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原標題：雨水回收利用系統在建筑中的應用

西安康諾環保科技有限公司文摘：隨著城市規模和數量迅速擴大，水資源短缺的局面日趨嚴峻，我國有近400座城市缺水或嚴重缺水，而寶貴的雨水資源卻未能得到有效的利用，雨水利用率不到10%。與此同時，城市化也帶來了環境污染、洪澇災害等一系列問題[1,2]。特別是不透水地表鋪砌面積的不斷擴大和建筑密度的提高，使地面徑流形成時間縮短，峰值流量不斷加大，排水系統的雨季流量大量增加，產生洪澇災害的機會增加，危害加劇。

雨水回收利用的優點主要有：1）小區或建筑單體可以建立起本區獨立的水源，把降落在本區的雨水留在身邊。2）減輕城市排水壓力，有效防止城市洪水。通過收集降落在屋頂的雨水，可以減輕下水道的排水壓力，從而防止城市型的洪水。3）可以考慮作為災害緊急備用水源。收集儲存的雨水可以用作消防用水。另外，對于地震等天災，當自來水管道被破壞時，收集儲存的雨水還能作為生活用水的備用水源[3]。

雨水是一種zui根本，zui直接，的水資源，已經得到世界各國的認可，雨水作為一種補充水資源越來越受重視。如果能夠將雨水合理，充分地收集利用，將成為解決城市與水資源短缺的有效措施之一。

2 國內外研究的現狀

在過去的20多年里，越來越多的國家涉及雨水集流系統的技術領域，1989年8月在馬尼拉第四次雨水收集系統會議上成立雨水集流系統協會，致力于提高和改進雨水集水技術的規劃、開發、管理、技術和教育。世界上有很多國家都在利用收集的雨水解決人們的生活用水和城市用水的問題，住宅小區內雨水的利用已在歐美發達國家逐步進入到標準化和產業化的階段。德國從20世紀80年代初開始發展城市集雨系統并逐步走向產業化、規范化，并于1989年制訂了屋面雨水利用設施標準（DIN1989.01），向集成化、綜合化方向發展[4]。柏林等一些城市已經將城市雨水利用和城市環境、城市生態建設等結合起來進行設計，已建或在建一批各具特色的生態小區雨水利用系統。到1999年，全國已經有100多家從事集雨系統設計安裝的公司，不少家庭、學校、工廠、洗車房都安裝了集雨系統。美國許多城市建立了屋頂蓄水和由入滲池、井、草地、透水地面組成的地標回灌系統，所有新開發區要求強制實行“就地滯洪蓄水”。美國雨水利用以提高天然入滲能力為目的，建立了屋頂蓄水和由入滲池、井草地、透水地面組成的地表回灌系統，日本于1963 年開始興建滯洪和儲蓄雨水的蓄洪池，將蓄洪池的雨水用作噴灑路面等城市雜用水，1992年頒布了“第二代城市排水總體規劃”，正式將雨水滲溝、滲井、滲池等及透水地面作為城市總體規劃的組成部分，要求新建和改建的大型公共建筑群及新區開發必須設置雨水底下入滲收集設施[5]。70年代修筑集流面收集雨水，目前日本利用小區雨水作為生活雜用水的技術已經比較成熟，正大力實施雨水滲透補充地下水。英國倫敦世紀圓頂的雨水收集利用系統每天回收100m3雨水作為沖洗廁所用水。丹麥城市從屋頂收集雨水，收集后的雨水經過收集管過濾設備，進入蓄水池，用于沖洗廁所和洗衣服[6-8]。

我國城市雨水利用起步較晚。結合雨水利用的研究，尤其是雨水協會的成立，20世紀90年代，我國學者才將雨水利用作為一門相對獨立的學科開展了一系列研究，并取得了許多進展和成果[8]。1995年6月，北京舉辦了第七屆雨水集流系統大會，并分別在蘭州、徐州召開了*、第二屆全國雨水利用學術討論會。隨著間交流的日益頻繁，我國在吸收*技術的同時，很多地區根據當地的實際情況，建立了示范性工程，并引入*的管理觀念和經驗，如水敏感城市、低影響開發等理念。近年來我國雨水資源化的重點逐漸轉向雨水蓄滲、緩排、利用等[9,10]，北京建筑工程學院在學習借鑒國外發達國家成功經驗的基礎上，并結合我國的地域特點對雨水利用方式進行了大量的創新實驗，成功設計和實施了多個雨水利用示范工程項目[11]。 雖然我國在雨水利用方面取得了一些成績，但與我國水資源緊缺情況相比，雨水資源化的實施力度還很不夠。

