雨水回收利用概述.pdf

Sichuan Building Materials Vol.41，No.6 December，2015 第41卷第6期 2015年12月 雨水回收利用概述 胡桂梅, 刘龙刚, 曹晓龙 (西安工业大学, 陕西 西安 710021) 摘 要: 随着城市化的迅速发展, 道路、 建筑群等不 透水面积日益扩大。 一方面雨水不能再补充地下水, 加上 地下水严重超采, 使城市周围的水环境和生态环境恶化; 另一方面大雨时, 径流迅速汇集造成地面积水和城市局部 洪灾。 如果在城市建设中, 注意发展雨水收集和利用工程, 既增加了水资源, 也是节约自来水的好措施, 同时, 通过 雨水收集利用的广泛开展也有效缓解了上述问题。 文章对 雨水回收利用优点、 经济效益、 应用领域、 具体的工艺流 程并结合相关案例进行了系统的介绍。 关键词: 截污挂篮; 弃流过滤; 清水池; 生态收集 中图分类号: TV213 9文献标志码: B 文章编号:1672 -4011(2015)06 -0281 -03 DOI:10. 3969/ j. issn. 1672 -4011. 2015. 06. 144 The Reclamation of Rain Water HU Guimei, LIU Longgang, CAO Xiaolong ( Xian Technology University,Xi an 710021,China) Abstract: With the rapid development of urbanization, roads, buildings and other impervious area is growing.On the one hand, the rain is not able to replenish groundwater, and the serious exploitation in above quota of groundwater, make the city surrounding water environment and ecological environment deteri- oration; On the other hand, when the heavy rain, caused the ground water runoff together quickly and urban local flooding. If in city construction, pay attention to the development of rainwa- ter collection and use of engineering, both increased the water resources, is also a good measure of saving water, at the same time, through the rainwater collection and utilization of extensive and effective in relieving the above problems. Articles of rainwa- ter recycling advantages and economic benefit, application field, concrete process flow and combining with related cases were in- troduced. Key words: sewage hanging basket; abandon filtration; clear water reserviors; ecological collection 0 前 言 地球 71%面积被水覆盖, 其中咸水占了 97 5%, 而淡 水的 70%又是冰川, 易于人类开采利用的淡水仅占地球水 资源的 0 007%。 我国水资源总量丰富、 人均不足, 空间上 南多北少、 东多西少, 时间上夏秋多冬春少、 年际变化不 均, 再加上水资源的浪费和污染, 造成了水资源的日益紧 缺。 