论雨水资源的开发利用

论雨水资源的开发利用

0工程背景和水质雨水回用于上海浦东国际机场电子邮件系统的卫生浴室、机场能源中心供水和其他低水质用户。这是民用机场系统上首次进行水开发，缺乏足够的技术经验。为避免工程实施的盲目性,需要对机场内雨水收集利用的必要性,科学性,可行性,分步、分期实施的可操作性以及相关的雨水处理工艺,储存,输配水管道系统进行技术研究,对雨水回用在浦东国际机场的推广和管理模式、应用政策方面进行探讨,为今后雨水回用的类似工程建设和管理提供参考数据。天然雨水的有机污染物少、硬度低,但降雨落到地面或屋面所形成的初期雨水的污染还是相当严重的,尤其机场内飞机起飞阶段燃料未充分燃烧后的排放物尘降及海风夹带的自然尘降对雨水造成了很大的污染。所以对航站楼和大面积屋面建筑物的屋面雨水,应该进行适当的初期雨水弃流、分流收集措施。对于机场雨水回用用户的不同对象,应采用不同的处理方法和处理标准,必要时实行分质回用的研究。对回用于航站楼内冲厕的雨水,可进行适度的精处理;对回用于工作区绿化、道路的浇灌用水,可只进行简单处理。对航站楼收集的雨水,可考虑利用现有景观水池进行调蓄,集中处理;道路、绿化用水,可考虑利用围场河进行调蓄,分点处理。雨水经处理后回用于航站楼和办公楼的冲厕,建筑物内要建2套单独的供水管道系统,在水质上不存在问题,关键是要研究在水量的储存上如何保障用水安全。(1)根据浦东国际机场的总体规划及航站楼、办公楼、道路、园林绿化用水的要求规划情况,研究输配水管道系统的设置原则,对雨水回用工程的建设实施、处理点位置的确定、绿化浇洒车取水点设置、管道材质、计量方式、管理方法等,研究提出近、远期分步实施的设想。(2)为大力推广雨水在浦东国际机场服务区内的应用,研究机场当局应健全哪些必要的措施和出台相应政策。对采用雨水替代生活用水的用户给予必要的鼓励及优惠政策,对一些用户要采用强制性政策,以提高雨水回用用户的积极性和有限水资源配置的合理性。1城市雨水利用工程现状雨水回用与再生水等统称为非传统水源,但雨水回用又与污水处理回用有着很大的区别。污水作为回用水源,水量较均衡,不必进行较大的调蓄;而雨水的降水量变化较大,水量在时空分布上极不均匀,遇到丰水年和干旱年,相差将会更大,给雨水的收集、储存带来一定的难度,必须要利用适当的雨水调蓄池来调节高峰流量。应确保雨水利用工程水质水量安全可靠,防止产生新的污染。如何高效的收集、处理、利用一直是困扰城市雨水高效利用的难题。雨水回用成本高,受天气影响大,收集困难等诸多因素都限制了雨水利用的应用。若单靠低草坪、透水路面、小型的集雨工程等雨水回用措施,则间接降低了雨水的利用率,从而提高了雨水利用成本。2雨水径流的概念及其早期冲刷作用由于受城市环境各种因素的影响,城区的雨水径流都具有一定的污染性,有些甚至较为严重,这也是城市雨水利用复杂性因素之一。但大量的研究表明,雨水径流有明显的初期冲刷作用,即在多数情况下,污染物是集中在初期的数毫米雨量中。因此,控制初期雨水成为雨水利用系统和城市径流污染控制的一项主要措施。设计得当,可以有效地控制每场降雨径流中的大部分污染物,保证整个系统安全高效运行。初期雨水控制方法有多种,常用的一种是初期雨水弃流装置。3雨水储存浦东机场的雨水储存有几种可能的方法:新建地下储存池、利用景观水池、利用飞行区泵站调节水池、利用围场河。(1)t1航站楼的节点T2航站楼是一个建筑体量较大的建筑,建筑面积约18万m2,从雨水收集方面考虑,是一个较好的区域,但从T2航站楼总体位置来看,该区域功能性较强,是旅客的集散中心,各种交通枢纽在此汇集,用地十分紧张,地下空间也已被利用建造成停车库,难以找出空地建造储存池和冲洗设备。(2)景观水池排水设计在三水的基础上存在的问题浦东机场T2航站楼前的景观水池有效容积约40万m3,就容积而言,可以利用,但是存在以下技术难点:①景观水池的水位较高。虽然T2航站楼屋面的雨水,从理论上讲是可以重力流入景观水池,但是受到楼宇屋面排水设计的限制,雨水管必须按照屋面汇水分片布置,分片收集,分段落地排水,无法重力自流进入景观水池。