雨水收集回用系统在世界妈祖文化论坛项目中的应用

陈 曦

莆田中建建设发展有限公司，福建莆田 351100

雨水的收集利用在我国古代就已经出现了，早在秦汉时期就有修建池塘积蓄雨水作为生活用水的记录，而西北地区的水窖也有几百年的历史了，寻常百姓家里也有利用水缸收集雨水再利用的做法。近年来，城市化的快速发展也带来了水资源的短缺和生态环境的恶化，雨水的回收再利用逐渐受到重视。我国的雨水回收利用起步较晚，但迄今为止展示出了良好的发展势头。

1 雨水收集回用的意义

随着社会对环境保护的日益重视，现代工程的设计建设越发提倡环境生原化和资源节约化。天然雨水具有污染物少、硬度低的特点，在收集并经过适当处理后可用于灌溉、绿化浇洒、道路冲洗和厕所环卫冲洗等，可以大大减少自来水的使用和浪费。同时，雨水收集回用系统作为小区域内的水循环系统，可以在一定程度上缓解市政管网的压力，有效延长市政管网的维护周期。对于部分水资源匮乏的地区，雨水回用的成本要低于再生污水与中水，总成本低于异地调水的成本，其经济效益还是十分明显的。

2 雨水收集的方式

2.1 路面雨水收集

本项目中的路面雨水收集主要通过雨水口和截水沟收集，而后将雨水汇入场地内的雨水管网中，再进入处理系统。道路边的雨水口为偏沟式单蓖雨水口，其井座设有一个沉泥室，连接雨水口的管径为200mm，坡度为0.001，覆土厚度为700mm，每25～50m设置一个雨水口。

2.2 屋面面雨水收集

本工程的屋面呈异形曲面，汇水面积大，汇水流向较为复杂。屋面采用虹吸式排水，雨水斗采用不锈钢虹吸雨水斗及87雨水斗，雨水排水系统采用HDPE管，雨水立管连接室外雨水检查井。

3 雨水处理系统的工艺设备

3.1 安全分流井

对于雨水收集系统，为了避免来水量过大对后续处理构筑物造成过大的冲击负荷，影响水处理的正常进行，就需要有效地调控进入水处理构筑物的雨水量。安全分流井设置在雨水处理系统的最前端，其内设置一条通向室外雨水管的溢流管，当进入该系统的雨水量过多时，就会通过溢流排水排除多余的雨水，起到控制雨水处理系统进水量的作用。

3.2 预处理系统

3.2.1 截污挂篮装置

截污挂篮装置主要应用在雨水初期预处理中，于弃流过滤装置前，拦截水中直径大于2mm的较大杂物。截污挂篮装置由PE成品材料制作而成，其内部有一个网径2mm的不锈钢过滤网，另设一个无纺布制作的提篮，用以清除沉积下来的沙子和杂物。截污挂篮装置具有清理、安装方便、截污效果好、使用寿命长等特点。

3.2.2 弃流过滤装置

由于降雨过程中，初期雨水在掺杂道路的杂物粉尘后，其污染物浓度较大，进入雨水处理系统会增加系统的处理负荷，因此应做弃流处理。雨水弃流过滤装置可以依靠重力作用实现对初期雨水的弃流，雨水将首先通过低位敞口的排污管排放掉。弃流过滤装置内设控制弹簧、控制挡板、浮球和过滤网等，在初期雨量较小时，桶内水位较低，浮球处于较低位置，初期雨水通过低位敞口被排入室外雨水管中，随后达到一定的降雨量时，浮球上升，停止排污，雨水经过内置的不锈钢过滤网过滤后流向出口。雨停后，水位下降，浮球回复到原来的位置。初期径流弃流量应按照下垫面实测收集雨水的COD、SS、色度等污染物浓度确定。当无资料时，屋面弃流可采用2～3mm径流厚度，地面弃流可采用3～5mm径流厚度，本文计算时屋面及地面弃流均采用3mm径流厚度。

3.3 深度处理系统

地埋一体机应用在雨水的深度净化中可以非常有效地降低雨水浊度，提高雨水的清澈度，使收集的雨水更加干净、透明，出水水质更好。而且采用净化一体机可以承受更高的进水浊度，不易阻塞设备，出水稳定，使用寿命长。本项目中的雨水地埋一体机，其内部配有全自动清洗过滤器，一体化的设计、完美地结合过滤、循环、加药消毒、排污于一体的净化设备，可以达到绿化浇洒的出水水质标准。