我国采取修建水库、 跨流域调水、 节水等措施来解决 水资源不足问题, 其中水库受气候影响较大, 跨流域调水 又耗资巨大, 而雨水的有效回收利用则是解决部分城市水 资源短缺问题的一个有效方法, 为水资源长期可持续发展 提供了一个有效途径, 同时也减轻一些地区由于洪涝灾害 带来的巨大损失, 未来定是雨水利用蓬勃发展的时代。 1 雨水回收利用 1 1 雨水回收利用的优点和经济效益 雨水综合利用的成本远低于海水淡化的费用, 有效节 约水资源, 缓解自来水供应压力; 创造了可持续的城市排 水系统, 减少城市内涝, 缩小城市雨水管网规模, 节省巨 额的市政投资。 1 2 回收雨水应用领域 绿化浇灌、 喷灌、 道路冲洗、 车辆清洗、 厕所冲洗、 补充景观水、 空调、 消防补水等各个领域。 2 雨水收集各流程简介 2 1 收集系统 1) 生态收集。 绿化带上的水通过下渗和集水口排放两 种方式收集, 集水口的雨水流入汇水管道, 下渗水经土壤 过滤汇集到地下蓄水模块。 渗透能力计算为: Qs= KJAsts 式中 QS 渗透量,m3; 综合安全系数,一般取 0 5 0 8; K 土壤渗透系数,m/ s; J 水力坡度,一般可取 1 0; As 有效渗透面积,m2; ts 渗透时间。 渗透设施滞蓄的水容积计算为: Vp= max10 hy,t(cFy+ F0) - 60 Qst 式中 Vp 滯蓄容积,m3; t 降雨历时,min,按5、10、15、20逐渐增大分别计 算,直到 Vp 取得最大值; Fy 绿地或渗透设施受纳的集雨面积,hm2; F0 绿地或渗透设施直接受纳的集雨面积,埋地的为0; hy,t 设计降雨厚度,mm; c 雨量径流系数。 渗透设施的贮水容积按下式计算为: Vs Vp nk 式中,nk为填料的孔隙率, 不应小于 30%, 无填料取 100%。 2) 人工收集系统。绿化带上的雨水可以通过生态收集系 统进行收集也可以在绿化带上设置雨水口进行收集,非绿化 带上的水可以通过排水沟、线性排水沟、专业屋面排水系统 等措施进行收集。 收集雨水量的确定: Q = qF 式中 Q 收集雨水量,m3; 径流系数; F 集水面积,100 m2。 2 2 预处理 1) 截污挂篮装置。 收集后的水, 先经过汇水管流到截 182 Sichuan Building Materials Vol.41，No.6 December，2015 第41卷第6期 2015年12月 污挂篮装置, 装置设进水管、 超越溢流管和出水管中间底 部设截污挂篮, 可以有效拦截较大的垃圾和沉淀砂粒, 清 理方便(打开检修盖提出倾倒即可),同时保护后续设备。 2) 弃流过滤装置。 接收和处理收集系统装置的雨水, 这里采用一种新型产品, 目的是为了弥补已有的技术不足, 将雨水收集利用过程中弃流、 过滤、 自清洗于一体, 利用 水位差过滤, 降低处理设备运行人工管理成本, 而且安装 方便。 2 3 蓄水装置 蓄水装置主要有储水罐(少量雨水收集) 和蓄水模块 (大面积雨水收集)两种, 宜设有通风口且具有自清洗功能, 采用可再生材料, 宜具有耐强酸、 耐强碱性、 使用寿命长、 占地面积少、 布置灵活等特点, 耐高压性能要好, 施工周 期短。 2 4 深度处理、 清水池(对于水质要求较高时采用) 对收集到的雨水进行絮凝、 沉淀、 过滤及消毒处理, 确保雨水能够满足相关的回用水水质要求, 处理后的不达 标水通过排水口排到市政雨水管网, 深度处理后的水流进 入清水池。 2 5 雨水回用系统 根据水质的要求采用不同的处理工艺进行处理后, 从 蓄水池或清水池内经提升泵输送到供水点。 3 工程实例 3 1 项目概况 项目位于陕西省安康市。 项目规划用地面积约为 37 438 86 m2, 其中建筑容积率为 3 7、 绿化率为 37 2%。 本 次设计利用场内室外雨水管线收集区域内下垫面雨水, 结 合雨水管线的分布情况, 方案中在其中一条雨水管网末端 设置一座雨水利用构筑物收集雨水, 余量雨水以溢流的形 式排入市政雨水管网。 净化后洁净雨水主要用于该区域内 绿地浇洒使用。 3 2 设计范围 本次设计范围为室外雨水管道进入初期雨水分流井至 雨水回用水管出雨水设备间 2 m 的范围, 其中包括雨水储 水池容积的计算, 水池材料的选择, 雨水处理工艺的选择, 水池净化及消毒设备的选择, 雨水进出水管标高的确定, 雨水溢流管的位置及标高的确定, 回用水泵参数的确认。 