基于“生態(tài)海綿城市”構(gòu)建的新型雨水收集回用技術(shù)與經(jīng)濟(jì)效益研究

趙志龍

摘 要：雨水作為一種不可忽視的重要水源，對(duì)其的開發(fā)利用已成為許多節(jié)約用水的新途徑，尤其是在城市小區(qū)中的雨水利用，其回用技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益受到普遍的關(guān)注。

關(guān)鍵詞：生態(tài);海綿城市;新型;雨水收集;技術(shù);經(jīng)濟(jì)效益;研究

現(xiàn)代城市是一個(gè)鋼筋混凝土的森林。雨水降落到地面以后幾乎都從污水管道流走，對(duì)地下水補(bǔ)充很少;城市用水越來越依靠地下水，造成很多城市地下水位下降，地下漏斗越來越大;而相反，很多低洼處卻由于排水不暢，引發(fā)了一系列的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)問題。同時(shí)雨水大量進(jìn)入污水管網(wǎng)，也給污水處理增加了很大的負(fù)擔(dān)。

根據(jù)《關(guān)于加強(qiáng)新建建設(shè)工程城市雨水資源利用的暫行規(guī)定》，新建、改建、擴(kuò)建的建設(shè)項(xiàng)目均宜考慮采用雨水利用措施。而且隨著社會(huì)發(fā)展和全民環(huán)保意識(shí)的提升這種趨勢(shì)將越來越明顯。

雨水處理回用技術(shù)能夠有效的對(duì)屋面、路面等的雨水進(jìn)行處理，去除SS、濁度等，并使其達(dá)到國(guó)家《生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》的回用標(biāo)準(zhǔn)，用于綠化、路面清洗、沖洗廁所、洗車等，節(jié)約了水資源，符合國(guó)家對(duì)于節(jié)能減排的要求。系統(tǒng)采用全自動(dòng)運(yùn)行，無需專人看護(hù)，維護(hù)方便。

雨水處理回用設(shè)備作為節(jié)水重要措施，是綠色建筑申報(bào)必備條件;根據(jù)國(guó)家相關(guān)政策，綠色建筑已逐步成為主流趨勢(shì)，各級(jí)政府也正在不斷倡導(dǎo)和支持。

一、實(shí)現(xiàn)雨水收集回用系統(tǒng)的意義

（一）經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求

我國(guó)的水資源浪費(fèi)十分嚴(yán)重。水資源匱乏是不爭(zhēng)的事實(shí)。如何循環(huán)使用水資源，減少水資源的浪費(fèi)成為首要任務(wù)。隨著水資源供需矛盾的日益加劇，越來越多的國(guó)家認(rèn)識(shí)到雨水資源的價(jià)值，并采取了很多相應(yīng)的措施，因地制宜的進(jìn)行雨水綜合利用。

（二）社會(huì)發(fā)展需求

節(jié)能呼聲越來越高，使得雨水回收再利用也越來越被人重視。采用雨水收集系統(tǒng)。符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。傳統(tǒng)城市雨水收集是在雨水落到地面上后，一部分通過地面下滲補(bǔ)充地下水，不能下滲或來不及下滲的雨水通過地面收集后匯流進(jìn)入雨水口，再通過收集管道收集后，排入河道或通過泵提升進(jìn)入河道。隨著城市化程度的提高，傳統(tǒng)的雨水管理模式經(jīng)常會(huì)造成城市洪災(zāi)、雨水徑流污染、雨水資源大量流失、生態(tài)環(huán)境破壞等主要問題。因此目前，市場(chǎng)非常迫切需要一種節(jié)能環(huán)保的新型雨水收集系統(tǒng)。

（三）科技發(fā)展的需求

當(dāng)前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)收集雨水的方式有傳統(tǒng)的鋼筋混泥土及不銹鋼蓄水池，這兩種方式施工工藝復(fù)雜，工序多，工期長(zhǎng)，所耗費(fèi)的人力物力財(cái)力都比較大。而新型的雨水收集系統(tǒng)是由若干個(gè)模塊合成的一個(gè)水池，產(chǎn)品使用壽命長(zhǎng)，施工方便，工期短，可重復(fù)利用，成本較低，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用在小區(qū)、大型體育場(chǎng)館、學(xué)校操場(chǎng)、城市市政工程、園林綠化工程、高爾夫球場(chǎng)、私人別墅花園等雨水綜合利用項(xiàng)目中。

二、雨水收集回用系統(tǒng)根據(jù)雨水源不同，可粗略分為兩類

（一）屋頂雨水。屋頂雨水相對(duì)干凈，雜質(zhì)、泥沙及其他污染物少，可通過棄流和簡(jiǎn)單過濾后，直接排入蓄水系統(tǒng)，進(jìn)行處理后使用。

