屋面雨水收集處理與回用探索研究

彭俊峰　朱麗華

摘 要：雨水在自然界水循環系統中起著十分重要的作用，雨水的利用是解決城市水資源短缺、減少城市洪災的有效途徑之一。屋面雨水相對潔凈，具有可生化性。通過雨水收集系統，將屋面雨水匯集于雨水收集池，再經過曝氣生物濾池處理后，可用于綠地灌溉和景觀補水等，既高效利用并節約了有限的水資源，合理解決用水短缺與季節性雨水泛濫的矛盾，又減輕了排水設施的負荷。

關鍵詞：屋面雨水；曝氣生物濾池；消毒；灌溉

中圖分類號：TV213.9 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.16.077

由于城市建設的飛速發展，城市區域不透水面積逐年增加，導致雨水流失量增加，水循環系統的平衡遭到破壞，并引發一系列環境與生態問題。雨水作為一種低污染的水資源，其回收與利用日益成為城市開源節水的有效途徑之一。雨水利用就是直接對天然降水進行收集、儲存并加以利用，對屋面雨水進行收集、截污、生化處理、儲存，而后用于綠地灌溉、沖廁及人工濕地或生態景觀水系統補水等，可降低大量新鮮水的耗用。

雨水收集利用系統具有以下特點：①減緩洪澇災害。通過建立完整的雨水利用系統，可以有效調節雨水徑流的高峰流量，待最大流量下降后，再將雨水慢慢排出，保障土地免受洪澇災害。②減少污染物排放。雨水沖刷屋頂、路面等硬質鋪裝后，其污染比較嚴重，通過坑塘、濕地等沉淀和凈化，再排到雨水管網或河流，會起到攔截雨水徑流和沉淀懸浮物的作用。③實現雨水資源化。一方面通過保護河流水系的自然形態、增加坑塘濕地等下滲系統，保障地表水和地下水的健康循環和交換，可以間接地補充城市水資源；另一方面，通過凈化之后的雨水，可以直接補充水資源，用于非飲用水。

雨水收集回用具有減輕排水和處理系統的負荷，減少污染物排放和改善生態環境等多種效益。在建筑物較多的單位，屋頂有很大的集水面積，是雨水收集較好的場所。雨水收集和使用系統通常包括雨水匯集系統、生化凈化裝置、雨水儲存裝置、輸水管系及配水裝置等。

1 雨水量供需平衡分析

以下以某學校為例，分析雨水收集回用的效果。淄博市某學校位于淄博市中心城區，總占地面積115 700 m2，其中，屋面面積20 500 m2，綠地面積20 800 m2。學校擬建校園雨水收集系統，進行雨水的綜合利用。對可收集雨水量與綠化需水量綜合測算如下。

1.1 屋面雨水設計流量

屋面雨水設計流量的表達式為：

取設計重現期為P=1年，設計降雨歷時t=5 min，代入式（2），得i=1.77（mm/min）。那么，校區屋面雨水平均設計流量為Q=167?iA=167×0.9×1.77×2.05=545.36 L/s。

間歇降雨頻次按18次/年計，則全年屋面雨水可收集流量約為1 7670 m3。

1.2 綠化需水量

校園綠地面積為20 800 m2，參考《室外給水設計規范》（GB 50013—2006），以綠地用水2.0 L/（m2·d），年灌溉天數200 d來計，可得綠化年需水量為8 320 m3。目前，該校主要采用自備水井地下水作為綠化用水，占全校年總用水量的1/5.擬建的校園屋面雨水系統所收集的雨水主要用于灌溉草坪、綠地，完全可以滿足校園綠化灌溉的用水需求。收集的雨水除少量蒸發、滲漏損耗外，剩余水量可用于校園景觀水系統補水和沖廁用水，可節約大量新水取用量。

2 雨水水質與處理回用工藝

采用COD、BOD5、NH3-N、TP和pH等主要監測指標表征雨水水質。以該地8月份某日的降水為例，雨水主要水質指標如表1所示。

從表1中數據可以得知，與路面雨水相比，屋面雨水水質較好，B/C大于30%，具有可生化性。因此，屋面雨水處理方法可選擇以曝氣生物陶粒濾池為主體的處理工藝，經調節—生物濾池—消毒綜合處理后，達到城市雜用水水質要求，可回用于綠化、景觀、沖廁、降塵、地面清潔等。圖1為校園屋面雨水收集處理與回用系統。

經由屋面雨水系統收集的雨水先經過格柵去除漂浮物，進入雨水收集調節池，通過泵提升，入陶粒生物濾池，安裝于池底部的射流曝氣器通過混流剪切作用，由負壓吸入的空氣被剪切成大量微小氣泡，給生物膜提供足夠的溶解氧，滿足微生物的生化需求。濾后水再經紫外消毒，達到《城市污水再生利用城市雜用水水質標準》（GB/T 18920—2002）的要求后，可回用于綠地灌溉、景觀補水、道路降塵、沖廁等。

3 結論

開展節水型城市建設，采用低碳節水技術系統是落實科學發展觀、實現可持續發展的有效途徑。將雨水變為可利用的資源，使雨水得到再生和充分利用，是合理開發和利用水資源的有效途徑之一。收集與利用面積較大屋面的雨水，既能開源節流，緩解目前水資源的緊缺現狀，又能減輕城市排水設施的負荷，改善生態環境。結合建筑結構特點，因地制宜地提出建設屋面雨水收集與利用系統，采用調節—生物濾池—消毒聯合工藝處理收集的屋面雨水，使之達到雜用水水質要求，可回用于綠化、景觀、沖廁、降塵、地面清潔等用途，提高節水率和非傳統水源利用率，創造較為顯著的社會效益、環境效益和經濟效益。

作者簡介：彭俊峰（1976—），男，山東淄博人，淄博市大武水源管理處業務科科長。朱麗華（1962—），女，山東萊州人，經濟員，淄博市大武水源管理處業務科副科長。

〔編輯：劉曉芳〕