雨水收集、贮存及水质处理技术简析

2023-08-30 理论教育版权反馈

【摘要】：屋面雨水收集利用的方式按泵送方式不同，可以分为直接泵送雨水利用系统、间接泵送雨水利用系统及重力流雨水利用系统三种方式。雨水内收集系统由雨水斗、连接管、悬吊管、立管及横管等组成。

1.雨水的收集

（1）屋面雨水收集屋面是城市中最适合和常用的雨水收集面。屋面雨水的收集除了通常的屋顶外，根据建筑物的特点，有时候还需要考虑部分垂直面上的雨水。对斜屋面，汇水面积应按垂直投影面面积计算。

屋面雨水收集利用的方式按泵送方式不同，可以分为直接泵送雨水利用系统、间接泵送雨水利用系统及重力流雨水利用系统三种方式。

屋面雨水收集方式按雨水管道的位置分为外收集系统和内收集系统。普通屋面雨水外收集系统由檐沟、收集管、水落管及连接管等组成。屋面雨水内收集系统是指屋面设雨水斗，建筑内部有雨水管道的雨水收集系统。对于跨度大、跨度多、立面要求高的建筑物，可以使用雨水内收集系统。雨水内收集系统由雨水斗、连接管、悬吊管、立管及横管等组成。

按雨水排出的安全程度不同，内排水系统分为敞开式和密闭式两种。前者是重力流，后者是压力流。

（2）路面雨水收集路面雨水收集系统可以采用雨水管、雨水暗渠及雨水明渠等方式。水体附近汇集面的雨水也可以利用地形通过地面向水体汇集。

（3）停车场、广场雨水收集停车场、广场等汇水面的雨水径流量一般较集中，收集方式与路面收集类似。但需要注意的是，由于人们的集中活动和车辆的漏泄等原因，如管理不善，这些场地的雨水径流水质会受到明显影响，需采取有效的管理和截污措施。

（4）绿地雨水收集绿地既是一种汇水面，又是一种雨水的收集和截污措施，甚至还是一种雨水的利用单元。但作为一种雨水汇集面，其径流系数很小，如果需要收集回用，一般可以采用浅沟、雨水管渠等方式对绿地径流进行收集。

2.雨水的存贮

雨水存贮池的形式有多种，根据建造位置不同，可以分为地下封闭式、地上封闭式及地上敞开式等。雨水存贮池的位置一般设置在雨水干管（渠）或有大量水流交汇处，或靠近用水量较大的地方，尽量使整个系统布局合理，减少管（渠）系的工程量。可以是单体建筑单独设置，也可以是建筑群或区域集中设置。设计地表存贮池时，尽量利用天然洼地或池塘，减少土方，减少对原地貌的破坏，并应与景观设计相结合。

（1）地下封闭式目前，地下存贮池一般采用钢筋混凝土或砖石结构，其优点是节省占地；便于雨水重力收集；避免阳光的直接照射，保持较低的水温和良好的水质，藻类不易生长，防止蚊蝇滋生；安全。由于存贮池增加了封闭设施，具有防冻及防蒸发功效，可常年蓄水，也可季节性蓄水，适用性强。可以用于地面用地紧张、对水质要求较高的场合。但施工难度大，费用较高。

（2）地上封闭式地上封闭式存贮池一般用于单体建筑屋面雨水收集利用系统中，常用玻璃钢、金属或塑料制作。其优点是安装简便，施工难度小；维护管理方便；但需要占地空间，水质不易保障。该方式存贮池一般不具备防冻功能，季节性较强。

（3）地上敞开式地上敞开式存贮池属于一种地表水体，其存贮容积一般较大，费用较低，但占地较大，蒸发量也较大。一般地上敞开式存贮池体应结合景观设计和小区整体规划以及现场条件进行综合设计。作为一种人工存贮水池，一般不具备防冻和减少蒸发的功能。在拟建区域内有池塘、洼地、湖泊及河道等天然水体时，应优先考虑利用它们来存贮雨水。

3.雨水水质处理技术

雨水处理可以分为常规处理和非常规处理。常规处理是指经济适用、应用广泛的处理工艺，主要有沉淀、过滤、消毒和一些自然净化技术等；非常规处理则是指一些效果好但费用较高或适用于特定条件下的工艺，如活性炭技术、膜技术等。

（1）沉淀沉淀通常分为4种类型：自由沉淀、絮凝沉淀、成层沉淀和压缩沉淀。雨水水质特点决定其主要为自由沉淀，沉淀过程相对比较简单。雨水中密度大于水的固体颗粒在重力作用下沉淀到池底，与水分离。沉淀速率主要取决于固体颗粒的密度和粒径。