為了滿足需要，人們采取了專門的技術措施，改變了雨水資源的轉化途徑，使雨水資源的分配方式，分配途徑改變而對人類社會產生經濟和生態效益[12]。該過程人們改變了雨水資源運移、轉化的途徑、時間及數量，改變了小范圍水循環規律。另一方面，由于人工雨水收集干擾了正常的水文循環，從而對區域的徑流、蒸發、入滲及地下水位產生影響；尤其在降雨量少的干旱半干旱地區，因此要防止雨水資源的過度利用對環境的負面影響。

3 雨水回收利用系統組成

3.1 雨水回收綜合利用系統原理

雨水回收綜合利用系統是利用小區雨水管網收集雨水進入初期棄流裝置，經雨水棄流裝置進行初步過濾后，進入PP模塊一體化雨水收集池，經過 PP模塊一體化構筑物過濾"沉淀，達到雨水回收利用要求的水質，經過供水設備和供水管網，供給小區內綠化"景觀噴泉和地面沖洗使用。

雨水初期棄流裝置的作用是完成降雨初期雜質較多雨水的自動排放和預過濾。該裝置內置過濾裝置在棄流完畢開始收集時，對收集的雨水進行初步過濾，過濾產生的垃圾可以自動排放掉。

PP模塊一體化構筑物的儲水池骨架采用PP模塊組合，每塊單體尺寸為(500mm×1000mm×400(h)，承壓能力≥0.45N/m2，層間采用連接桿進行連接，列采用連接卡進行連接；過濾系統采用濾板微孔過濾型式，過濾只依靠液面靜壓力完成，處理后的水質符合雨水回用的水質標準。雨水處理后加壓給水泵根據實際回用水量確定，并設排污泵，且間斷排泥，濾板沖洗泵與雨水回用水泵共用。

3.2 雨水回收利用系統流程

雨水回收利用系統流程如圖1所示。

完整的建筑雨水回收利用系統主要包括：初期雨水棄流裝置、花壇滲濾凈化裝置、過濾器、雨水收集模塊、收集井、抽水管和水泵，整體結構示意圖如圖2所示。

圖1   雨水回收利用的流程

圖 2 系統的整體結構示意圖

雨水通過屋頂流進雨水初期棄流裝置，經過過濾后，棄流的雨水由污水管排出[13]，可被利用的雨水流進花壇滲濾凈化裝置，少量雨水被花壇中植被吸收，剩余雨水由裝置中滲透管流進集水井。滲透管與集水井底部的過濾器相連，過濾器上布有均勻的圓形孔，過濾后的雨水通過孔流進集水井。同時，雨水通過低勢綠地的植被自然下滲，經過組裝后的雨水收集模塊，將雨水中混有的較大雜質排除在外界，并對雨水進行收集。收集的雨水經過進水管流進集水井底的過濾器，經過濾器過濾后進入集水井。集水井中有抽水管，抽水管通過水泵的作用將集水井中收集的雨水抽入水箱，具體回收利用流程如圖1所示。水箱中的雨水經多次滲透過濾后已較為干凈可以用于洗衣服、沖廁所等用途。

3.3 屋面雨水與建筑物再生水系統合用可行性分析

水資源的緊缺迫使人們轉向對非常規水資源的開發利用，雨水和再生水容易回收利用，能夠有效緩解城市區域水資源不足，并產生巨大的經濟和生態效益。由于建筑物或小區的各種條件的不同，合用系統的再生水利用系統和雨水利用系統的關系可分為以下幾種：

