某生態(tài)小區(qū)雨水利用及中水回用工程的設(shè)計(jì)

楊 方，王婷華，薄成壘，任愛華

（安徽眾帆環(huán)境工程有限公司，安徽 合肥 23000）

隨著生活水平的提高，以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來日益凸顯的環(huán)境問題，環(huán)境保護(hù)、綠色生活的概念逐漸深入人心，人們越來越關(guān)注居住環(huán)境，對住區(qū)微環(huán)境的要求越來越高，包括室內(nèi)外光環(huán)境、水環(huán)境、聲環(huán)境等等，追求人與自然的和諧，渴望回歸自然、親近自然。“生態(tài)小區(qū)”應(yīng)運(yùn)而生，成為新興房地產(chǎn)的一大亮點(diǎn)，越來越多的生態(tài)小區(qū)建立。而“生態(tài)小區(qū)”建設(shè)規(guī)范對于小區(qū)水環(huán)境系統(tǒng)提出“設(shè)立室外污水處理再利用系統(tǒng)和雨水收集利用系統(tǒng)，室內(nèi)外采用節(jié)水型器具，采用節(jié)水型的景觀用水系統(tǒng)。”

我國目前對雨水利用和中水回用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)已經(jīng)處于世界前列，例如北京鳥巢體育館和上海世博會展館，都擁有完整的雨水利用和中水回用系統(tǒng)，是我國雨水利用的示范性工程。然而對雨水收集利用和中水回用系統(tǒng)相關(guān)的理念和技術(shù)應(yīng)用仍不普遍。實(shí)際上，雨水利用在我國古來有之，只是城市化發(fā)展過程中對雨水利用并不重視。而對于中水回用，不同地域的城市缺水程度不同，對于其重視程度也不盡相同，中水回用技術(shù)發(fā)展較為緩慢[1]。只有少部分干旱地區(qū)對雨水利用和中水回用較為重視。

“中水”即回用水，也叫“再生水”，由污水經(jīng)過適當(dāng)處理后得來，需要達(dá)到一定的水質(zhì)指標(biāo)，又或者能夠滿足一定的使用要求。一般將中水回用于農(nóng)田灌溉、道路沖洗、車輛沖洗、景觀用水等。污水處理后回用為工業(yè)用水，如冷卻水，其中以北京高碑店污水處理廠最為著名[2]。

本文對華北地區(qū)某新建生態(tài)小區(qū)建設(shè)和使用的實(shí)際情況，對小區(qū)內(nèi)水環(huán)境系統(tǒng)進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，在遵循生態(tài)規(guī)律，以可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)，永續(xù)利用為指導(dǎo)思想的前提下，提出雨水利用和中水回用的設(shè)計(jì)方案，切實(shí)解決小區(qū)生活污水的處理問題，提高水資源綜合利用率，實(shí)施中水回用，美化小區(qū)環(huán)境。同時(shí)也為未來我國建筑方面的雨水利用及中水回用系統(tǒng)的普及進(jìn)行實(shí)踐性探索。

1 生態(tài)小區(qū)基本概況

生態(tài)小區(qū)是一種改革型的現(xiàn)代城市生活系統(tǒng)，運(yùn)用生態(tài)規(guī)律，以可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)，以工程措施和技術(shù)手段為支撐，對傳統(tǒng)意義上的小區(qū)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。本工程中的生態(tài)小區(qū)位于我國華北多山脈丘陵地地區(qū)，當(dāng)?shù)厮Y源非常貧乏，為全國人均水平的20%，且分布極不均勻，地表水較少，地下水居多。地表徑流蒸發(fā)量大，干旱頻發(fā)，春季干旱尤為明顯。另一方面，該地區(qū)降水集中，降水強(qiáng)度大，多出現(xiàn)暴雨天氣。

該生態(tài)小區(qū)是某房地產(chǎn)公司開發(fā)的大型住宅小區(qū)，項(xiàng)目一期總占地約131 760 m2，設(shè)計(jì)總建筑面積334 198 m2，總綠化面積為46 000 m2，道路面積約為9 600 m2，停車位800個(gè)，水景面積約為2 800 m2。小區(qū)設(shè)計(jì)住房2 000戶，平均3.5人/戶，預(yù)計(jì)人數(shù)為7 000人。

2 生態(tài)小區(qū)雨水利用設(shè)計(jì)

