污染进行仔细考虑，尤其是如果地下水供人饮用或用于农业。

渗透沟不适于使用或存放化学品，或危险材料的场地，除非能有效防止危险及有毒材料进入渗透沟。

在这些地区，应考虑采用不会影响地下水的其它最佳管理措施。

通过积极的污染预防措施可将潜在的泄漏降至最低程度。

由于会对地下水造成潜在污染，现场规划早期必须进行广泛的现场勘察，以确定安装渗透沟的现场适应性。

渗透沟的使用可能受到很多因素的限制，包括本地土壤的类型、气候，以及地下水位的位置。

现场特征，如排水区坡度过大、细颗粒土壤类型，以及地下水位与基岩近似位置，可能不允许使用渗透沟。

除进行特别设计用于集中输入量外，周边区域的坡度应使径流能在流入渗透沟时均匀分布于片流中。

一般来说，渗透沟不适用于含有相对不透水土壤的区域，这种土壤含粘土与泥沙，或位于填土区。

渗透沟应设置于地下水位上方，使径流可通过渗透沟进行过滤，并流入周围土壤内，最后进入地下水。

此外，排水区不应将大量的沉淀物或碳氢化合物输送至渗透沟内。

因此，服务于停车场的渗透沟必须事先进行适当预处理，如油砂分离器。

使用渗透沟的另一项限制是气候条件。

寒冷气候条件下，渗透沟表面可能结冰，从而阻止径流流入渗透沟，并允许未经处理的径流流入地表水。

周围土壤也可能结冰，从而减少进入土壤及地下水的渗透量。

但最近的研究表明，如设计与维护得当，渗透沟可在寒冷气候条件下有效工作。

通过保持渗透沟表面无压实积雪及结冰现象，并通过确保部分渗透沟是在冰冻线以下修建的，显著改善渗透沟在寒冷气候条件下的性能。

最后，对于渗透沟系统的长期效果也产生了众多关注点。

过去，渗透沟已被证实其寿命较短，经检查的渗透沟系统，其中逾50%在5年后部分或全部不能使用。

施工之前通过仔细的岩土工程评估，并通过设计与实施检查与维护计划可提高其寿命。

应对土壤渗透率与地下水位深度进行评估，以确保现场条件满足渗透沟的正常工作。

预处理结构，如植被缓冲带或水质入口，可通过清除沉淀物、碳氢化合物，以及可能堵塞渗透沟的其它材料提高其寿命。

定期维护，包括更换堵塞骨料，也可提高渗透沟的效率及寿命。

生物滞留带

生物滞留是由美国于二十世纪九十年代早期提出的一种最佳管理措施（BMP）。

生物滞留利用土壤，及木本与草本植物清除雨水径流中的污染物。

如图所示，径流作为片流传送至处理区，该区域由植草地带、沙床、积水区、有机层或覆盖层、种植土壤及植被组成。

径流最先跨越或穿越沙床，此沙床减缓了径流的速度，并将其均匀分布于积水区的长度方向上，该积水区由地表有机层和/或地面覆层，及下层种植土壤构成。

积水区有一定的坡度，其中心地势较低。

积水深度为15cm，并逐步渗透进入生物滞留区，或水分产生蒸发。

生物滞留区进行了坡度设置，以便将过量的径流引入他处。

生物滞留区种植土壤中存留的水分经过数天的滞留而渗入下层土壤。

基本生物滞留设计可进行修改，使其满足更多具体