3 3 设计依据 1) 甲方提供的基础数据; 2) GB50015 -2003建筑给水排水设计规范;GB50400 -2006建筑与小区雨水利用工程技术规范;GB/ T18920 - 2002城市污水再生利用城市杂用水水质;建筑与小区雨 水利用工程技术规范实施指南。 3 4 安康市的降水资源 安康市属北亚热带湿润季风气候区, 四季分明, 气候 温和, 雨量充沛, 无霜期长。 年平均气温 15 5 , 年降雨 量 636 9 1 100 mm。 多年平均降雨量 926 2 mm。 设计重 现期 1 年一遇日降雨量为 50 0 mm, 其中 5 mm 以上的降雨 量占总降雨的的比例为 89 3%。 本次设计初期雨水弃流按 5 mm 考虑, 则水池容积计算降雨厚度为 45 0 mm。 3 5 水池容积计算 1) 区域综合雨量径流系数的计算。 不同的区域雨水径 流系数不同, 按照设计规范要求, 屋面、 路面、 硬质铺装 雨水综合雨量径流系数取 0 90, 绿地雨水综合雨量径流系 数取 0 15。 区域内绿化率为 37 2%, 则该区域综合雨量径 流系数为: = 0 372 0 15 + (1 - 0 372) 0 90 = 0 0558 + 0 5652 = 0 62 2) 根据设计日降雨量计算水池容积。区域总汇水总面积 约为 37 438 86 m2,区域内综合雨量径流系数为 0 62。按照 安康一年一遇的降雨重现期计算,去除初期弃流雨水,区域 下垫面一场降雨可收集雨水量按下式计算: Q = qF 式中 Q 雨水储水池容积,m3; 折减系数; 雨量径流系数; q 设计日降雨量,mm/ d; F 汇水面积,hm2。 项目区域内一场降雨可收集雨水量为: Q = 37438 86 0 62 0 045 = 1044 54 m3 3) 根据用水量核算水池容积。 Q1= QT 式中 Q1 雨水储水池的容积,m3; Q 日用水量,m3/ d; T 雨水利用天数,d。 根据 GB50015 -2003建筑给水排水设计规范,绿化浇 洒用水定额可按浇洒面积 1 0 3 0 L/ m2d 计算; 本设计 取 2 0 L/ m2 d。 浇洒绿地日用水量:Q = 37438 86 0 372 0 002 = 27 85 m3 按照设计规范要求雨水回用保质周期易为 2 5 d。 对于 雨水回用来说, 较为经济、 适用的是以用水量并结合两场 降水的间隔时间来设计, 既可以保证有足够的回用水, 还 可以节省投资和运行费用。 本次设计雨水调蓄容积计算考 虑到安康地区实际降雨频率及持续干旱时间的间隔, 根据 逐月平衡降雨量、 雨水收集量和雨水用量, 以及构筑雨水 调蓄设备的经济性考虑, 本次设计雨水利用天数取: T = 5 0 d 即 Q1= Q 5 0 = 27 85 5 0 = 139 25 m3 方案中设置一座 145 2 m3的雨水储水池, 一次降雨可 供回用水量为139 0 m3, 可满足区域内5 0 d 的绿化浇洒用 水, 余量雨水可作为景观补水或场地冲洗用水。 此时雨水 收集率为 13%。 方案中屋面、 路面、 绿地雨水通过初期弃流将初期较 脏的雨水排至市政雨水管道, 经初期弃流后的雨水通管、 渠送至贮水池收集, 该池兼具贮藏、 调节、 沉淀作用。 然 后经泵提升至全自动过滤器, 考虑到初期弃流后的雨水水 质较为稳定, 且悬浮固体含量较低, 雨水过滤后经紫外线 消毒器在线消毒后方可回用。 4) 年可利用雨水资源总量计算。 按此控制率计算, 该 区域年可收集利用雨水资源总量为: Q年=37438 86 0 62 1 14 0 13 =3440 03 m3 年可利用雨水资源总量为 3 440 03 m3; 年可节约自来水总量为 3 440 03 m3; 年可减少雨水外排量为 3 440 03 m3。 雨水作为较优质的回用水源, 同时考虑到连续集中降 雨的高温季节, 收集的雨水容易产生有机物滋生的状况, 结合 GB/ T50378 -2006绿色建筑评价标准中推荐的屋面 (下转第 285 页) 282 Sichuan Building Materials Vol.41，No.6 December，2015 第41卷第6期 2015年12月 地区有较长的日照时间, 十分适合太阳能热水器。 