雨水收集回用系統在世界媽祖文化論壇項目中的應用

陳 曦

莆田中建建設發展有限公司，福建莆田 351100

雨水的收集利用在我國古代就已經出現了，早在秦漢時期就有修建池塘積蓄雨水作為生活用水的記錄，而西北地區的水窖也有幾百年的歷史了，尋常百姓家里也有利用水缸收集雨水再利用的做法。近年來，城市化的快速發展也帶來了水資源的短缺和生態環境的惡化，雨水的回收再利用逐漸受到重視。我國的雨水回收利用起步較晚，但迄今為止展示出了良好的發展勢頭。

1 雨水收集回用的意義

隨著社會對環境保護的日益重視，現代工程的設計建設越發提倡環境生原化和資源節約化。天然雨水具有污染物少、硬度低的特點，在收集并經過適當處理后可用于灌溉、綠化澆灑、道路沖洗和廁所環衛沖洗等，可以大大減少自來水的使用和浪費。同時，雨水收集回用系統作為小區域內的水循環系統，可以在一定程度上緩解市政管網的壓力，有效延長市政管網的維護周期。對于部分水資源匱乏的地區，雨水回用的成本要低于再生污水與中水，總成本低于異地調水的成本，其經濟效益還是十分明顯的。

2 雨水收集的方式

2.1 路面雨水收集

本項目中的路面雨水收集主要通過雨水口和截水溝收集，而后將雨水匯入場地內的雨水管網中，再進入處理系統。道路邊的雨水口為偏溝式單蓖雨水口，其井座設有一個沉泥室，連接雨水口的管徑為200mm，坡度為0.001，覆土厚度為700mm，每25～50m設置一個雨水口。

2.2 屋面面雨水收集

本工程的屋面呈異形曲面，匯水面積大，匯水流向較為復雜。屋面采用虹吸式排水，雨水斗采用不銹鋼虹吸雨水斗及87雨水斗，雨水排水系統采用HDPE管，雨水立管連接室外雨水檢查井。

3 雨水處理系統的工藝設備

3.1 安全分流井

對于雨水收集系統，為了避免來水量過大對后續處理構筑物造成過大的沖擊負荷，影響水處理的正常進行，就需要有效地調控進入水處理構筑物的雨水量。安全分流井設置在雨水處理系統的最前端，其內設置一條通向室外雨水管的溢流管，當進入該系統的雨水量過多時，就會通過溢流排水排除多余的雨水，起到控制雨水處理系統進水量的作用。

3.2 預處理系統

3.2.1 截污掛籃裝置

截污掛籃裝置主要應用在雨水初期預處理中，于棄流過濾裝置前，攔截水中直徑大于2mm的較大雜物。截污掛籃裝置由PE成品材料制作而成，其內部有一個網徑2mm的不銹鋼過濾網，另設一個無紡布制作的提籃，用以清除沉積下來的沙子和雜物。截污掛籃裝置具有清理、安裝方便、截污效果好、使用壽命長等特點。

3.2.2 棄流過濾裝置

由于降雨過程中，初期雨水在摻雜道路的雜物粉塵后，其污染物濃度較大，進入雨水處理系統會增加系統的處理負荷，因此應做棄流處理。雨水棄流過濾裝置可以依靠重力作用實現對初期雨水的棄流，雨水將首先通過低位敞口的排污管排放掉。棄流過濾裝置內設控制彈簧、控制擋板、浮球和過濾網等，在初期雨量較小時，桶內水位較低，浮球處于較低位置，初期雨水通過低位敞口被排入室外雨水管中，隨后達到一定的降雨量時，浮球上升，停止排污，雨水經過內置的不銹鋼過濾網過濾后流向出口。雨停后，水位下降，浮球回復到原來的位置。初期徑流棄流量應按照下墊面實測收集雨水的COD、SS、色度等污染物濃度確定。當無資料時，屋面棄流可采用2～3mm徑流厚度，地面棄流可采用3～5mm徑流厚度，本文計算時屋面及地面棄流均采用3mm徑流厚度。

3.3 深度處理系統

地埋一體機應用在雨水的深度凈化中可以非常有效地降低雨水濁度，提高雨水的清澈度，使收集的雨水更加干凈、透明，出水水質更好。而且采用凈化一體機可以承受更高的進水濁度，不易阻塞設備，出水穩定，使用壽命長。本項目中的雨水地埋一體機，其內部配有全自動清洗過濾器，一體化的設計、完美地結合過濾、循環、加藥消毒、排污于一體的凈化設備，可以達到綠化澆灑的出水水質標準。

