工業(yè)廠區(qū)雨水收集系統(tǒng)方案
工業(yè)廠區(qū)雨水收集項(xiàng)目的方案設(shè)計(jì)以分別進(jìn)行了年均水量平衡計(jì)算和月均水量平衡計(jì)算，并在選定了地下雨水清水池容積后對(duì)月均水量平衡進(jìn)行了核算，最終得出了該方案雨水收集量能夠滿足廠區(qū)內(nèi)綠化用水量，水面蒸發(fā)量和其他水量損失需要的結(jié)論。經(jīng)濟(jì)效益分析表明，雨水收集系統(tǒng)每年可節(jié)約自來水44430m3經(jīng)濟(jì)效益顯著。
水資源短缺的問題呢。已經(jīng)成為制約全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人民生活水平提高的重要因素，如何解決或緩解這一棘手的矛盾，早已成為世界各國都在思考探索的問題。早在20世界30年代，美國就出現(xiàn)了世界上第一個(gè)將出水再生利用于景觀用水的污水處理廠，日本從60年代也開始了這方面的研究，而對(duì)雨水的再生利用從20世紀(jì)70年代未才開始出現(xiàn)，2000~2001年的中國水資源公報(bào)公布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國年降雨總量遠(yuǎn)大于供水總量，但以雨水為水源的供水量所占比例卻極小，大量的雨水資源被白白浪費(fèi)。隨著雨水利用技術(shù)的迅速發(fā)展，大規(guī)模的雨水收集利用已經(jīng)成為可能。另外2001年建設(shè)部出臺(tái)的《綠色生態(tài)住宅小區(qū)建設(shè)要點(diǎn)與技術(shù)導(dǎo)則》規(guī)定：小區(qū)綠化，景觀，洗車，道路噴灑，公共衛(wèi)生等用水宜使用中水或雨水，這就為雨水利用的全面推廣創(chuàng)造了政策條件，而(建筑雨水小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范))(GB50400-2006)從技術(shù)層面上給出了許多具體的要求，這就使得雨水的收集利用變得有章可循。
1、工程概況
此次介紹蘇州市郊區(qū)某工業(yè)廠區(qū)的雨水收集方案與設(shè)計(jì)詳解，該廠區(qū)為新建的現(xiàn)代化廠區(qū)，位于蘇州市郊區(qū)占地約20hm3，節(jié)本呈長方形布置，其中綠化面積約69000m3，樓房共5棟，屋面面積共約47000m3，主要道路均為硬化路面，路面面積共約30000m3主辦公樓前的中心廣場硬化地面面積約23000m3;景觀水面面積6905m3;噴泉水景水面面積4415m3，業(yè)主對(duì)廠區(qū)內(nèi)的環(huán)境建設(shè)提出了很高的要求，除了必要的綠化外，還準(zhǔn)備建造大面積的噴泉，人造水景和景觀水塘等。另外，業(yè)主非常重視保護(hù)環(huán)境，節(jié)約水資源，有意投資建設(shè)雨水收集樓系統(tǒng)，收集到雨水主要用于景觀，綠化和生產(chǎn)。
2、雨水收集利用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
雨水收集范圍包括：1~4號(hào)樓屋面雨水、部分硬化道路路面雨水和中心廣場地面雨水，各部分的匯水面積見表1。
整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和布置，要結(jié)合廠區(qū)內(nèi)建筑物、道路、綠地和用水電的分部特點(diǎn)，并綜合考慮各雨水收集單元的受污染程度、雨水利用點(diǎn)對(duì)水質(zhì)的要。建筑屋面的雨水一般受污染程度較低，經(jīng)初期棄流和沉淀后收集于蓄水池，使用時(shí)經(jīng)機(jī)械過濾、紫外線消毒和氯消毒，主要用于噴泉、人造水景及生產(chǎn)等對(duì)水質(zhì)要求較高的用水點(diǎn)。硬化道路和廣場的地面污染物相對(duì)較多，雨水受污染程度較高，初期雨水棄流后，中后期雨水經(jīng)沉淀格柵井處理，再經(jīng)水生植物過渡帶匯入景觀水塘。