屋面雨水收集处理与回用探索研究

彭俊峰　朱丽华

摘 要：雨水在自然界水循环系统中起着十分重要的作用，雨水的利用是解决城市水资源短缺、减少城市洪灾的有效途径之一。屋面雨水相对洁净，具有可生化性。通过雨水收集系统，将屋面雨水汇集于雨水收集池，再经过曝气生物滤池处理后，可用于绿地灌溉和景观补水等，既高效利用并节约了有限的水资源，合理解决用水短缺与季节性雨水泛滥的矛盾，又减轻了排水设施的负荷。

关键词：屋面雨水；曝气生物滤池；消毒；灌溉

中图分类号：TV213.9 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.16.077

由于城市建设的飞速发展，城市区域不透水面积逐年增加，导致雨水流失量增加，水循环系统的平衡遭到破坏，并引发一系列环境与生态问题。雨水作为一种低污染的水资源，其回收与利用日益成为城市开源节水的有效途径之一。雨水利用就是直接对天然降水进行收集、储存并加以利用，对屋面雨水进行收集、截污、生化处理、储存，而后用于绿地灌溉、冲厕及人工湿地或生态景观水系统补水等，可降低大量新鲜水的耗用。

雨水收集利用系统具有以下特点：①减缓洪涝灾害。通过建立完整的雨水利用系统，可以有效调节雨水径流的高峰流量，待最大流量下降后，再将雨水慢慢排出，保障土地免受洪涝灾害。②减少污染物排放。雨水冲刷屋顶、路面等硬质铺装后，其污染比较严重，通过坑塘、湿地等沉淀和净化，再排到雨水管网或河流，会起到拦截雨水径流和沉淀悬浮物的作用。③实现雨水资源化。一方面通过保护河流水系的自然形态、增加坑塘湿地等下渗系统，保障地表水和地下水的健康循环和交换，可以间接地补充城市水资源；另一方面，通过净化之后的雨水，可以直接补充水资源，用于非饮用水。

雨水收集回用具有减轻排水和处理系统的负荷，减少污染物排放和改善生态环境等多种效益。在建筑物较多的单位，屋顶有很大的集水面积，是雨水收集较好的场所。雨水收集和使用系统通常包括雨水汇集系统、生化净化装置、雨水储存装置、输水管系及配水装置等。

1 雨水量供需平衡分析

以下以某学校为例，分析雨水收集回用的效果。淄博市某学校位于淄博市中心城区，总占地面积115 700 m2，其中，屋面面积20 500 m2，绿地面积20 800 m2。学校拟建校园雨水收集系统，进行雨水的综合利用。对可收集雨水量与绿化需水量综合测算如下。

1.1 屋面雨水设计流量

屋面雨水设计流量的表达式为：

取设计重现期为P=1年，设计降雨历时t=5 min，代入式（2），得i=1.77（mm/min）。那么，校区屋面雨水平均设计流量为Q=167?iA=167×0.9×1.77×2.05=545.36 L/s。

间歇降雨频次按18次/年计，则全年屋面雨水可收集流量约为1 7670 m3。

1.2 绿化需水量

校园绿地面积为20 800 m2，参考《室外给水设计规范》（GB 50013—2006），以绿地用水2.0 L/（m2·d），年灌溉天数200 d来计，可得绿化年需水量为8 320 m3。目前，该校主要采用自备水井地下水作为绿化用水，占全校年总用水量的1/5.拟建的校园屋面雨水系统所收集的雨水主要用于灌溉草坪、绿地，完全可以满足校园绿化灌溉的用水需求。收集的雨水除少量蒸发、渗漏损耗外，剩余水量可用于校园景观水系统补水和冲厕用水，可节约大量新水取用量。

2 雨水水质与处理回用工艺

采用COD、BOD5、NH3-N、TP和pH等主要监测指标表征雨水水质。以该地8月份某日的降水为例，雨水主要水质指标如表1所示。

从表1中数据可以得知，与路面雨水相比，屋面雨水水质较好，B/C大于30%，具有可生化性。因此，屋面雨水处理方法可选择以曝气生物陶粒滤池为主体的处理工艺，经调节—生物滤池—消毒综合处理后，达到城市杂用水水质要求，可回用于绿化、景观、冲厕、降尘、地面清洁等。图1为校园屋面雨水收集处理与回用系统。

经由屋面雨水系统收集的雨水先经过格栅去除漂浮物，进入雨水收集调节池，通过泵提升，入陶粒生物滤池，安装于池底部的射流曝气器通过混流剪切作用，由负压吸入的空气被剪切成大量微小气泡，给生物膜提供足够的溶解氧，满足微生物的生化需求。滤后水再经紫外消毒，达到《城市污水再生利用城市杂用水水质标准》（GB/T 18920—2002）的要求后，可回用于绿地灌溉、景观补水、道路降尘、冲厕等。

3 结论

开展节水型城市建设，采用低碳节水技术系统是落实科学发展观、实现可持续发展的有效途径。将雨水变为可利用的资源，使雨水得到再生和充分利用，是合理开发和利用水资源的有效途径之一。收集与利用面积较大屋面的雨水，既能开源节流，缓解目前水资源的紧缺现状，又能减轻城市排水设施的负荷，改善生态环境。结合建筑结构特点，因地制宜地提出建设屋面雨水收集与利用系统，采用调节—生物滤池—消毒联合工艺处理收集的屋面雨水，使之达到杂用水水质要求，可回用于绿化、景观、冲厕、降尘、地面清洁等用途，提高节水率和非传统水源利用率，创造较为显著的社会效益、环境效益和经济效益。

作者简介：彭俊峰（1976—），男，山东淄博人，淄博市大武水源管理处业务科科长。朱丽华（1962—），女，山东莱州人，经济员，淄博市大武水源管理处业务科副科长。

〔编辑：刘晓芳〕