3.4 PP蓄水模块蓄水池

本工程中使用的PP蓄水模块为公司工程师们根据工程经验开发设计出来的具有自主知识产权的产品。其PP模块表面具有1mm厚的防渗膜，蓄水池可以安装冲洗管，用于冲洗模块吸附的垃圾以及底部沉泥。这样就可以保证蓄水池的持续工作和出水水质。

3.5 水泵说明

该系统共有4台水泵，分别是模块蓄水池中的1台50WQ20-18-2.2雨水提升泵和1台65WQ25-15-3.0排污泵，以及模块清水池中的两台50WQ15-40-7.5雨水供水泵，清水池中的雨水供水泵为一备一用。

3.6 自动控制说明

该系统采用雨水系统控制器进行控制，控制器采用芯片程序控制，配有显示屏，可以做到对各蓄水液位的监控，水泵的工作，净化设备的控制，同时监控供水、排水、补水等情况。

4 设计出水水质

4.1 弃流水的进水水质

CODcr=70～100mg/L ；SS=20～40mg/L ；色度=10～40度。

4.2 处理后的出水水质

本项目经处理后的雨水主要用于绿化和道路浇洒等，其水质应满足表1所示标准。

表1 本项目经处理后的雨水水质标准（mg/L）

5 主要设施的设计计算

5.1 雨水蓄水池容积计算

5.1.1 雨水径流总量

本文中雨量径流系数取0.7；本工程位于莆田市秀屿区湄洲岛，其设计降雨厚度取莆田市一年一遇日降雨量52.2mm；本工程中部分经雨水收集系统收集的雨水直接排入市政排洪渠中，故本计算中的汇水面积仅指与收集回用相关联的场地汇水面积。

雨水径流总量的计算公式如下：

式中：W ——雨水径流总量（m3）；0ϕc——雨量径流系数，取0.7；hy——设计降雨厚度，取莆田市一年一遇日降雨量52.2mm；F——汇水面积，取0.84hm2。

5.1.2 径流弃流量

式中：W1——径流弃流量（m3）；0δF——初期径流厚度，取3mm；c.——雨水蓄水池有效容积W0。

5.2 清水池容积计算

5.2.1 所需的回用雨水量W2

本设计中的道路、绿化用水的最高日用水量定额取3L/(m3·d)，绿化及道路的占地面积为18300m2，故：

5.2.2 清水池容积W3

清水池容积取日最高回用雨水量的35%，故：

5.3 年可用雨水量的评估

（1）雨水收集回用系统的年可用雨水量为：

式中：Wa——年可用雨水量（m3）；ϕch——雨量径流系数，取0.7；ha——年均降雨厚度，莆田市年均降雨厚度约为1600mm；0.6～0.7—— 可收集回用的降雨量系数。

6 优化建议

6.1 下凹式绿地

考虑到妈祖项目道路具有卫生好、土质渗入性好、雨季时暴雨大的特点，可以考虑采用下凹式绿地。下凹式绿地的高程低于周围道路，在下雨时，初期雨水的污染物浓度较大，下凹式绿地可截留初期雨水，起到弃流初期雨水的作用，以减小雨水处理系统的负荷。同时也可以回补土壤水，起到水平衡的作用。

6.2 PP蓄水模块蓄水池的优化建议

PP蓄水模块作为蓄水池的骨架，外部包裹着一层防渗膜，防渗膜外部再包裹一层土工布，防渗膜和土工布将蓄水池与土壤隔绝开，防止蓄水池中的水渗漏出去及土壤中的污染物进入蓄水池造成污染确保整个系统不会造成内渗和外渗。但也使水池处于封闭状态，水中微生物会不断消耗氧气，导致水中含氧量下降，厌氧细菌大量繁殖，水质变黑变臭，因此可通入曝气管道以加大水中的氧含量。

7 结语

雨水收集回用是一项复杂的系统工程，它为我们带来了环保效益、经济效益和技术效益，对于改善水资源紧张及生态环境具有重大的意义。我国的雨水收集处理技术尚处于较为初级的阶段，仍未广泛推广，也缺少相对应的规范要求，但在推崇绿色建筑和节能环保的大环境下，势必成为主流。

作为施工方，应该结合现场实际，合理编制施工组织设计、质量计划，对施工各过程中的质量进行如实记录，严格按照设计要求及国家规范要求进行施工，实事求是，脚踏实地。

（参考文献3篇，刊略，需者可函索）