城市雨水处理与净化技术分析探讨

董春君，黄阳阳，赵怡超，陆 海

（1.吉林建筑大学市政与环境工程学院，长春 130118；2.长春科技学院建筑工程学院，长春 130022）

城市雨水处理与净化技术分析探讨

董春君1，黄阳阳1，赵怡超1，陆 海2

（1.吉林建筑大学市政与环境工程学院，长春 130118；2.长春科技学院建筑工程学院，长春 130022）

随着城市化的持续推进，我国城市地面硬化面积不断增加。这导致城市雨水径流不能及时排泄，长时间滞留在地表，使得城市内涝加剧，雨水质量变差。本文以城市雨水处理与净化技术为研究对象，详细探讨了常规处理工艺的沉淀、过滤及消毒等流程，指出人们应结合城市雨水的水质特征和雨水利用系统的特点，选择和设计雨水处理工艺，以达到最优的经济效益。

城市雨水；净化处理；沉淀；过滤；消毒

城市化是导致自然水文循环改变的首要因素。过度城市化使城市的不透水面积不断增加，当降雨发生时，地表径流不能被透水下垫面截留，使得地表径流量不断上升，导致城市内涝的发生[1]。同时，城市地表径流冲刷下垫面产生的非点源污染也是城市化进程的产物，城市人口逐渐增多，人类的频繁活动导致降雨径流中携带大量的营养物、沉积物、油脂、重金属等污染物，研究发现，129种重点污染物中约有一半都在地表径流中出现。在我国城市化发展较早的城市，受纳水体的有机污染负荷量的一半以上来自降雨径流。城市化引发的自然水文循环的改变使城市中内涝灾害频繁发生，径流非点源污染不断加重，还会引起城市河流和湖泊的生物栖息地退化、单一化及河道侵蚀等生态问题[2-3]。

1 研究背景

建设生态文明是中华民族永续发展的千年大计。因此，人们必须树立和践行“绿水青山就是金山银山”的理念，坚持节约资源和保护环境的基本国策，像对待生命一样对待生态环境。早在2013年，习近平总书记就在中央城镇化工作会议上指出：“在提升城市排水系统时要优先考虑把有限的雨水留下来，优先考虑利用自然力量排水，建设自然积存、自然渗透、自然净化的‘海绵城市’。”因此，建设具有自然积存、自然渗透、自然净化功能的海绵城市是生态文明建设的重要内容，是实现城镇化和环境资源协调发展的重要体现，也是今后我国城市建设的重大任务。

2 雨水处理技术分析

根据雨水的不同用途和水质标准，城市雨水一般需要通过处理后才能满足使用要求，常规的各种水处理技术通常都可以用于雨水处理[4]。同时，人们应注意城市雨水的水质特征和雨水利用系统的特点，根据其特殊性来选择、设计雨水处理工艺，从而提高处理效率。通常，常规雨水处理工艺主要包含沉淀、过滤及消毒等工艺步骤。

2.1 雨水沉淀池选择

城市雨水的水质特点决定其主要为自由沉淀类型，沉淀过程相对简单。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。事实上，由于不同的颗粒有不同的沉降速率，一些密度与水接近的颗粒在水中停留时间很长，因此城市雨水的实际沉淀过程也很复杂。另外，对于降雨过程中的连续流沉淀池来说，固体颗粒不断随雨水进入沉淀池，流量随降雨历时和降雨强度变化，水的紊流使颗粒的沉淀过程难以精确描述。在雨水利用系统中，如果不考虑降雨期间进水过程，雨停后池内基本处于静止沉淀状态，沉淀效果较好。

雨水沉淀池可以按照传统污水沉淀池的方式进行设计，可以采用平流式、竖流式、辐流式、旋流式等形式，其目的是在流动过程中将固体颗粒从雨水中分离出来。考虑降雨的非连续性，可根据雨水沉淀的特点将其设计为静态沉淀池，与调蓄池共用以减少投资。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，也可以在调蓄池之前设计旋流式沉砂池。具体设计时，人们应根据系统设计目的、场地、水质、后续工艺和运行要求等情况加以选择。