城市雨水有较好的沉降性能。但由于各地区土质、降雨特性、汇水面等因素的差异，造成雨水中的可沉悬浮固体颗粒的密度、粒径大小、分布及沉速等不同，其沉降特性和去除规律也不尽相同。

雨水沉淀池可以按照传统污水沉淀池的方式进行设计，如采用平流式、竖流式、辐流式、旋流式等，其目的是将雨水中固体颗粒在流动过程中从水中分离。

考虑降雨的非连续性，也可根据雨水沉淀的特点设计为静态沉淀池，与贮存池共用，以减少投资。即在降雨过程中首先将雨水收集至贮存池，待雨停后再静沉一定时间，将其清液取出使用或排入后续处理构筑物。当雨水中含有较多的砂粒等颗粒物且雨水利用系统规模较大时，也可以在存贮池之前设计旋流式沉砂池。

（2）过滤雨水过滤是使雨水通过滤料或多孔介质，以截留水中的悬浮物质，从而使雨水净化的物理处理法。雨水过滤的处理过程主要是悬浮颗粒与滤料颗粒之间黏附作用和物理筛选作用。过滤不仅可以去除雨水中悬浮物，而且部分有机物、细菌、病毒等将随悬浮物一起被去除。残留在滤后水中的细菌、病毒等在失去悬浮物的保护或依附时，在滤后消毒过程中也不容易被杀灭。

广义的雨水过滤包括表面过滤、滤层过滤和生物过滤等几种方式。

表面过滤是指利用过滤介质的孔隙筛除作用截留悬浮固体，被截留的颗粒物聚集在过滤介质表面的一种过滤方式。根据雨水中固体颗粒的大小及过滤介质结构的不同，表面过滤可以分为粗滤、微滤及膜滤。

滤层过滤是指利用滤料表面的黏附作用截留悬浮固体，被截留的颗粒物分布在过滤介质内部的一种过滤方式。过滤介质主要是砂等粒状材料。

生物过滤是指利用土壤—植物生态系统的一种技术，是机械过滤、植物吸收、生物黏附和吸附及生物氧化分解等综合作用截留悬浮固体和部分溶解性物质的一种过滤方式，效果较好。

用粒状材料的雨水过滤池有多种方式，具有代表性的是直接过滤和接触过滤。雨水水质较好时，可以采用直接过滤或接触过滤。直接过滤即雨水直接通过粒状材料的滤层过滤；接触过滤是在进水过滤设施之前先投加混凝剂，利用絮凝作用提高过滤效果。根据工作压力的大小可以选用普通滤池或压力过滤罐。

滤池由进水系统、滤料、承托层、集水系统、反冲洗系统、配水系统及排水系统等组成。

雨水过滤通常需要预处理，以保证滤池有足够的运行周期。常见预处理方式有截污、弃流及沉淀。

雨水滤池滤料与常规水处理滤池滤料相同，常用的有石英砂、无烟煤及纤维球等。滤层可以为单层，也可以为双层或多层。操作可以上向流，也可下向流。为了适应雨水悬浮物浓度高、水质差异大、流量变化大等特点，滤料选择可考虑：①滤料的机械强度好，成本低。②滤料粒径可适当增大，相应的冲洗强度也应增大。③由于雨水中颗粒分布随机性强，为保证过滤效果，可选择双层或多层滤料等。

用硫酸铝、三氯化铁和聚合氯化铝进行接触的试验表明，使用聚合氯化铝作为混凝剂时出水效果最好，且投加量最小。

（3）消毒雨水中的病原体主要包括细菌、病毒及原生动物包囊、卵囊3类，能在管网中再生长的只有细菌。消毒技术中通常以大肠杆菌类作为病原体的灭活替代参数。消毒方法包括物理法和化学法。物理法主要有加热、冷冻、辐照、紫外线和微波消毒等。化学法是利用各种化学药剂进行消毒，常用的化学药剂有各种氧化剂（氯、臭氧、溴、碘、高锰酸钾等）。

与生活污水相比，雨水水量变化大，水质污染轻，而且利用具有季节性、间断性、滞后性，因此宜选用价格便宜、消毒效果好、具有后续消毒作用以及维护管理简便的消毒方式。建议采用技术最为成熟的加氯消毒方式，小规模雨水利用工程也可以考虑紫外线消毒或投加消毒剂的方法。

雨水收集、贮存及水质处理技术简析

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