鎮(zhèn)江市新行政中心雨水利用技術(shù)案例分析

王東林

(鎮(zhèn)江市建設(shè)局城市干道工程辦公室，江蘇鎮(zhèn)江 212001)

1 工程概況

鎮(zhèn)江市新行政中心位于鎮(zhèn)江市跑馬山路與老南徐路交叉口的東側(cè)，占地35 hm2。鎮(zhèn)江市政府本著節(jié)能和環(huán)保的建設(shè)新思路，在行政中心的建設(shè)過程中充分考慮雨水的利用，使其經(jīng)過凈化處理后作為景觀湖的補(bǔ)水，以達(dá)到節(jié)水的目的，使新行政中心成為生態(tài)區(qū)域、綠色區(qū)域。

新行政中心內(nèi)景觀湖湖水的水質(zhì)保持也是一個(gè)景觀建設(shè)的核心。但如何讓景觀湖內(nèi)碧水常青，避免水質(zhì)惡化而影響中心工作人員及附近居民的正常生活和工作，已成為人們值得關(guān)注的問題。在景觀湖建成后其水中氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的富集易使藻類大量繁殖生長(zhǎng)，產(chǎn)生“水華”，使湖水水質(zhì)出現(xiàn)惡化現(xiàn)象，水體透明度變差、顏色變暗，甚至有異味;另外湖內(nèi)藻類的繁殖會(huì)引起水體中溶解氧的消耗，導(dǎo)致水體缺氧并滋生厭氧微生物造成水體發(fā)黑發(fā)臭。景觀湖水常見的問題有:1)水質(zhì)不清、影響景觀;2)藻類叢生、生態(tài)不穩(wěn);3)魚病侵襲、養(yǎng)成率低;4)換水頻繁、保養(yǎng)不易。新的景觀湖易出現(xiàn)“半年清，一年臭，三年封”的局面。為此，本文從生態(tài)和環(huán)保的角度提出了基于生態(tài)土壤過濾的新型雨水和景觀湖水凈化技術(shù)方案，以供參考。

2 水量平衡分析及計(jì)算

2.1 可收集水量計(jì)算

雨水徑流量按下式計(jì)算:

其中，W為雨水設(shè)計(jì)徑流總量，m3;φc為雨水徑流系數(shù);hy為設(shè)計(jì)降雨厚度，mm;F為匯水面積，hm2。

參照有關(guān)規(guī)范，大廈屋面徑流系數(shù)φc=0.9。根據(jù)鎮(zhèn)江市區(qū)年雨量月統(tǒng)計(jì)資料(2007年～2009年平均值)，可見，鎮(zhèn)江市降雨多發(fā)于6月～9月這4個(gè)月，最大月為9月154.1 mm。降雨日為9.1 d。則hy=154.1/9.1=16.9 mm。關(guān)于雨水收集范圍F 問題，考慮到建筑屋面雨水含雜質(zhì)較少，所以應(yīng)在施工難度相對(duì)較易控制的情況下，盡可能多收集屋面雨水。本工程設(shè)計(jì)雨水收集的面積為屋面，由相關(guān)施工圖可以計(jì)算該區(qū)域面積值約為3 580 m2=0.358 hm2。

根據(jù)上述水量計(jì)算公式:W=10×0.9×16.9×0.358=54.45 m3/d。

實(shí)際收集雨水量:假設(shè)屋面棄流厚度按3 mm計(jì)參考GB 50400-2006建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范，每年的1月、2月、12月及下雨天不考慮綠化和澆灑用水，因此考慮季節(jié)變化系數(shù)0.80，同時(shí)考慮屋面雨水損失系數(shù)為0.87，則實(shí)際收集雨水量為:

2.2 用水量的計(jì)算

1)綠化澆灌和地面噴灑區(qū)域圖。

本雨水回用工程處理后的雨水主要用于大廈庭院綠化澆灌和路面噴灑之用。

工程占地14 051 m2，建筑占地3 580 m2，則可計(jì)算綠化和道路面積為14 051－3 580=10 471 m2。其中綠化面積為14 051×35%=4 918 m2，則硬化區(qū)域占地5 553 m2。

2)用水量計(jì)算。

參考GB 50400-2006建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范及總圖專業(yè)提供的資料，處理后的雨水等主要用于綠化和路面噴灑。用水量標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 用水量計(jì)算表

由表1 可知，每日用水量約為 2.46+11.11=13.57 m3。

2.3 水量平衡

由上述分析可知，該區(qū)域可收集的雨水量(37.9 m3/d)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于每日雜用水水量需求(13.57 m3)，即收集水量可基本滿足需要。

3 雨水的凈化工藝流程

雨水凈化技術(shù)的選擇應(yīng)遵循安全性、長(zhǎng)效性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性、系統(tǒng)性和集成性緊密結(jié)合的總體原則，根據(jù)污染現(xiàn)狀、區(qū)域的物理結(jié)構(gòu)和生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn)，制定技術(shù)上科學(xué)、工程上合理、經(jīng)濟(jì)上可行的綜合技術(shù)方案。為此，我們采取了如下的雨水凈化工藝流程，見圖1。