2.2 雨水过滤池选择

雨水过滤是使雨水通过滤料（如砂等）或多孔介质（如土工布、微孔管、网等），以截留水中的悬浮物质，从而使雨水净化的物理处理法。这种方法既可用于后续处理工艺的预处理，也可用于最终的处理工艺。雨水过滤的处理过程主要利用的是悬浮颗粒与滤料颗粒之间粘附作用和物理筛滤作用。在过滤过程中，滤层空隙中的水流一般处于层流状态，被水流携带的颗粒将随着水流流线运动。当水中颗粒迁移到滤料表面时，则在范德华力、静电力相互作用，以及某些化学键和某些特殊的化学吸附力下，其被粘附于滤料颗粒表面，或者滤料表面原先粘附的颗粒上。此外，也会有一些絮凝颗粒的桥架作用。在过滤后期，表层筛滤作用会更明显。

雨水的过滤以表面过滤为主，它是利用过滤介质的空隙筛除作用截留悬浮固体，而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略、微滤、膜滤。粗滤以筛网或类似的带孔眼材料为过滤介质，截留的颗粒约在100 µm以上，雨水筛网和截污挂篮等粗滤在雨水处理中往往作为预处理或源头处理措施。微滤所截留的颗粒约为100～0.1 µm，所用的介质有筛网、多孔材料等，在截污挂篮中铺设土工布即属此类。膜滤所用过滤介质为人工合成的滤膜，电渗析法、纳滤法即属这一类。膜滤在雨水净化中较少采用，仅在雨水回用有较高水质要求和有相应的费用承担能力时采用。

2.3 雨水消毒方法选择

雨水经过沉淀、过滤或滞留塘、湿地等处理工艺后，水中的悬浮物浓度和有机物浓度已较低，细菌的含量也大幅减少，但细菌的绝对值仍可能很高，并可能有病原菌。因此，根据雨水的用途，应考虑在利用前进行消毒处理。消毒是指通过消毒剂或其他消毒手段灭活水中绝大部分病原体，使雨水中的微生物含量达到用水指标要求的各种技术。雨水消毒应满足两个条件：经消毒后的雨水在进入输送管网前，水质必须符合相关用水的细菌学指标要求；消毒的作用必须一致保持到用水点处，以防止可能出现的病原体危害或者再生。

雨水的水量变化大，水质污染较轻，而且利用具有季节性、间歇性、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。人们可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。根据国内外实际的雨水利用工程运行情况，在非直接回用、不与人体接触的雨水利用项目中（如雨水通过较自然的收集、截污方式，补充景观水体），消毒可以只作为一种备用措施，加热消毒、金属离子消毒不宜采用。

3 结语

建设“海绵城市”，构建“低影响开发”的城市雨水系统，是从源头上缓解城市内涝、削减城市径流污染负荷、节约水资源、保护和改善城市生态环境，从而解决水资源紧缺问题的有效手段。在具体应用常规工艺对雨水进行沉淀、过滤和消毒处理时，人们应结合城市雨水的水质特征和雨水利用系统的特点，选择和设计最佳的雨水处理工艺，并确定最优的设计参数，以达到最优的经济效益。

1 车 武，李俊奇.从第十届国际雨水利用大会看国内外城市雨水利用的现状与趋势[J].给水排水，2002，28（2）：12-14.

2 车 武，李俊奇.城市雨水利用技术与管理[M].北京：中国建筑工业出版社，2005.

3 乔翠平，孙绪金，孙万里，等.城市雨水利用技术开发及推广应用研究[M].北京：中国水利水电出版社，2015.

4 王 琳.城市水资源短缺与雨水收集利用[J].给水排水，2001，27（2）：1-3.

Analysis of Urban Rainwater Treatment and Purification Technology

Dong Chunjun1,Huang Yangyang1,Zhao Yichao1,Lu Hai2
(1.School of Municipal and Environmental Engineering,Jilin Architecture University,Changchun 130118,China; 2.School of Civil Engineering,Changchun Institute of Technology,Changchun 130022,China)

With the continuous promotion of urbanization,the area hardened in cities of our country is continuously increasing.This led to the urban stormwater runoff can not be excreted in a timely manner,stay in the surface for a long time,making the city more waterlogging,poor quality of rainwater.In this paper,the urban rainwater treatment and purification technology is taken as the research object,and the processes of sedimentation,filtration and disinfection of the conventional treatment process are discussed in detail.It is pointed out that people should select and design the rainwater treatment process according to the characteristics of the urban rainwater quality and rainwater utilization system,In order to achieve the best economic benefits.

urban rainwater; purification treatment; precipitation; filtration; disinfection

X703

A

1008-9500(2017)11-0054-03

2017-09-06

本文系吉林省大学生创新创业训练计划项目（项目编号：201610191133）的阶段性研究成果之一。

董春君（1995-），女，山东烟台人，本科在读，研究方向：给排水科学与工程。

陆海，haimm110@126.com