（二）地面雨水。地面的雨水雜質(zhì)多，污染物源復(fù)雜。在棄流和粗略過濾后，還必須進(jìn)行沉淀才能排入蓄水系統(tǒng)。

三、雨水收集回用系統(tǒng)的工藝流程

初期雨水經(jīng)過多道預(yù)處理環(huán)節(jié)。采用蓄水模塊進(jìn)行蓄水，有效保證了蓄水水質(zhì)，同時(shí)不占用空間，施工簡(jiǎn)單、方便，更加環(huán)保、安全。通過壓力控制泵和雨水控制器可以很方便地將雨水送至用水點(diǎn)，同時(shí)雨水控制器可以實(shí)時(shí)反應(yīng)雨水蓄水池的水位狀況，從而到達(dá)用水點(diǎn)。

各不同的雨水收集流程都具有針對(duì)性，可以有效處理不同匯水面的雨水。既可以有效收集雨水又可以合理節(jié)約成本兼顧系統(tǒng)的雨水預(yù)處理、雨水蓄水、雨水深度凈化、雨水供水、補(bǔ)水和系統(tǒng)控制，全面科學(xué)。采用大量新型專利、專業(yè)裝置，材料，可以方便地解決雨水收集中特殊問題，如棄流、蓄水、供水等。收集設(shè)計(jì)中盡可能避免電氣設(shè)備的使用，更多利用雨水自流的特點(diǎn)完成污染物的自動(dòng)排放，凈化、收集，做到真正節(jié)能、環(huán)保、高使用壽命、低成本的特點(diǎn)。整套系統(tǒng)都由雨水控制器進(jìn)行控制，完成收集、凈化、供水、補(bǔ)水，安全保護(hù)等功能。

雨水收集系統(tǒng)，是指雨水收集的整個(gè)全過程，雨水收集主要包括四個(gè)主要方面：初期棄流---過濾---儲(chǔ)存---回用。即雨水收集系統(tǒng)。

四、雨水利用技術(shù)

對(duì)于雨水的利用技術(shù)可分為三個(gè)部分：雨水的收集、雨水的處理和雨水的回用。

（一）雨水的收集

雨水的收集途徑如下：①?gòu)搅饔晁ㄟ^室外雨水管網(wǎng)收集;②綠地草坪果嶺通過滲流進(jìn)入雨水管網(wǎng)進(jìn)行收集;③景觀水池直接收集降水作為貯備水，具有調(diào)節(jié)池的作用。

雨水收集的主要問題在于如何保持水量平衡，即集流量、處理量和用水量三者應(yīng)平衡，亦即供水量（含集流量、處理量）大于或等于用水量，其中集流量和處理量也處于平衡，亦即集流量大于或等于處理量。考慮到雨水在實(shí)際利用時(shí)受到諸多因素的限制，像氣候條件、降雨季節(jié)的分配，所以降雨量的季節(jié)波動(dòng)性和

隨機(jī)性很大，應(yīng)根據(jù)地區(qū)綠化澆灌經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合地區(qū)月平均降雨量的資料，對(duì)于澆灌相對(duì)比較集中的月份進(jìn)行了水量平衡。

在雨水相對(duì)比較充沛的雨季多收集雨水對(duì)于其余月份是很好的補(bǔ)充，并考慮區(qū)域內(nèi)主景觀水系調(diào)蓄水量，在收集階段可根據(jù)使用情況加設(shè)取水池作為調(diào)蓄設(shè)施，可保證水量平衡。

雨水在降落過程中，空氣中的溶解性氣體，溶解或懸浮狀固體，重金屬及細(xì)菌等會(huì)進(jìn)入其中。地表徑流中的污染物主演來自降雨對(duì)地表的沖刷。所以地表沉積物是地表徑流中污染物的主要來源。地表沉積物包括許多污染物質(zhì)，有固態(tài)廢棄物碎屑、化學(xué)藥品、車輛排放物等，雨水的水質(zhì)也就會(huì)因地點(diǎn)、時(shí)間的不同而有所差異。因此設(shè)置棄流井，可以將初期雨水污染物及泥沙外排，同時(shí)還可將多余雨水外排。之后經(jīng)過格柵井可以有效的阻止漂浮物進(jìn)入取水池，起到粗過濾的作用。

（二）雨水的處理

雨水收集后的處理工藝選擇主要根據(jù)雨水的水質(zhì)情況而定，一般情況下雨水水質(zhì)比一般回收水的水質(zhì)要好，其BOD、COD的含量相對(duì)較低，污染較少。因此小區(qū)雨水處理多采用膜過濾水處理技術(shù)。

