住宅小區(qū)初期雨水微生態(tài)濾床處理技術(shù)應(yīng)用

夏廈 解清杰

【摘? ? 要】：針對綠色建筑小區(qū)雨水處理與回用的要求，結(jié)合某住宅開發(fā)區(qū)特點(diǎn)及當(dāng)?shù)亟涤曩Y料，進(jìn)行雨水凈化利用系統(tǒng)中的水量分析計(jì)算，采用微生態(tài)濾床技術(shù)對該區(qū)域雨水進(jìn)行處理及回用設(shè)計(jì)，分析微生態(tài)凈化雨水投資效益。

【關(guān)鍵詞】：住宅小區(qū)；雨水；綠色建筑；微生態(tài)；濾床

【中圖分類號】：TU992.3【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】：C【文章編號】：1008-3197（2023）01-78-03

【DOI編碼】：10.3969/j.issn.1008-3197.2023.01.022

Design and Application of Micro-ecological Filter Bed for Treatment of Initial Rainwater in Residence Community

XIA Sha1，XIE Qingjie2

（1.Dantu Ecological Environment Bureau， Zhenjiang 212000， China；

2. College of Environmental and Safety Engineering， Jiangsu University， Zhenjiang 202013， China ）

【Abstract】：According to the requirements of green building community rainwater treatment and reuse， combined with the characteristics of a residential development area and local rainfall data， this paper introduces the water quantity analysis and calculation in rainwater purification and utilization system， the micro-ecological filter bed technology was used to treat and reuse the rainwater in this area， and the investment returns were analyzed.

【Key words】：residential quarter； rainwater； green building； micro-ecological； filter bed

隨著城市化進(jìn)程的加快和工業(yè)的發(fā)展，水源危機(jī)和雨洪危害日益嚴(yán)重，解決這一問題成為城市管理者的工作重點(diǎn)之一。雨水作為重要的水資源，如何高效收集處理，實(shí)現(xiàn)綜合利用已成為重要課題；為此，很多地方也在不斷進(jìn)行相關(guān)探索[1]；2019年江蘇省發(fā)布《江蘇省綠色建筑發(fā)展條例（2018修正）》[2]，第三十五條提出新建住宅小區(qū)等應(yīng)當(dāng)建設(shè)“雨水綜合利用系統(tǒng)”，開啟了雨水綜合利用的城市實(shí)踐。

微生態(tài)修復(fù)技術(shù)起源于歐洲，其原始母版技術(shù)為生態(tài)濕地生態(tài)工程學(xué)。微生態(tài)濾床[3]技術(shù)由水生景觀植物和生態(tài)基質(zhì)層兩大系統(tǒng)組成，是集環(huán)境工程學(xué)、結(jié)構(gòu)工程學(xué)、生態(tài)林業(yè)學(xué)之成果，用于水體生態(tài)處理和修復(fù)的綜合性新學(xué)科。利用兩大系統(tǒng)共同營造的生態(tài)系統(tǒng)，綜合物理、化學(xué)、生物等因素并放大功效，使水凈化效果最大化。

江蘇某小區(qū)占地面積超過8.333 hm2，包括商業(yè)、公寓、高層住宅、別墅及其他配套用房，本文結(jié)合該小區(qū)雨水收集處理的工程實(shí)踐，介紹了基于微生態(tài)濾床工藝的雨水綜合利用工程的設(shè)計(jì)，為我國其他地方的雨水利用工程提供參考。

1 雨水收集利用及雨量計(jì)算

1.1 收集利用目標(biāo)

1）結(jié)合該小區(qū)特點(diǎn)，在保障回用水質(zhì)的前提下最大限度地利用雨水資源，同時充分利用地形條件和地勢高差，合理優(yōu)化雨水收集管網(wǎng)設(shè)計(jì)，盡量降低雨水利用工程投資成本和運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)雨水資源化，滿足區(qū)域?qū)λY源和水環(huán)境的整體要求。

2）雨水凈化利用從簡便、快速、實(shí)用原則出發(fā)，優(yōu)先考慮物化工藝。

3）鑒于屋面雨水與地面雨水污染程度不同，收集時分開考慮。住宅屋面徑流雨水水質(zhì)較好，作為雨水利用工程的水源。

1.2 雨量計(jì)算

1.2.1 雨水徑流量

[W=10?chyF]。 （1）

式中：W為雨水徑流量，m3/d；[?c]為雨水徑流系數(shù)，取0.9；[hy]為設(shè)計(jì)降雨量，mm；F為小區(qū)面積，hm2。

該小區(qū)所在城市雨量見表1。

降雨多發(fā)于6—9月，降雨量最大為9月的184.1 mm，降雨日為9.1 d，則[hy]=184.1/9.1=20.5（mm）。

1.2.2 徑流系數(shù)

包括人工水體在內(nèi)的綜合徑流系數(shù)為0.642 5，不包括人工水體時的綜合徑流系數(shù)為0.630 2。見表2。

1.2.3 實(shí)際收集雨水量

屋面棄流量按3 mm計(jì)［4］，每年的1、2、12月及下雨天不考慮綠化和澆灑用水，季節(jié)變化系數(shù)0.80，屋面雨水損失系數(shù)為0.87。