1)預(yù)處理系統(tǒng)。雨水的預(yù)處理是整個(gè)系統(tǒng)性能發(fā)揮的關(guān)鍵因素，所有進(jìn)入到土壤濾床的雨水都必須經(jīng)過預(yù)處理過程，這樣才能將大塊的雜物和易堵塞濾床的砂截留下來。本方案設(shè)計(jì)采用多級(jí)旋流沉砂井和截流井作為預(yù)處理系統(tǒng)，以去除雨水中挾裹的大顆粒的污染物質(zhì)，同時(shí)泵井內(nèi)設(shè)置污物籃以攔截漂浮物質(zhì)。

圖1 雨水凈化工藝流程

溢流井用以排除初期降雨，以減少土壤濾床系統(tǒng)的污染負(fù)荷，控制排入景觀湖內(nèi)的有機(jī)污染物和氮磷等富營(yíng)養(yǎng)化物質(zhì)的總量。

2)土壤濾床系統(tǒng)。土壤濾床雨水處理技術(shù)是二十世紀(jì)七八十年代發(fā)展起來的一種生態(tài)處理技術(shù)，由于它能有效地處理地面徑流雨水、合流制下水道暴雨溢流水等，且能高效地去除有機(jī)污染物，氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物，重金屬、鹽類和病原微生物等多種污染物，具有出水水質(zhì)好，氮、磷處理效率高，運(yùn)行維護(hù)管理方便，投資及運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)，近年來獲得迅速的發(fā)展和推廣應(yīng)用。

土壤濾床的組成:防滲層:土工布、粘土。防滲層的主要作用是阻止雨水向地下水體的滲透。通常主要采用粘土/黃土層防滲，低密度聚乙烯土工布等;基質(zhì)層:礫石填料、碎石填料由易于使水流通的介質(zhì)組成，如粒徑較大的礫石、爐渣或砂層等，提高水力特性，同時(shí)由微生物自然形成的有機(jī)物覆蓋在卵石的表面，使流經(jīng)卵石表面的水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被吸收，如氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，這些物質(zhì)都是促進(jìn)藻類生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì);土壤層/種植土層:土壤和植物根系組成。一般直接采用土壤和植物根系構(gòu)成的基質(zhì)層。可混有少量的砂提高基質(zhì)層的透水能力。土壤層作用:提供植物生長(zhǎng)所需要的基質(zhì);為水在其中的滲流提供良好的水力條件;為微生物提供良好的生長(zhǎng)載體;表層植物層:(沼澤、水生與濕生植物)其作用是提高土壤濾床處理效率。消除短流現(xiàn)象，植物根系維持潛流型濕濾床中良好的水力疏導(dǎo)性，使其運(yùn)行壽命增長(zhǎng)。植物的根系與被淹沒的植物莖、葉起到微生物載體的作用。可以在其表面形成生物膜，通過微生物分解代謝作用，能夠有效地去除污水中有機(jī)污染物和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。植物可以將氧輸送至根系，這樣不僅在土壤表面有氧氣，而且在蘆葦?shù)戎参锎驳纳顚油寥乐校绕涫窃谔J葦?shù)戎参锔蹈浇耐寥乐幸灿醒鯕獯嬖冢@樣就在根系附近的土壤中生長(zhǎng)著大量好氧細(xì)菌，而離根系遠(yuǎn)的土壤中則有許多種厭氧菌和兼性菌生存。這就使蘆葦?shù)戎参飿?gòu)成的濕地成為一個(gè)好氧、缺氧、厭氧的反應(yīng)器，它能夠降解多種多樣的有機(jī)污染物，實(shí)現(xiàn)生物脫氮。

為防止土壤濾床堵塞，應(yīng)采用合適的基質(zhì)及保證一定的孔隙率，如采用三層填料的濕地結(jié)構(gòu)，上層為礫石層(粒徑10 mm～40 mm左右);中層為砂礫層(粒徑5 mm～10 mm左右);下層為砂質(zhì)土壤。

4 結(jié)語

鎮(zhèn)江新行政中心建成已有兩年，雨水利用系統(tǒng)運(yùn)行良好，收集的雨水經(jīng)過預(yù)處理和濾床處理后用于補(bǔ)充景觀化用水及澆灌花木用水，大量節(jié)約了城市用水，起到很好的節(jié)約用水的示范作用。運(yùn)行兩年來，景觀湖水質(zhì)保持良好。

為實(shí)現(xiàn)雨水資源化，滿足節(jié)約用水的要求，雨水利用技術(shù)越來越廣泛的被有節(jié)水要求的新建項(xiàng)目所采用，相關(guān)雨水利用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)運(yùn)用越來越廣泛，在進(jìn)行該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該嚴(yán)格按照國家相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，以達(dá)到節(jié)水及節(jié)能目的。

［1］GB 50400-2006，建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］GB 50555-2010，民用建筑節(jié)水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［3］張克峰，姜海英.幾種適合我國國情的城市雨水利用技術(shù)［J］.凈水技術(shù)，2006，25(1):61-63.

［4］倪華明，劉 晨.城市雨水回收利用現(xiàn)狀及發(fā)展——上海案例［J］.凈水技術(shù)，2012，31(2):1-5.