“所有的水都是雨水”,这是美国雨水收集利用专家理查德·海尼经常说的一句话。在我们生活的地球上,不论是地下储水层的水,还是江河里的水,最早都是从天上掉下来的。当雨水落到地面,透过土壤、石层渗灌到地下储水层,带上了矿物质和盐等有益于人类健康的物质。最关键的是,地下水硬度一般偏高,而回用雨水可以节省地下水处理中使用的软水材料,还可在洗涤时节省肥皂、洗涤剂等。因此,对雨水的科学收集、合理储存及节能使用是节能减排的一个有效途径,是充分发挥雨水利用价值的有效保障。
城市雨水收集
我国城市雨水利用起步较晚,目前主要在缺水地区有一些小型、局部的非标准性应用。在国外,德国和日本等一些发达国家,城市雨水的资源化和雨水的收集利用已有较长的历史。其经验和方法,对我国大部分城市特别是对那些严重缺水的城市很有借鉴意义。
德国的城市雨水收集方法主要有3种:①屋面雨水集蓄系统,集下来的雨水主要用于家庭、公共场所和企业的非饮用水。②雨水截污与渗透系统。道路雨水通过下水道排入沿途大型蓄水池或通过渗透补充地下水。德国城市街道雨水管道口均设有截污挂篮,以拦截雨水径流携带的污染物。③生态小区雨水利用系统。小区沿着排水道建有渗透浅沟,表面植有草皮,供雨水径流流过时下渗。超过渗透能力的雨水则进入雨水池或人工湿地,作为水景或继续下渗。
常见的雨水收集利用技术可分为3个部分:雨水的收集、雨水的处理和雨水的供应。
雨水的收集
广义的范围内,包括了大型水库的建设、,河川径流的取用等。雨水收集的方式有许多种型式,例如屋顶集水、地面径流集水、截水网等。其收集效率会随着收集面材质、气象条件(日照、温湿度等)以及降雨时间的长短等因素而有所差异。通常的这种雨水收集往往是泥沙俱下,给雨水的后续处理带来很大地压力。
雨水的处理
雨水收集后的处理过程,与一般的水处理过程相似,唯一不同的是雨水的水质明显比一般回收的中水水质好。试验研究显示,雨水pH值较低(平均约在6.5),初期降雨所带入的收集面污染物或泥砂,是雨水处理所面临的最大问题。而一般的污染物(如树叶等)可经由筛网筛除,泥沙则可经由沉淀及过滤的处理过程加以去除。
屋顶集水一般以下述程序来处理所收集的雨水:
集水→筛选→沉淀→砂滤→停留槽→消毒(视情况而定)→处理水槽(供水槽)
雨水的处理设备包括有筛网槽以及两个沉淀槽。沉淀槽下方则设有清洗排泥管,用来方便槽底淤泥的清洗排除,维持沉淀槽的循环使用。
这种技术虽然能把收集的雨水进行有效处理,但首次投入成本高,运行成本更高,不符合节能减排的发展方向。
雨水的供应
雨水的使用,除了可以作为街厕冲洗用水外,也可作为其他用水,如空调冷却水、消防用水、洗车用水、花草浇灌、景观用水、道路清洗等;此外,也可以经处理消毒后供人畜饮用。通常这些雨水的用途还未真正发挥雨水的利用价值。
一种新型的雨水收集利用技术
雨水作为一种极有价值的水资源,早已引起德国、日本等国家的重视。国际雨水收集利用协会自成立以来,不断地促进国际间的交流与合作,两年一度的交流大会使各国之间的雨水利用技术和信息能够很快地传播。网络技术的发展也为雨水利用技术的国际化提供了很好的平台。其中,发展较快的是德国和日本等国家。德国雨水利用技术已经从第二代向第三代过渡,其“第三代”雨水利用技术的特征就是设备的集成化,各项雨水利用技术已达到了世界领先水平。
在第十届国际雨水利用大会上代表们就表明,今后城市雨水利用技术发展的一个突出特点就是它的国际化与集成化。各国的雨水利用技术发展的程度因重视程度不同而参差不齐。成熟的雨水利用技术从屋面雨水的收集、截污、储存、过滤、渗透、提升、回用到控制都有一系列的定型产品和组装式成套设备。
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雨博士|雨水收集系统