②景观水池对水质有要求。若无法利用弃流装置分离初期雨水,初期雨水进入景观水池会带来较大的污染,而且夹带的泥沙等污染物沉淀于水池中,将给池底的清理带来很大的难度。③景观水池的容积有限。景观水池虽然有40万m3,但由于其功能原因,平时水池有一定的水位要求。若一场降雨量超过水池允许容积,必须要溢流排放而无法储存;而当非雨季水量不足时,景观水池的存水量将不足以保证回用水量的需求和保持景观水位的要求。(3)调节水池飞行区雨水泵站建有总容积11万m3的调节水池,第二跑道的南北两端也建有2座调节水池,主要收集跑道和飞行区站坪的雨水,水质相对比较干净。调节水池虽然可以储存一部分雨水,但飞行区雨水泵站的调节水池都在跑道的两端,距离回用点较远,输送管线还将穿越飞行站坪,也非理想之处。(4)围场河水系设计需分区制机场围场河是一个独立的大水系,河道两岸和河底均经过整治,待西侧二期围场河按照规划建成后,全长将达到约32km,围场河常水位2.35m,最高水位3.6m,预计最低水位1.5m。若水位按3.2m计算,容积约为380万m3,而且围场河收集了机场内的全部雨水(排水设计采用的是分流制),当然初期雨水也被收集到围场河系统(若能够采用弃流装置,将大大有利于围场河水质的控制),但由于围场河水系较大,具有稀释作用,加上流行速度比较缓慢,水系尤如一个庞大的沉淀池。围场河往东海的两个出口处建有闸泵站,可以通过闸泵站的排、引功能来控制围场河的水位(即可调节围场河的储水容积),这样既可以满足机场排水安全的要求,在非雨季又有储水的功能,应该说是一个最值得深入研究的储存方法。4建设回用水系统机场的回用水用户对象主要为航站楼、办公楼冲厕,能源中心冷却塔补充用水,绿地浇洒,道路冲洗压尘,工程施工用水,宾馆洗车,景观水池补充用水等低水质用户。回用水处理的程度以满足生活杂用水标准为准,若对其他用水有较高要求,可以在进入该用户前进一步进行精过滤,而不必对全部回用水进行高标准处理。由于浦东国际机场范围较大,潜在回用水用户分布较广,雨水回用采用大系统方案,即集中处理,近期枝状管网分散到点供水,远期形成环网供水。集中处理是在围场河附近建设以围场河为水源的雨水处理(厂)站,站址应尽量选在围场河边,临近用水量较大的最终用户点。管线拟采用非金属管压力输送,管材可以采用聚乙烯(PE)管或给水用ABS管材,管道耐压应达到1MPa。管道用浅绿色再生水色标标注,并建立独立的回用水管道系统。回用水管道在浦东机场工作区道路和地下管道综合设计时一并考虑。管道敷设在道路旁的绿化带中,也有利于实现绿化的自动喷灌。在T2航站楼和其他大面积的商用或办公用房建设时,同时建设回用水和饮用水双管供水系统,敷设管线的沿线用户都可以使用这部分回用水,并把饮用水作为紧急备用水源。5运营管理5.1雨水处理的过程生态法雨水利用设施必须按照操作规程和要求使用与维护,一般设专人管理。应定期对工程运行状态进行观察,发现异常情况及时处理。例如:在雨水处理各工艺过程(如调节沉淀池、截污挂篮等)中,会产生沉淀物和拦截的漂浮物,应及时进行清理。雨水调节沉淀池和清水池应及时清淤。当人工控制滤池运行时,应注意观察清水池储水量,在水位达到设定值时应及时停止运行。对滤池还应采取反冲洗等维护措施。5.2同的气温和水质有不同的影响根据雨水利用的不同要求其水质监测指标也不尽相同,夏季和冬天不同的气温,对水质也有不同的影响。在雨水处理系统设计前,必须要监测回用点处的水质变化情况,寻求最佳处理方案。雨水利用工程运行过程中也应对进出水进行监测,有条件时可以实施在线监测和自动控制。5.3特殊控制阀和警示标志的安置雨水处理后其供配水系统应单独建造。为了防止出现误用和与饮用水混淆的情况,应在该系统上安置特殊控制阀和相应的警示标志。应尽量保持集水面及其四周清洁。避免采用污染材料做汇水面,不得在雨水汇集面上堆放污物或进行可能造成水污染的活动。5.4雨水充放电,节约饮用水开展雨水利用工程应同时提倡节约用水、科学用水。