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屋面雨水回用技术在高校中的应用
RSS 打印 复制链接 发布时间:2018-03-16 11:34:39

        摘要在分析同济大学不同类型的屋面雨水水质基础上,研究得出,经沉淀和过滤技术对屋面雨水处理后,能满足高校生活杂用水和景观用水的水质标准。 

  关键词高校;屋面雨水;中水回用 

  中图分类号TV213.9文献标识码A文章编号 1007-5739(2009)06-0296-01   

  1雨水利用的意义   

  水资源短缺已成为世界各国普遍关注的问题,我国人均水资源约为世界人均水平的1/4,水资源的供需矛盾尤为突出,而且时空分布不均,其中81%集中分布在长江及其以南地区,而该地区耕地面积仅占全国的36%,致使我国北部地区水资源短缺情况更加严重。随着我国国民经济的发展、人口的增加、城市化进程的加快,未来水资源的供需矛盾将更加尖锐。但在这种水资源十分紧缺的情况下,一方面,城区用水量仍在上升,且水污染问题日趋严重;另一方面,每年又有相当量的雨水资源白白地从境内流出,并且随着城市规模的不断扩大和城区不透水面的增加,雨水的流失量也随之增加,这样地下水的补给就会减少,城市的洪涝灾害威胁就会增加,而且大量初期雨水对河流水体造成了严重污染,整个城市的生态环境会日趋恶化。通过对雨水的合理收集与利用,可有效补充地下水源,控制地面水体污染,这对改善城市生态环境、缓解水资源紧张局面具有重要的现实意义。   

  2雨水径流水质分析  

  2.1屋面径流水质特征 

  引用同济大学不同类型的屋面径流水质数据作为参考,当累计降雨量在2mm以内时,屋面雨水的水质较差,污染最为严重,其中 COD、SS的浓度较高。而当累计降雨量>2mm时,屋面雨水的水质明显改善,污染物浓度大幅降低,并趋于平缓。从雨水的利用方面考虑,由于屋面初期径流污染物浓度较高,而径流量又相对较少,如果设置弃流装置,舍弃初期2mm径流雨水,则能有效减少对后续设施的不利影响。表1给出了不同收集方式下,平顶沥青屋面、斜坡瓦屋面和平顶水泥屋面水质均值的比较。可以看出,对不同屋面,弃流2mm初期雨水后的水质均优于不弃流初期雨水的水质。此外,对比回用标准还发现,SS、色度和浊度不满足水质标准。而表1中的色度并非真色度,当用0.45μm膜过滤后,其真色度均在25度以下,满足回用水质的标准,从屋面雨水利用角度考虑,设置弃流装置舍弃初期2mm径流雨水,可大大简化屋面雨水的处理方案。 

  2.2屋面径流沉淀试验研究 

  为了研究屋面径流的沉淀效果,试验将弃流2mm初期雨水的水样存放于15L的广口瓶中,静置于阴凉处,并定时测定上清液的水质变化情况得出,沉淀12h,污染物质得到明显的去除,溶解氧也随着沉淀时间逐渐减少,48h内降低了近20%。这主要是由于好氧物质被氧化,消耗了水中的氧所造成的。尽管如此,溶解氧仍能满足回用水质的要求,但是浊度仍然不能完全满足水质要求。 

  此外,对屋面雨水混合样还进行了自由沉降试验研究。SS去除率随沉降时间的变化基本成线性变化。在2h内,SS的去除率可以达到40%以上,这使得水泥和瓦屋面SS达到湖泊类、水景类观赏性景观环境用水标准。几乎无需成本就可直接用于校园内人工湖等景观水回用。 

  2.3屋面径流过滤试验研究    

  沉淀对屋面径流水质的净化有一定效果,但浊度仍不能完全满足回用水的标准。由此,考虑沉淀后结合过滤的方法,进一步处理屋面径流雨水。试验将沉淀48h后屋面径流水样分别经过0.45μm滤膜进行液压真空抽滤和滤芯重力过滤,研究不同介质的过滤。表2给出了2007年5月10日和5月27日用0.45μm滤膜对静默48h后雨水混合样过滤前后的浊度值及去除率。可以看出,用0.45μm滤膜进行过滤可以有效去除浊度,去除率在95%以上。滤后的浊度在0.3NTU以下,这完全达到了水质标准。表3给出了滤芯对静止48h后的雨水混合样的过滤效果。可以看出,经滤芯过滤后的浊度虽然没有用0.45μm滤膜过滤的效果好,但是从利用的角度看,已经满足了水质标准。   

  3高校雨水利用经济性分析  

  3.1雨水利用方案 

  屋面雨水汇集后,在雨水落水立管上安装筛网过滤器,雨水经筛网过滤,由旁通管出水,再经设置在横干管上的旋游分离器分离,入滤沉贮水池贮存,池内安装多孔混凝土滤板,可起到进一步过滤的作用。 

  3.2雨水量计算 

  进行粗略雨量分析时,将蒸发等损失的水量忽略不计,水量平衡如下:V=V渗+V杂+V排,式中V为年降雨总量;V渗为年雨水渗透总量;V杂为年雨水用作校区杂用水的总量,V排为年排放的雨水总量(含初期弃流量),单位均为m3/a。其中,年渗透雨水总量可用下式求出:V渗=V渗1+V渗2,式中V渗1为年自然渗透雨水量;V渗2为渗透设施年渗透雨水量,单位均为m3/a。  

  综合考虑季节、初期弃流、降雨量、降雨间隔时间等因素的影响,如果设计一个年雨水直接利用总量为8 000m3的设备,其工程造价为103.58万元,杂用水成本为1.29元/m3。低于沈阳目前1.90元/m3的自来水价格,雨水回用有价格优势。    

  4结论    

  屋面雨水利用是开源节流的重要途径,技术经济分析显示,雨水利用方案设计简单、便于实施、效益显著,屋面雨水利用是对传统雨水直接排放设计的变革,并且具有减缓地下水位下降、控制雨水径流污染、改善校园生态环境等广泛意义。当雨水用于景观环境用水时,屋面雨水经静置沉淀、过滤处理后可达到水质标准。由于高校建筑比较集中,绿化面积较大,且屋面雨水利用设备投资较小,操作维护简单,所以高校雨水回用技术的应用前景广阔。    

  5参考文献 

  [1] 李贺,李田,于学珍.上海市屋面雨水回用处理技术研究[J].环境科学与技术,2006,29(3):97-98. 

  [2] 邓风,陈卫.南京住宅小区雨水回用方案技术经济分析[J].城市环境与城市生态,2003,16(6):103-104. 

  [3] 吴普特,黄占斌,高建恩,等.人工汇集雨水利用技术研究[M].郑州:黄河水利出版社,2002. 

  [4] 范懋功.建筑中水处理设施设计实践[J].给水排水,2003,29(11):59-62. 

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