①濾過性病原體和細菌污染雨水的可能性很小，與再生水原水相比更加衛生安全。

②屋面降雨中有機物濃度、氮、磷、和氯離子等鹽類濃度含量比再生水原水低，其水質要比再生水水質好。

③再生水再利用系統比雨水利用系統穩定，水量能夠得到保證。相比各自單獨的收集利用系統，雨水-再生水合用系統在水源上能夠得到保證，應當盡可能選取的原水，如屋面雨水、雜排水，并在處理后的水質達標的情況下，盡量擴大回用水的使用范圍，提高自來水替代率。當然，在擴大回用水使用范圍時，應當考慮相應增加的處理費用。在選用合用系統方式中，應根據不同的地區特點選擇合適的模式。隨著土地成本的逐漸提高，應當優先考慮節省占地面積的一體式池型。一體化設計是將雨水收集池、雨水沉淀池和再生水供水池合并，其容積由雨水收集調蓄量確定。此種模式，在雨水收集階段不對雨水進行處理，降雨結束后再進行處理，當處理*后再進行利用。通過設置循環設備把合用池中收集的雨水送到處理設備，處理后的雨水再進入合用池，根據收集水水質情況和用水水質要求，適當選擇循環周期。我國南方地區多雨，全年降雨量較大，再用水水源較為穩定，混合供給能使雜用水的供水安全得到保證。大多數情況下，在選用工藝流程時，需對區域特點具體分析，通過優化處理來得到更為合理的利用模式。

圖 3 一體化池型合用模式工藝流程圖

屋面雨水利用系統納入再生水系統與其聯合運行，從技術上是可行的。但在實際操作時，下列問題仍需要考慮：

1）由于雨水在時間和水量上的波動性會加劇再生水系統的水量波動。

2）為了使系統正常運行，必須增大調蓄設施以容納雨水。同時，我國北方缺水地區的雨水少且集中，所以擴容后的系統在旱季通常不能滿負荷運行。雨天時，系統又很難把所有的雨水收集處理，雨水進入再生水系統會造成再生水原水的溢流，造成雨水代替再生水，并未真正增加水資源量。

3）由于有效屋面面積有限，收集屋面雨水量與再生水水量相比也有限，雨水進入再生水系統將會增加系統的復雜性和投入。同時調蓄和處理設施也需要占據龐大的空間，這在一些建筑物和小區中存在困難。

4）由于水質情況的不同，采用聯合處理會影響再生水生化系統的正常運行。即使再生水水源采用物化處理方法，兩者聯合運行也存在穩定性的問題。

3.4 雨水回收利用系統施工要求

雨水回收利用系統的構筑物均建在地面下，由于其特殊性，由土建工序和安裝工序組成。現重點針對濾板施工要求進行闡述，濾板施工質量的好壞，決定了雨水回收的水質，在施工時應注意以下幾點：

1) 根據設計圖紙，濾板的鋪裝從基準點開始，以基準線為基準，按設計樣式鋪裝。

2) 鋪裝微孔板時，不得站在找平層上作業。

3) 濾板必須平整輕放在找平層上，手按住板表面，用1kg的橡皮錘或用4 磅鐵錘錘木墊板敲擊磚中間1/3面積處，使板與找平層錘實，以免發生空鼓。

4) 板與板之間為自然縫，落板必須貼近已鋪好的板垂直落下，不能推板，造成積砂現象。

5) 板與板之間鄰近接觸面角必須在同一平面，每行鋪裝必須用水平尺結合標高線進行找平，誤差必須<1mm。

6) 如遇到切板現象，必須將板進行彈線切割; 如遇到連續切割板的現象，必須保證切邊在一條直線，偏差<2mm。

7) 鋪裝濾板面整體要求必須平整一致，同時坡向要根據現場利于排水面而調整。

8) 遇到出水井或者排泥井時，應結合施工圖紙根據現場的具置做調整。

9) 每班次收工時應做收邊處理，以防止邊緣板松動。

10) 施工完成后，養護24h 后，將已鋪裝好的濾板用填縫砂填縫，填縫時應務必將板縫填滿，同時將在濾板表面上的余砂清理干凈。

微孔過濾板鋪裝完成養護時間不得小于14d。

本文由同濟大學孫振平教授課題組唐曉博整理