因此, 在高层建筑小区合理使用太阳能, 能够在一定程度上节约 耗电量9。 4 高层建筑消防系统给水优化设计 高层建筑消防系统是我国强制性规定的消防措施, 供 水方式的选择直接关系到投资经济性、 运行可靠性等。 目 前高层建筑中比较常见的供水方式有不分区高位水箱供水、 分区减压水箱供水、 双出口水泵供水、 减压阀供水、 分区 串联供水等。 结合实际情况考虑, 不分区高位水箱供水的 使用的建筑高度大约在 50 m 左右, 投资成本高、 资源浪费 严重。 而采用分区供水中的减压阀分区供水方式, 则更加 符合现代化高层建筑设计要求10。 关于高层建筑室内消火栓系统的分区, 由于一般采用 临时高压系统, 考虑到消火栓泵的扬程, 合理的分区不仅 不会增加前期的经济投入, 甚至还能够起到节能作用, 符 合优化设计的要求。 在水力计算部分首先需要确定消防用 水量, 这需要结合建筑的高度、 燃烧面积、 空间大小等。 在水力计算中需要计算出理想状况下水枪射流长度、 水枪 喷射流量、 水龙带水头损失、 消火栓栓口所需水压, 确定 消防给水管网的管径。 计算消防给水管网的水头损失、 消 防水泵扬程、 高位水箱设计高度。 需要注意的是发生火灾 的 10min 内由屋顶消防水箱供水, 当高区最不利点消防设 备的水压要求不能得到满足时, 应该同时采用气压给水设 备或者稳压泵等加压设备有效提高水压11。 由于高层建筑中低层与高层的消火栓的水压不同, 实 际的出水量较大, 为使上部的消火栓栓口水压满足消防灭 火要求, 下部的消火栓往往压力过剩, 消防支管减压的目 的在于消除消火栓的剩余水压。 可以适当在消火栓栓口处 加设不锈钢的减压孔板或者是采用减压稳压消火栓减压, 保证消火栓的实际出水量尽量接近设计出水量。 5 结 语 高层建筑给水系统不管在技术上还是设计上都超过了 一般的建筑给水系统, 正是由于这种特点导致其中存在一 定的问题。 越来越多的高层建筑耗能越大, 为了能够符合 我国提出的建设资源节约型、 环境友好型社会要求, 对其 进行优化设计具有十分重要的意义, 甚至对促进社会进步、 经济发展有一定积极意义。ID: 002354 参 考 文 献: 1 邓双黔. 高层建筑给水系统的节能及优化设计研究J. 中华 民居:下旬刊,2013,11(2):37 -38. 2 赵玲萍,张凤娥. 灰色模糊综合评价法在高层建筑给水方式选 择中的应用J. 水资源与水工程学报,2009,20(1):116 - 119. 3 冯黑南,田野. 浅谈高层建筑给水系统设计注意事项J. 中小 企业管理与科技:上旬刊,2009,18(4):132 -133. 4 管岫峰,刘建军,李伟. 季节性冻土区给水管道周围温度场与埋 深的数值模拟及分析J. 石河子大学学报:自然科学版, 2015,19(3):150 -151. 5 袁亮,宋永娜. 降板卫生间管根渗漏原因及解决和预防措施 J. 青岛理工大学学报,2015,19(4):256. 6 潘军刚. 太阳能和空气源热泵热水系统在浴室中的应用J. 赤峰学院学报:自然科学版,2015,19(11):58 -59. 7 李秀忠,钟造胜. 基于远程无线监控的太阳能和热泵集中供热 水系统设计J. 节能,2015,11(4):62 -66. 8 崔国景. 高层建筑给排水的施工技术及质量控制J. 中国新 技术新产品,2010,18(11):164. 9 曾宏. 高层建筑给排水施工的几点思考J. 中国新技术新产 品,2010,18(11):202. 10 田伟能. 论暖通空调系统在建筑空调节能的有效措施J. 城 市建筑,2014,13(1):141. 11 万海山,卢高玮. 基于高层建筑冷热给水系统安装调试问题的 若干分析J. 中国高新技术企业,2015,23(5):123 -124. (上接第 281 页) 3 6 处理工艺 雨水处理工艺为: 本次设计选用屋面雨水初期径流 弃流雨水蓄水沉淀池过滤消毒清水池工艺, 但雨 水经过过滤消毒后直接至用水点。 3 7 雨水回用 本项目的雨水主要用于绿化, 考虑收集雨水的水质, 以及对用水水质的要求, 本项目所收集的雨水经雨水过滤 系统后, 可满足以下用水水质要求(见表 1)。 表 1雨水处理后 CODcr 和 SS 指标 项目指标 循环冷却 系统补水 观赏性 水景 娱乐性