澆曬綠地用水對(duì)水質(zhì)的要求不高，可直接從景觀水塘取水。同時(shí)，為了保證景觀水體的水質(zhì)和循環(huán)流動(dòng)，在水位最低的水體附近設(shè)置生態(tài)綠地，景觀水經(jīng)綠地處理后加壓送至水體的水位最高處。噴泉和水景的水根據(jù)水質(zhì)情況定期換(每月一次)，在綠化作用水期，其棄水排入景觀水塘，補(bǔ)充綠化用水量，在非綠化用水期，其棄水可直接排放到市政雨水管。景觀水塘，噴泉水景均預(yù)留自來水補(bǔ)水口，以便于調(diào)節(jié)和管理。雨水蓄水池布置成地埋式，生態(tài)綠地采用潛流式，雨水的收集盡量結(jié)合地形，以自流為主，必要的地方設(shè)置提升泵。系統(tǒng)布置見圖1。
3、水量平衡計(jì)算及主要參數(shù)的確定
1、計(jì)算依據(jù)，氣象資料
氣象資料包括降雨量資料和水面蒸發(fā)量資料。蘇州市年均降雨量1150mm。蘇州市瀕臨太湖，年均水面蒸發(fā)量912,2mm(1980~2000年)，月均蒸發(fā)量按照太湖水面的月均發(fā)量計(jì)算，太湖水面的多年月均蒸發(fā)量資料(1980~2000年)見表2。
2、計(jì)算方法
綠化用水量按照《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50013-2006)的規(guī)定，澆曬綠地的用水定額為1~3L(d·m3)。由于蘇州地處太湖地區(qū)，雨量充沛，空氣潮濕，澆曬綠地用水定額選為：4~9月1.5L(d·m3)3/10月1L/(d·m3)其他月份植物處于休眠期，不需要澆曬。
3、雨水收集量
可收集雨水量按式計(jì)算：
其他損失水量按總用水量的10%計(jì)算，
年均水量平衡計(jì)算，廠區(qū)雨水收集利用的年均水量平衡計(jì)算見表3計(jì)算結(jié)果表明，廠區(qū)每年收集到的雨水量完全可以滿足廠區(qū)的綠化用水及睡眠蒸發(fā)等損失水量的需要，富余雨水經(jīng)處理后可用作生產(chǎn)用水。
月均水量計(jì)平衡計(jì)算
廠區(qū)雨水收集利用的月均水量平衡計(jì)算詳見表4，從表中的數(shù)據(jù)可以看出，在生產(chǎn)補(bǔ)水全部采用處理后的雨水情況下，除4月和10月外，其他月份收集到的雨水均能滿足當(dāng)月總用水量的需要，而且還有一部分富余量，其中6月和9月的富余量都有超過2000m3。如果9月的富余雨水能夠完全被收集，足夠彌補(bǔ)10月的用水缺口，因此，從理論上講，只有4月需要自來水補(bǔ)充。
雨水調(diào)蓄池容積計(jì)算
按照德國雨水調(diào)蓄池的容積計(jì)算方法。V=(年雜用水量與年雨水產(chǎn)生水量中的最小值)x0.03其中V為雨水調(diào)蓄池有效容積，m3;0.06為儲(chǔ)存3周雜用水量相應(yīng)的系數(shù)。
在該工程中，年雜用水量取年總用水量，即為36406m3，小于年雨水產(chǎn)水量581468m3，因此雨水蓄水池的理論有效容積為V=36406x0.06=2184(m3)。在本方案中，綠化用水景觀水塘中取得，景觀水塘起到了雨水蓄水池的作用，景觀水塘的可變水位控制在0.2m以內(nèi)，水面面積為6905m3，則景觀水塘的有效容積只需達(dá)到803m3，即可滿足雨水調(diào)蓄的要求。噴泉水景總水量約2000m3，更換其用水時(shí)，可全部更換也可部分更換，依水質(zhì)和降雨情況而定。另外，業(yè)主有意將遠(yuǎn)期規(guī)劃建設(shè)的廠房的屋面雨水也收集利用。因此，綜合考慮，雨水蓄水池有效容積暫定為2400m3，分為兩格。蓄水池收集到的屋面雨水除用作生產(chǎn)和噴泉水景的補(bǔ)水外，富余量可以通過噴泉水景以拍攝的形式補(bǔ)充到景觀水塘，用以補(bǔ)充綠化用水，每月降雨按兩次計(jì)算，進(jìn)行琢月水量的核算計(jì)算結(jié)果見表5。