3.4 PP蓄水模塊蓄水池

本工程中使用的PP蓄水模塊為公司工程師們根據工程經驗開發設計出來的具有自主知識產權的產品。其PP模塊表面具有1mm厚的防滲膜，蓄水池可以安裝沖洗管，用于沖洗模塊吸附的垃圾以及底部沉泥。這樣就可以保證蓄水池的持續工作和出水水質。

3.5 水泵說明

該系統共有4臺水泵，分別是模塊蓄水池中的1臺50WQ20-18-2.2雨水提升泵和1臺65WQ25-15-3.0排污泵，以及模塊清水池中的兩臺50WQ15-40-7.5雨水供水泵，清水池中的雨水供水泵為一備一用。

3.6 自動控制說明

該系統采用雨水系統控制器進行控制，控制器采用芯片程序控制，配有顯示屏，可以做到對各蓄水液位的監控，水泵的工作，凈化設備的控制，同時監控供水、排水、補水等情況。

4 設計出水水質

4.1 棄流水的進水水質

CODcr=70～100mg/L ；SS=20～40mg/L ；色度=10～40度。

4.2 處理后的出水水質

本項目經處理后的雨水主要用于綠化和道路澆灑等，其水質應滿足表1所示標準。

表1 本項目經處理后的雨水水質標準（mg/L）

5 主要設施的設計計算

5.1 雨水蓄水池容積計算

5.1.1 雨水徑流總量

本文中雨量徑流系數取0.7；本工程位于莆田市秀嶼區湄洲島，其設計降雨厚度取莆田市一年一遇日降雨量52.2mm；本工程中部分經雨水收集系統收集的雨水直接排入市政排洪渠中，故本計算中的匯水面積僅指與收集回用相關聯的場地匯水面積。

雨水徑流總量的計算公式如下：

式中：W ——雨水徑流總量（m3）；0?c——雨量徑流系數，取0.7；hy——設計降雨厚度，取莆田市一年一遇日降雨量52.2mm；F——匯水面積，取0.84hm2。

5.1.2 徑流棄流量

式中：W1——徑流棄流量（m3）；0δF——初期徑流厚度，取3mm；c.——雨水蓄水池有效容積W0。

5.2 清水池容積計算

5.2.1 所需的回用雨水量W2

本設計中的道路、綠化用水的最高日用水量定額取3L/(m3·d)，綠化及道路的占地面積為18300m2，故：

5.2.2 清水池容積W3

清水池容積取日最高回用雨水量的35%，故：

5.3 年可用雨水量的評估

（1）雨水收集回用系統的年可用雨水量為：

式中：Wa——年可用雨水量（m3）；?ch——雨量徑流系數，取0.7；ha——年均降雨厚度，莆田市年均降雨厚度約為1600mm；0.6～0.7—— 可收集回用的降雨量系數。

6 優化建議

6.1 下凹式綠地

考慮到媽祖項目道路具有衛生好、土質滲入性好、雨季時暴雨大的特點，可以考慮采用下凹式綠地。下凹式綠地的高程低于周圍道路，在下雨時，初期雨水的污染物濃度較大，下凹式綠地可截留初期雨水，起到棄流初期雨水的作用，以減小雨水處理系統的負荷。同時也可以回補土壤水，起到水平衡的作用。

6.2 PP蓄水模塊蓄水池的優化建議

PP蓄水模塊作為蓄水池的骨架，外部包裹著一層防滲膜，防滲膜外部再包裹一層土工布，防滲膜和土工布將蓄水池與土壤隔絕開，防止蓄水池中的水滲漏出去及土壤中的污染物進入蓄水池造成污染確保整個系統不會造成內滲和外滲。但也使水池處于封閉狀態，水中微生物會不斷消耗氧氣，導致水中含氧量下降，厭氧細菌大量繁殖，水質變黑變臭，因此可通入曝氣管道以加大水中的氧含量。

7 結語

雨水收集回用是一項復雜的系統工程，它為我們帶來了環保效益、經濟效益和技術效益，對于改善水資源緊張及生態環境具有重大的意義。我國的雨水收集處理技術尚處于較為初級的階段，仍未廣泛推廣，也缺少相對應的規范要求，但在推崇綠色建筑和節能環保的大環境下，勢必成為主流。

作為施工方，應該結合現場實際，合理編制施工組織設計、質量計劃，對施工各過程中的質量進行如實記錄，嚴格按照設計要求及國家規范要求進行施工，實事求是，腳踏實地。

（參考文獻3篇，刊略，需者可函索）