則實(shí)際收集雨水量為10×0.9×（20.5-3）×3.21×0.80×0.87=292（m3/d）。

2 雨水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 處理規(guī)模的確定

充分考慮雨水的回收利用來滿足小區(qū)水體、綠化、路面保潔等需水要求，最大雨水處理能力應(yīng)滿足最大月雨水徑流的處理要求。因此，本工程考慮最大雨水處理能力為292 m3/d，取整數(shù)為300 m3/d。

2.2 進(jìn)出水水質(zhì)

2.2.1 進(jìn)水水質(zhì)

由于收集的是屋面初期徑流棄流后的雨水，受條件限制無法實(shí)測；因此根據(jù)相似地區(qū)的工程取經(jīng)驗(yàn)值， CODCr濃度為120 mg/L，SS濃度為60 mg/L。

2.2.2 出水水質(zhì)

雨水回用于綠化和路面澆灑，出水水質(zhì)要求見表3［4］。

2.3 工藝流程

雨水凈化技術(shù)的選擇應(yīng)遵循安全性、長效性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性、系統(tǒng)性和集成性緊密結(jié)合的總體原則[5]，根據(jù)雨水污染特征、區(qū)域的物理結(jié)構(gòu)和生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn)，制定技術(shù)上科學(xué)、工程上合理、經(jīng)濟(jì)上可行的綜合技術(shù)方案，一般應(yīng)滿足以下條件：

1）有較高的處理效率，能安全有效地去除雨水中的污染物質(zhì)；

2）要有一定的持續(xù)性，能在較長時間內(nèi)高效快速的發(fā)揮作用；

3）能較好地和小區(qū)原貌相結(jié)合，有一定的生態(tài)相容性；

4）建造和運(yùn)行費(fèi)用較低，能保證持續(xù)使用。

根據(jù)以上原則，確定雨水處理工藝流程見圖1。

處理系統(tǒng)包括了對于初期雨水的棄流設(shè)計(jì)，各處理構(gòu)筑物的工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及凈化設(shè)備的選型。

2.3.1 初期雨水棄流

屋面徑流污染比較嚴(yán)重，采用初期棄流裝置將初期雨水排至小區(qū)雨水管道，初期棄流量按3 mm降雨量設(shè)計(jì)[6]；棄流裝置尺寸?2 000 mm×4 500 mm，設(shè)置一套處理量15 m3/h的棄流泵。經(jīng)初期棄流后可以降低雨水的利用難度。

2.3.2 調(diào)節(jié)池

調(diào)節(jié)池是整個工藝的主要構(gòu)筑物，不僅起到屋面雨水收集的作用，同時也起到調(diào)節(jié)、沉淀作用，尺寸為8 000 mm×8 000 mm×4 000 mm。

2.3.3 微生態(tài)濾床

微生態(tài)濾床具有復(fù)雜的生態(tài)單元。污水原水在流經(jīng)該系統(tǒng)時，各種污染物在微生物轉(zhuǎn)化、細(xì)菌分解、氧化、還原、吸收、揮發(fā)、蒸騰和沉淀等多重作用下發(fā)生分離或轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)中的各種轉(zhuǎn)化過程很少在整個濾床范圍內(nèi)均勻發(fā)生，不同處理過程總是按次序發(fā)生。本設(shè)計(jì)的微生態(tài)濾床設(shè)計(jì)負(fù)荷采用0.75 m3/m2，占地面積450 m2。

2.3.4 清水池

清水池主要用于儲存處理后的雨水，同時可作為恒壓供水系統(tǒng)的吸水池，尺寸為8 000 mm×8 000 mm×4 000 mm。

2.3.5 消毒池

通過氯片消毒，確保殺滅雨水中的病原微生物等。

2.3.6 提升水泵

確保處理后雨水回用時水量與水壓的穩(wěn)定。

2.4 凈化系統(tǒng)設(shè)置

由于室外場地比較緊張，同時建設(shè)方要求不能影響地面景觀及綠化，因此本工程的雨水凈化系統(tǒng)設(shè)置在小區(qū)西南角地下，總體占地面積約600 m2。

3 效益分析

工程總投資98.5萬元。運(yùn)行成本0.42元/m3，其中電耗0.37元/m3、藥劑費(fèi)0.05元/m3。工程運(yùn)行后，雨水截流量為5.4×104 m3/a，減少污水排放量3.6×104 m3/a，節(jié)約自來水9×104 m3/a，減少COD 排放量3.6 t/a，減少懸浮物排放量5.4 t/a。節(jié)水、環(huán)保、社會效益突出。

4 結(jié)論

1）對于該住宅小區(qū)屋面雨水，采用微生態(tài)濾床技術(shù)能夠有效控制徑流污染并實(shí)現(xiàn)雨水的資源化利用。

2）該工藝系統(tǒng)占地面積小、投資少、反應(yīng)快速、運(yùn)行成本低，可為其他類似工程提供參考。

3）設(shè)計(jì)采用的微生態(tài)濾床技術(shù)高效、快速、操作管理方便，具有良好的適用性。

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收稿日期：2022-08-08

作者簡介：夏廈（1989 - ）， 男， 助理工程師， 從事環(huán)境污染防治與處理技術(shù)研究工作。