從表5中的數(shù)據(jù)可以看出，各月份的自來水補(bǔ)充量均小于當(dāng)月生產(chǎn)用水量，說明雨水收集量均能滿足當(dāng)月綠化、水面蒸發(fā)及其他損失水量的需求。自來水補(bǔ)水應(yīng)以補(bǔ)充生產(chǎn)用水為主，當(dāng)月景觀水塘可調(diào)節(jié)水量不能滿足綠化等用水的需要時(shí)，可從噴泉水景處取得，然后再由蓄水池補(bǔ)充。另外，如果每月降雨按兩次計(jì)算，蓄水池的有效收集水量為4800m3，而現(xiàn)在每月實(shí)際的收集量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于此值。雨水蓄水池的有效容積之所以定位2400m3，主要是為遠(yuǎn)期規(guī)劃的2萬㎡廠房屋面雨水的收集預(yù)留空間。因此，景觀水塘的可變水位控制在0.2m以內(nèi)、雨水蓄水池的有效容積定位2400m3是合理的。
其他設(shè)備實(shí)施參數(shù)的確定
1、生態(tài)綠地
景觀水體總水量約8400m3，保證7天內(nèi)完成一次循環(huán)，則生態(tài)綠地的處理能力為1200m3/d循環(huán)水泵流量50m3/h。選取水力負(fù)荷1m3/(㎡·d)則生態(tài)綠地的面積為1200㎡。
2、沉淀池
取蓄水池單池有效容積的10%，即為120m3
3、機(jī)械過濾罐
過濾流量15m3/h過濾罐半徑0.7m，過濾面積1.54㎡，濾速9.74m/h。
4、沉淀格柵井
沉淀格柵并設(shè)置在道路、廣場的雨水支管連接到干管之前，其形式及尺寸如圖2所示。
5、水生植物過渡帶
在地面雨水匯入景觀水塘的雨水口處，設(shè)置水生植物過渡帶，以攔截漂浮雜物，并減小雨水對(duì)塘底沖刷。過渡帶的寬度不下雨2m，依綠化環(huán)境種植蘆葦、菖蒲，荷花等挺水植物。
水質(zhì)保障
1、技術(shù)措施
(1)建筑屋面采用不產(chǎn)生污染的材料，屋面雨水的收集采用雨水斗。收集到的雨水經(jīng)過沉淀池和濾池的處理后再儲(chǔ)存于清水池或景觀水塘。
(2)在雨水清水池設(shè)置紫外燈消毒設(shè)備。
(3)水質(zhì)惡化的景觀用水定期經(jīng)過人工濕地處理循環(huán)利用。
(4)考慮到景觀水塘水面面積比較大，可以在水塘中設(shè)置若干小型的噴泉或者表面曝氣機(jī)，以增加水體中的DO，抑制或延緩水體富營養(yǎng)化的發(fā)生還可以在水塘內(nèi)種植水生植物，即美化了環(huán)境，又強(qiáng)化了水體的自凈能力，有利于景觀水塘的水質(zhì)改善。
(5)由于樹葉，枯草等植物體在落入景觀水塘后會(huì)腐爛分解，其中的營養(yǎng)元素(主要是氯磷)就會(huì)釋放到水體中，從而造成藻類等微生物的繁殖。當(dāng)藻類達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，就會(huì)在水塘淺水區(qū)的塘底形成一層比較厚的生物膜，在雨水或水流的沖刷下，生物膜就會(huì)脫落，并漂浮或懸浮在水體中。為了防止這些生物膜在人工濕地處理景觀水塘的水時(shí)造成人工濕地填料的堵塞，在提升泵的吸水井井口應(yīng)設(shè)置孔徑較小的濾網(wǎng)，攔截生物膜等雜物。
管理措施
(1)加強(qiáng)對(duì)道路的清掃。
(2)每天定時(shí)運(yùn)行雨水清水池內(nèi)的紫外燈消毒設(shè)備，定期檢查紫外燈的消毒效果。
(3)定期姓劉景觀水塘內(nèi)的雜物，友情是漂浮或懸浮的生物膜，定期清理水塘內(nèi)提升泵吸水井濾網(wǎng)，防止水泵和人工濕地堵塞。
(4)定期清理沉淀池內(nèi)的沉積物，定期對(duì)砂礫濾池和礫石濾池進(jìn)行反沖洗，以保證沉淀池的沉淀效果和濾池的過濾效果。
結(jié)論
1、通過年均水量平衡和月均水量平衡的計(jì)算，工業(yè)廠區(qū)雨水收集利用是可行的。
2、加藥過濾與紫外線和氯聯(lián)合消毒可以有效保證噴泉水景和生產(chǎn)用水的水質(zhì)，生態(tài)綠地的設(shè)置保證了景觀水體的循環(huán)流動(dòng)和水質(zhì)，能夠滿足綠化和景觀效果的需要。
3、雨水收集系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)上是可行的。