取水池中的雨水通過取水泵進(jìn)入回用水處理站，首先通過粗過濾器，主要用于去除雨水中的無機(jī)懸浮顆粒以及毛發(fā)等懸浮狀固體。然后進(jìn)入膜過濾器，所謂膜過濾器即膜分離技術(shù)，它是物質(zhì)分離技術(shù)中的一個(gè)單元操作，膜法分離的最大特點(diǎn)在于動(dòng)力為壓力，不伴隨大量的熱量的變化。此技術(shù)可有效的去除膠體物質(zhì)，同時(shí)對(duì)水中的BOD和COD等也有一定的去除作用。膜過濾器與其他過濾器相比處理效果更好、熱量變化小更加節(jié)能、耐污能力高、過濾周期長(zhǎng)，承受前級(jí)處理出水水質(zhì)波動(dòng)的能力強(qiáng)，在濾料上生長(zhǎng)生物膜有利于污水的硝化和脫氮。但在用水反沖洗時(shí)，若反沖洗強(qiáng)度稍大就會(huì)出現(xiàn)上層濾料流失。為保證反沖洗干凈，膜過濾器采用氣水聯(lián)合反沖洗，增加反沖洗氣壓裝置，即先用空氣反沖洗3～5min，空氣壓力采用35kpa，然后再用濾后水反沖洗5～10min。在應(yīng)用中，小區(qū)采用新型的過濾膜，在繼承上述優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，具用通量大、壽命長(zhǎng)、不易堵塞等突出優(yōu)點(diǎn)。最后通過紫外線進(jìn)行消毒，可有效的去除水中的細(xì)菌和病毒。與傳統(tǒng)消毒工藝相比，紫外線消毒速度快，效率高，且不影響水的物理和化學(xué)成分，不增加水的臭和味。經(jīng)過處理后的水質(zhì)達(dá)到國(guó)家雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，并且水質(zhì)穩(wěn)定。

（三）雨水的回用

雨水作為回用水的補(bǔ)充水源，通過回用水處理站中的水泵進(jìn)入整個(gè)小區(qū)的綠地澆灑管網(wǎng)，可以為草坪噴灌、道路澆灑以及景觀水系提供用水。水泵設(shè)計(jì)供水能力、回用水池容積根據(jù)使用規(guī)模確定。

五、經(jīng)濟(jì)效益分析

雨水利用工程帶來的經(jīng)濟(jì)效益主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

（一）節(jié)省巨額市政投資

雨水利用工程可以減少需由政府投入的用于大型污水處理廠、收集污水管線和擴(kuò)建排洪設(shè)施的資金。將地面雨水就近收集并回灌地下，不僅可以減少雨季溢流污水，改善水體環(huán)境，還可以減輕污水廠負(fù)荷;雨水蓄水池和分散的滲渠系統(tǒng)可降低城市洪水壓力和節(jié)省封閉路面下的排水管網(wǎng)負(fù)荷。

（二）節(jié)省居民用水開支

雨水利用運(yùn)行費(fèi)用低廉，經(jīng)濟(jì)效益突出。按照使用1m3自來水費(fèi)用（含污水處理費(fèi)）為3.80元。而從運(yùn)行管理和雨水回用水費(fèi)用支出分析，投入收集1m3雨水的年運(yùn)行費(fèi)用約為0.20元，這樣可以大大減少居民用水開支。

六、社會(huì)效益分析

建筑領(lǐng)域的社會(huì)效益有：環(huán)保、減排、節(jié)水、節(jié)能。節(jié)水與節(jié)能是相呼應(yīng)的，同時(shí)其還與減少排碳量的多少有關(guān)，不能只談節(jié)水多少，而不考慮建材來源的影響、建材生產(chǎn)排放的碳量、系統(tǒng)建設(shè)能耗和系統(tǒng)運(yùn)行能耗等多方面因素。這些因素的計(jì)算比較復(fù)雜，大致可以通過分析雨水利用系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益來推斷其社會(huì)效益。

七、結(jié)語

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對(duì)水資源進(jìn)行合理開發(fā)、高效利用、全面節(jié)約、有效保護(hù)和綜合治理，已成為一項(xiàng)重要的戰(zhàn)略任務(wù)。雨水作為一種不可忽視的重要水源，對(duì)其的開發(fā)利用已成為許多節(jié)約用水的新途徑，尤其是在城市小區(qū)中的雨水利用，其回用技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益受到普遍的關(guān)注。

參考文獻(xiàn)：

[1] 海綿城市建設(shè)技術(shù)指南 ——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建 （試行）住房城鄉(xiāng)建設(shè)部 2014.10

[2] 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范，2006.

[3]梁文逵，城市雨水收集利用研究現(xiàn)狀與進(jìn)展[J] 工業(yè)用水與廢水2014.6

[4]車伍，李俊奇.城市雨水利用技術(shù)與管理[M].北京.中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2006.