屋面雨水回用技術(shù)在高校中的應(yīng)用

王　強(qiáng)　劉　洋

摘要在分析同濟(jì)大學(xué)不同類型的屋面雨水水質(zhì)基礎(chǔ)上，研究得出，經(jīng)沉淀和過濾技術(shù)對(duì)屋面雨水處理后，能滿足高校生活雜用水和景觀用水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞高校；屋面雨水；中水回用

中圖分類號(hào)TV213.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào) 1007-5739（2009）06-0296-01

1雨水利用的意義

水資源短缺已成為世界各國普遍關(guān)注的問題，我國人均水資源約為世界人均水平的1/4，水資源的供需矛盾尤為突出，而且時(shí)空分布不均，其中81%集中分布在長江及其以南地區(qū)，而該地區(qū)耕地面積僅占全國的36%，致使我國北部地區(qū)水資源短缺情況更加嚴(yán)重。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人口的增加、城市化進(jìn)程的加快，未來水資源的供需矛盾將更加尖銳。但在這種水資源十分緊缺的情況下，一方面，城區(qū)用水量仍在上升，且水污染問題日趨嚴(yán)重；另一方面，每年又有相當(dāng)量的雨水資源白白地從境內(nèi)流出，并且隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大和城區(qū)不透水面的增加，雨水的流失量也隨之增加，這樣地下水的補(bǔ)給就會(huì)減少，城市的洪澇災(zāi)害威脅就會(huì)增加，而且大量初期雨水對(duì)河流水體造成了嚴(yán)重污染，整個(gè)城市的生態(tài)環(huán)境會(huì)日趨惡化。通過對(duì)雨水的合理收集與利用，可有效補(bǔ)充地下水源，控制地面水體污染，這對(duì)改善城市生態(tài)環(huán)境、緩解水資源緊張局面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2雨水徑流水質(zhì)分析

2.1屋面徑流水質(zhì)特征

引用同濟(jì)大學(xué)不同類型的屋面徑流水質(zhì)數(shù)據(jù)作為參考，當(dāng)累計(jì)降雨量在2mm以內(nèi)時(shí)，屋面雨水的水質(zhì)較差，污染最為嚴(yán)重，其中 COD、SS的濃度較高。而當(dāng)累計(jì)降雨量>2mm時(shí)，屋面雨水的水質(zhì)明顯改善，污染物濃度大幅降低，并趨于平緩。從雨水的利用方面考慮，由于屋面初期徑流污染物濃度較高，而徑流量又相對(duì)較少，如果設(shè)置棄流裝置，舍棄初期2mm徑流雨水，則能有效減少對(duì)后續(xù)設(shè)施的不利影響。表1給出了不同收集方式下，平頂瀝青屋面、斜坡瓦屋面和平頂水泥屋面水質(zhì)均值的比較。可以看出，對(duì)不同屋面，棄流2mm初期雨水后的水質(zhì)均優(yōu)于不棄流初期雨水的水質(zhì)。此外，對(duì)比回用標(biāo)準(zhǔn)還發(fā)現(xiàn)，SS、色度和濁度不滿足水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。而表1中的色度并非真色度，當(dāng)用0.45μm膜過濾后，其真色度均在25度以下，滿足回用水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)，從屋面雨水利用角度考慮，設(shè)置棄流裝置舍棄初期2mm徑流雨水，可大大簡化屋面雨水的處理方案。

2.2屋面徑流沉淀試驗(yàn)研究

為了研究屋面徑流的沉淀效果，試驗(yàn)將棄流2mm初期雨水的水樣存放于15L的廣口瓶中，靜置于陰涼處，并定時(shí)測定上清液的水質(zhì)變化情況得出，沉淀12h，污染物質(zhì)得到明顯的去除，溶解氧也隨著沉淀時(shí)間逐漸減少，48h內(nèi)降低了近20%。這主要是由于好氧物質(zhì)被氧化，消耗了水中的氧所造成的。盡管如此，溶解氧仍能滿足回用水質(zhì)的要求，但是濁度仍然不能完全滿足水質(zhì)要求。