2.1 雨水收集系統(tǒng)

現(xiàn)代城市雨水利用的目的主要有：節(jié)水、水資源涵養(yǎng)與保護(hù)、緩解內(nèi)澇。利用過程包括收集、運(yùn)輸、處理、貯存、使用，以達(dá)到改善生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目的[3]。

該生態(tài)小區(qū)實(shí)行雨污分流的排水體制，將雨水與污水分開收集，即避免雨水匯入污水造成污水量增多，緩解污水處理壓力，又充分利用雨水資源。鑒于該地區(qū)氣候特點(diǎn)，水資源貧乏而地表水蒸發(fā)量大，降水時(shí)空分布不均，該工程通過集水井和雨落管斷接方式，將屋面雨水收集，經(jīng)過濾后排入地埋式雨水調(diào)蓄池。同時(shí)，根據(jù)“海綿城市”建設(shè)規(guī)范，鋪設(shè)透水路面可以充分吸收地表徑流，及時(shí)補(bǔ)充地下水資源，防止地面塌陷[4]。小區(qū)內(nèi)道路旁設(shè)置淺草溝，雨水經(jīng)過過濾后亦排入調(diào)蓄池，用作小區(qū)綠化、洗車等水源，雨水收集流程如圖1所示。

圖1 雨水收集流程

2.2 雨水利用工程設(shè)計(jì)

根據(jù)規(guī)范，每100 m2建設(shè)用地需設(shè)置不少于1.5 m3的雨水調(diào)蓄池[5]，設(shè)計(jì)雨水調(diào)蓄池容積為5 000 m3。鑒于小區(qū)所在地區(qū)的雨水水質(zhì)良好，符合景觀水體水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，將雨水的一部分直接作為景觀水體的補(bǔ)充水和小區(qū)公共區(qū)域衛(wèi)生清潔用水。此外，也可作為小區(qū)綠化用水，合理利用雨水資源。雨水調(diào)蓄池內(nèi)部構(gòu)造如圖2、圖3所示。

圖2 底部流槽式雨水調(diào)蓄池?cái)嗝鎴D

圖3 底部流槽式雨水調(diào)蓄池?cái)嗝鎴D

3 生態(tài)小區(qū)中水回用工程設(shè)計(jì)

3.1 中水水源分類與特點(diǎn)

小區(qū)內(nèi)部排放的生活污水，即中回用的中水水源，數(shù)量、組分和污染物質(zhì)濃度與小區(qū)居民的生活習(xí)慣有關(guān)。由于住戶尚未入住小區(qū)，無法獲取小區(qū)污水排放的實(shí)際水量和水質(zhì)數(shù)據(jù)，故取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，參考《建筑中水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50336-2002），建筑中水水源按水質(zhì)從優(yōu)到劣排序?yàn)椋恒逶∨潘ㄐl(wèi)生間、公共室的浴盆、淋浴等）、盥洗排水、空調(diào)循環(huán)冷卻系統(tǒng)排水、冷凝冷卻水、游泳池排水、洗衣排水、廚房排水、廁所排水[6]。

由于生態(tài)住宅小區(qū)屬于民用建筑，故涉及到的建筑排水主要如表1所示。

表1 民用建筑內(nèi)部排水分類及特點(diǎn)

由表1可知，按照排水水質(zhì)特點(diǎn)可分為優(yōu)質(zhì)雜排水、一般雜排水、生活污水三種形式。其中，最適合作為生態(tài)小區(qū)中水回用系統(tǒng)水源的是優(yōu)質(zhì)雜排水，包括沐浴排水、盥洗排水和洗衣排水，污染度低、處理工藝簡單、水量大而穩(wěn)定。

根據(jù)表2“居民日常用水中各種排水水量及所占比例”可知，作為住宅小區(qū)中水回用水源的優(yōu)質(zhì)雜排水約占總排水的60%，中水水源充足，滿足建設(shè)小區(qū)中水回用的要求[7]。

表2 居民日常用水中各種排水水量及所占比例

3.2 回用水量及處理規(guī)模

小區(qū)設(shè)計(jì)住房2 000戶，平均3.5人/戶，預(yù)計(jì)人數(shù)為7 000人。按人均用水量0.2 m3/d，排水量為用水量的90%，優(yōu)質(zhì)雜排水約占60%，扣除管線內(nèi)損失的部分約15%，建筑優(yōu)質(zhì)雜排水量約為每日640 m3。