在住宅小区建设开发过程中,雨水利用空间比较大,而且利用形式丰富,在新型住宅小区建设中占有十分重要的地位。
1、雨水直接利用系统
雨水的直接利用是指由集水沟、输水管道、截污装置、储存设备、净水设备、配水管道组成的系统,根据雨水区域不同,又可分为屋面雨水利用、道路雨水利用、绿地雨水利用。
1.屋面雨水利用
屋面雨水利用是指利用建筑物与屋顶或天台等暴露的区域,作为集雨面收集雨水利用的系统。屋面相较于其它区域,收集的雨水直接来自于天空,水质相对较高,pH呈中性,硬度低,只需要进行简单的处理,便可用于消防、浇灌、景观、洗车用水。?在设计屋面雨水搜集利用系统时,需注意以下几点:
(1)屋顶材料宜选择金属、陶片、混凝土材料,石棉等易渗湿、水解的材料不宜作为采集材料,石棉纤维可能会进入收集系统,此外部分材料含铅等重金属,也不宜作为集水屋顶;
(2)雨水弃流装置应依据当地实测降水情况设计,若无当地实测资料,弃流厚度宜在2~3mm,根据弃流厚度与实际集水面积,计算初期雨水弃流装置体积,当集满雨水后,利用自动或手动的阀门,将雨水进入调节池,自控式主要应用于虹吸式屋面雨水收集系统;
(3)雨水调节池有效蓄水容积,参照GB50400—2016《建筑与小区雨水利用工程技术规范》公式计算;
(4)蓄水池应配套简单的处理系统,并与喷洒系统、消防系统等水使用系统相连接,也可直接通过渗透管沟补充地下水,蓄水池可设置在屋顶、地面或底下,储存设施需有溢流装置,大型建筑一般设置在地下;
(5)蓄水池需要由耐酸、耐碱对水无污染材料制作,市场上已有比较成熟、廉价成本低、安装方便、无需维护、承压能力较强的雨水蓄水模块技术;
(6)应据实际需求设计蓄水处理工艺,基本的处理包括过滤、消毒,但在酸雨区等水质较差的区域,或空气质量较差的时间段降水,还需使用混凝剂,以吸附杂质,若直接过滤水中COD、ss去除效果并不理想,若用户对水质量要求较高,还可配备更深层次的处理设备;
(7)采用生物方法处理雨水时,对水质要求较高,需增加深度处理装置。
2.道路雨水、绿地雨水利用
道路雨水是指将非建筑面集雨面雨水搜集利用的系统,道路雨水质量相对更差,水质受路面材料、降雨量、降雨间隔、交通、路面卫生等因素影响。绿地雨水是指利用绿地收集利用雨水的系统,其主要通过绿地的渗透、植物吸收作用收集利用雨水,利用的雨水水量较少,但可初步净化雨水,水质相对较高。
2、绿色建筑住区雨水收集与处理工艺
基于绿色建筑住区面积、人口以及绿化率等确定具体的雨水收集与处理工艺,一般在高层建筑住区内由于雨水位置较为复杂,因此可以将屋面、广场、停车场以及道路中的雨水进行收集,以此提高对中水的利用效益。但是由于各种区域的雨水水质不同,其污染程度也就不同,因此需要进行特殊处理以及实现雨水的综合利用。
确定雨水收集的工艺。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绿化灌溉等方面。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。
雨水收集与处理技术集成系统主要包括雨水的汇集、储存与利用,由于雨水存在不易控制流量的特点,因此汇集雨水比较困难,尤其是在我国建筑高度不断上升的情况下,对于屋顶雨水的汇集控制更加困难。目前对于雨水的汇集主要是通过良好的渗水性材料进行实施。石英砂过滤器过滤时,当滤层阻力达到0.05MPa时,滤室用反冲洗泵进行反洗,冲洗滤层截留的污物,反冲洗历时7~10min,反洗水排水入调节池。消毒:中水处理必须设置消毒设置,本处理系统采用二氧化氯发生器,家氯量5~8mg/L,清水池内消毒接触时间应大于30min。二氧化氯发生器为全自动工作和投加方式。