此外，對(duì)屋面雨水混合樣還進(jìn)行了自由沉降試驗(yàn)研究。SS去除率隨沉降時(shí)間的變化基本成線性變化。在2h內(nèi)，SS的去除率可以達(dá)到40%以上，這使得水泥和瓦屋面SS達(dá)到湖泊類、水景類觀賞性景觀環(huán)境用水標(biāo)準(zhǔn)。幾乎無需成本就可直接用于校園內(nèi)人工湖等景觀水回用。

2.3屋面徑流過濾試驗(yàn)研究

沉淀對(duì)屋面徑流水質(zhì)的凈化有一定效果，但濁度仍不能完全滿足回用水的標(biāo)準(zhǔn)。由此，考慮沉淀后結(jié)合過濾的方法，進(jìn)一步處理屋面徑流雨水。試驗(yàn)將沉淀48h后屋面徑流水樣分別經(jīng)過0.45μm濾膜進(jìn)行液壓真空抽濾和濾芯重力過濾，研究不同介質(zhì)的過濾。表2給出了2007年5月10日和5月27日用0.45μm濾膜對(duì)靜默48h后雨水混合樣過濾前后的濁度值及去除率。可以看出，用0.45μm濾膜進(jìn)行過濾可以有效去除濁度，去除率在95%以上。濾后的濁度在0.3NTU以下，這完全達(dá)到了水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。表3給出了濾芯對(duì)靜止48h后的雨水混合樣的過濾效果。可以看出，經(jīng)濾芯過濾后的濁度雖然沒有用0.45μm濾膜過濾的效果好，但是從利用的角度看，已經(jīng)滿足了水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

3高校雨水利用經(jīng)濟(jì)性分析

3.1雨水利用方案

屋面雨水匯集后，在雨水落水立管上安裝篩網(wǎng)過濾器，雨水經(jīng)篩網(wǎng)過濾，由旁通管出水，再經(jīng)設(shè)置在橫干管上的旋游分離器分離，入濾沉貯水池貯存，池內(nèi)安裝多孔混凝土濾板，可起到進(jìn)一步過濾的作用。

3.2雨水量計(jì)算

進(jìn)行粗略雨量分析時(shí)，將蒸發(fā)等損失的水量忽略不計(jì)，水量平衡如下：V=V滲+V雜+V排，式中V為年降雨總量；V滲為年雨水滲透總量；V雜為年雨水用作校區(qū)雜用水的總量，V排為年排放的雨水總量（含初期棄流量），單位均為m3/a。其中，年滲透雨水總量可用下式求出：V滲＝V滲1+V滲2，式中V滲1為年自然滲透雨水量；V滲2為滲透設(shè)施年滲透雨水量，單位均為m3/a。

綜合考慮季節(jié)、初期棄流、降雨量、降雨間隔時(shí)間等因素的影響，如果設(shè)計(jì)一個(gè)年雨水直接利用總量為8 000m3的設(shè)備，其工程造價(jià)為103.58萬元，雜用水成本為1.29元/m3。低于沈陽目前1.90元/m3的自來水價(jià)格，雨水回用有價(jià)格優(yōu)勢。

4結(jié)論

屋面雨水利用是開源節(jié)流的重要途徑，技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析顯示，雨水利用方案設(shè)計(jì)簡單、便于實(shí)施、效益顯著，屋面雨水利用是對(duì)傳統(tǒng)雨水直接排放設(shè)計(jì)的變革，并且具有減緩地下水位下降、控制雨水徑流污染、改善校園生態(tài)環(huán)境等廣泛意義。當(dāng)雨水用于景觀環(huán)境用水時(shí)，屋面雨水經(jīng)靜置沉淀、過濾處理后可達(dá)到水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。由于高校建筑比較集中，綠化面積較大，且屋面雨水利用設(shè)備投資較小，操作維護(hù)簡單，所以高校雨水回用技術(shù)的應(yīng)用前景廣闊。

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