中水主要用途為：綠地澆灌、小區(qū)內(nèi)公共區(qū)域?yàn)摺⒌孛鏇_洗、車輛沖洗、水景補(bǔ)水（小區(qū)內(nèi)有人工湖和噴泉池）等。根據(jù)中水用途，確定所需中水水源量，避免過度回用，造成浪費(fèi)。

綠地澆灌采取1次/d，1.5 L/（m2×次）計(jì)算，需要用水69 m3/d。小區(qū)內(nèi)道路沖洗采取2次/d，1.5 L/（m2×次）計(jì)算，需要用水28.8 m3/d。小區(qū)停車位800個(gè)，按照每4天清洗1次車輛，250 L/次計(jì)算，需要用水50 m3/d。總用水量147.8 m3/d，考慮到反沖洗水大概需要5%，中水水源量約占中水回用水量的110%～115%，取115%，故而設(shè)計(jì)水量為178 m3/d。

雜排水水量充足，最終采取中水處理站設(shè)計(jì)規(guī)模Q＝200 m3/d。水質(zhì)數(shù)據(jù)取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，見表3。

表3 一般生活污水水質(zhì)指標(biāo)

出水水質(zhì)則按照《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)》（GB/T 18921－2002）》（水景類）和《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》（GB/T18920-2002）要求進(jìn)行處理。

3.3 中水回用工藝

不同的中水水源因其水質(zhì)不同，處理工藝也不同，為了降低成本，必須選擇成熟、經(jīng)濟(jì)的中水處理工藝，選用適宜的中水水源。一般來說，中水處理工藝一般分為4種類型[8]。分別是物理處理法、物理化學(xué)法、生物處理法、生物膜法。

首先建筑內(nèi)部排水管道設(shè)計(jì)按照表1中的水質(zhì)類別進(jìn)行區(qū)分，為了提高污水處理效率，降低處理成本，不同類型的排水采用不同的處理工藝。其中，優(yōu)質(zhì)雜排水采用生物膜法的工藝進(jìn)行就地處理，可行性高，且回用價(jià)值最高，處理也加便捷高效。生物膜法處理后的出水水質(zhì)穩(wěn)定，也更加便于管理維護(hù)等日常化操作。

本設(shè)計(jì)基本流程為進(jìn)水→精細(xì)格柵→水量調(diào)節(jié)池→平流式沉砂池→MBR膜生物反應(yīng)器。工藝產(chǎn)生污泥較少，主要污染物去除率為：BOD5≥98%、COD≥93%、SS=100%。污泥貯存在污泥池內(nèi)不進(jìn)行處理，定期外運(yùn)，節(jié)省成本[9]。工藝流程圖如圖4。

圖4 MBR小區(qū)中水回用工藝流程

對于廁所排水，將通過單獨(dú)的管網(wǎng)，流進(jìn)化糞池進(jìn)行預(yù)處理，最后匯入城市污水管網(wǎng)。

4 結(jié)論與建議

本工程設(shè)計(jì)在小區(qū)內(nèi)建造MBR膜法污水處理站和中水回用管網(wǎng)，采用中水回用技術(shù)，一方面能夠節(jié)省大量水資源，提高水利用率，另一方面具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，降低居民用水成本，也契合國家對于綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的要求，減少小區(qū)內(nèi)外環(huán)境的壓力，對城市建設(shè)也具有積極作用。

需要注意的是，生態(tài)小區(qū)內(nèi)的景觀水體環(huán)境為半封閉式水體設(shè)計(jì)，它除了觀賞的功能以外，也一定程度上兼具了雨水收集、雨水貯存、水量調(diào)配、水體自凈等功能。因此，對于景觀水體的補(bǔ)充水水質(zhì)要注意把關(guān)，對于住戶的行為要正確引導(dǎo)，對于不當(dāng)?shù)男袨楦右灾浦梗^對避免亂扔垃圾亂排污水等現(xiàn)象，避免水體富營養(yǎng)化造成景觀水質(zhì)惡劣，甚至成為黑臭水體。這不僅不美觀、不環(huán)保，更達(dá)不到生態(tài)小區(qū)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。因此，為了保證小區(qū)水體環(huán)境，必須做到科學(xué)設(shè)計(jì)、日常監(jiān)督、加強(qiáng)管理維護(hù)。