在雨量充沛时应尽量优先多利用雨水,节约饮用水;在降雨较少年份,应优先保证重点急需用水,调整和减少其他用水量。6设计进出水水质根据以上需水量的预测,结合对随塘河内水质的监测数据,河水中的Cl-较高(回用水用于循环冷却水的水质标准Cl-<250mg/L),但各类冷却循环设备对Cl-的要求亦不尽相同。对能源中心设备情况的调研和分析研究结果表明,围场河的Cl-对中心所用设备没有影响。根据用户需求,提出近、远期结合的回用方案。近期方案:围场河回用水主要用于T2航站楼的冲厕、T2航站区的绿化浇洒,另外考虑输配水管道沿线以东工作区地块内用户的使用,雨水处理站设计规模为0.35万m3/d。远期方案:远期增加一、二期能源中心用户作冷却水补充用水,适当考虑输配水管道沿线以东工作区内启航东路附近地块用户的使用,雨水处理站设计规模为1.4万m3/d。根据对随塘河晴天和雨天两种工况下的水质进行监测,其BOD5、CODCr、总磷、SS等(除氨氮外)雨天工况下测定的数据均比晴天时高,而硬度、Cl-、pH、DO等指标均是雨天的数据低于晴天。由于浦东机场靠近海边,虽然机场围场河与外围水系连通处有闸泵站控制水位,海水不会倒灌入围场河内,但由于靠近海边的地下水中Cl-偏高,且围场河除重力式挡墙外,从河底至护坡均采用浆砌块石建成,夹带大量Cl-的地下水很容易渗入围场河河水中,因此测得的数据中Cl-偏高。设计进水水质:根据以上的实测数据,确定雨水处理站的设计进水水质指标见表1。由于我国城市雨水利用工程目前正处在示范和发展阶段,相应的标准、规范还未健全,基于近、远期用户的用水要求,围场河回用水处理后只要符合城镇杂用水水质的控制指标就能用于冲厕和绿化浇洒,符合冷却用水的水质控制指标就能用于冷却水的补充用水。6.1围场河回用水采用物化处理由于进水水质BOD5/CODCr为0.16,不适宜采用生物处理系统,因此围场河回用水应采用物化处理。由于回用水用于冲厕、绿化浇洒等对Cl-无控制要求,经对机场能源中心设备的调研,对Cl-亦无控制要求,因此可采用如下处理工艺:原水→加药→混凝沉淀→过滤→消毒→用户。6.2可靠性和水压稳定性环状供水管网虽然工程投资高,实施难度也较大,但是其供水可靠性和稳定性均较高,运行成本低,适用于用户对供水可靠性要求高的场合。而枝状供水方式具有工程投资低、工程近期容易实施的优点,但是其供水的可靠性和水压的稳定性不高,适用于用户相对比较集中并且对供水安全性要求不高的输水系统。浦东机场回用水用户相对较集中,近期可以采用枝状管网布置,远期随着回用水用户的增加,服务范围的扩大,考虑逐步将其连成环状管网,有利于提高供水的安全性。7提供用户的回用水由于近期处理水量较小,近期方案处理成本(含折旧)约1.09元/m3,远期方案处理成本约0.71元/m3。若提供用户的回用水按上海目前自来水价格2.58元/m3计算,按近期规模测算,7年后可收回成本;按远期规模测算,4年后可收回成本。若同时考虑今后几年水价上涨因素,可以给回用水的使用留下更广泛的空间,对于用户来说是能接受和使用的。8实施城市河道雨水回用的必要性实现雨水资源化,防范和避免水资源危机,共同解决关系全球经济发展和人类生存环境的问题,在浦东机场内开展雨水回用试点,将通常降雨排放的雨水作为新的水资源开发利用,从宏观意义上说有利于人类文明的发展,把有限的水资源留给人类的下一代,而从现实意义上讲,为雨水回用在我国民航机场内推广使用,作出典范。9建设回用水队伍,建议采取以下几种方式上海市政府目前尚未出台有关雨水回用的政策,建议浦东机场有关部门可以先参考国内其他城市的一些做法,结合机场建设的实际情况,推陈出新、因地制宜。建议:(1)为配合回用水项目的建设,机场内新开发建设的基建项目,在报建时,必须同时上报使用回用水的设计内容,否则基本建设规划不予审查。(2)建筑面积在2万m3以上的宾馆、饭店、综合性服务业、集中办公楼、集中的洗车点必须使用回用水。(3)园林绿化浇灌、景观水池水体置换、