住宅小区初期雨水微生态滤床处理技术应用

夏厦 解清杰

【摘    要】：针对绿色建筑小区雨水处理与回用的要求，结合某住宅开发区特点及当地降雨资料，进行雨水净化利用系统中的水量分析计算，采用微生态滤床技术对该区域雨水进行处理及回用设计，分析微生态净化雨水投资效益。

【关键词】：住宅小区；雨水；绿色建筑；微生态；滤床

【中图分类号】：TU992.3【文献标志码】：C【文章编号】：1008-3197（2023）01-78-03

【DOI编码】：10.3969/j.issn.1008-3197.2023.01.022

Design and Application of Micro-ecological Filter Bed for Treatment of Initial Rainwater in Residence Community

XIA Sha1，XIE Qingjie2

（1.Dantu Ecological Environment Bureau， Zhenjiang 212000， China；

2. College of Environmental and Safety Engineering， Jiangsu University， Zhenjiang 202013， China ）

【Abstract】：According to the requirements of green building community rainwater treatment and reuse， combined with the characteristics of a residential development area and local rainfall data， this paper introduces the water quantity analysis and calculation in rainwater purification and utilization system， the micro-ecological filter bed technology was used to treat and reuse the rainwater in this area， and the investment returns were analyzed.

【Key words】：residential quarter； rainwater； green building； micro-ecological； filter bed

随着城市化进程的加快和工业的发展，水源危机和雨洪危害日益严重，解决这一问题成为城市管理者的工作重點之一。雨水作为重要的水资源，如何高效收集处理，实现综合利用已成为重要课题；为此，很多地方也在不断进行相关探索[1]；2019年江苏省发布《江苏省绿色建筑发展条例（2018修正）》[2]，第三十五条提出新建住宅小区等应当建设“雨水综合利用系统”，开启了雨水综合利用的城市实践。

微生态修复技术起源于欧洲，其原始母版技术为生态湿地生态工程学。微生态滤床[3]技术由水生景观植物和生态基质层两大系统组成，是集环境工程学、结构工程学、生态林业学之成果，用于水体生态处理和修复的综合性新学科。利用两大系统共同营造的生态系统，综合物理、化学、生物等因素并放大功效，使水净化效果最大化。

江苏某小区占地面积超过8.333 hm2，包括商业、公寓、高层住宅、别墅及其他配套用房，本文结合该小区雨水收集处理的工程实践，介绍了基于微生态滤床工艺的雨水综合利用工程的设计，为我国其他地方的雨水利用工程提供参考。

1 雨水收集利用及雨量计算

1.1 收集利用目标

1）结合该小区特点，在保障回用水质的前提下最大限度地利用雨水资源，同时充分利用地形条件和地势高差，合理优化雨水收集管网设计，尽量降低雨水利用工程投资成本和运行成本，实现雨水资源化，满足区域对水资源和水环境的整体要求。

2）雨水净化利用从简便、快速、实用原则出发，优先考虑物化工艺。

3）鉴于屋面雨水与地面雨水污染程度不同，收集时分开考虑。住宅屋面径流雨水水质较好，作为雨水利用工程的水源。

1.2 雨量计算

1.2.1 雨水径流量

[W=10?chyF]。 （1）

式中：W为雨水径流量，m3/d；[?c]为雨水径流系数，取0.9；[hy]为设计降雨量，mm；F为小区面积，hm2。

该小区所在城市雨量见表1。

降雨多发于6—9月，降雨量最大为9月的184.1 mm，降雨日为9.1 d，则[hy]=184.1/9.1=20.5（mm）。

1.2.2 径流系数

包括人工水体在内的综合径流系数为0.642 5，不包括人工水体时的综合径流系数为0.630 2。见表2。

1.2.3 实际收集雨水量

屋面弃流量按3 mm计［4］，每年的1、2、12月及下雨天不考虑绿化和浇洒用水，季节变化系数0.80，屋面雨水损失系数为0.87。

则实际收集雨水量为10×0.9×（20.5-3）×3.21×0.80×0.87=292（m3/d）。

2 雨水处理系统设计

2.1 处理规模的确定

充分考虑雨水的回收利用来满足小区水体、绿化、路面保洁等需水要求，最大雨水处理能力应满足最大月雨水径流的处理要求。因此，本工程考虑最大雨水处理能力为292 m3/d，取整数为300 m3/d。

2.2 进出水水质

2.2.1 进水水质

由于收集的是屋面初期径流弃流后的雨水，受条件限制无法实测；因此根据相似地区的工程取经验值， CODCr浓度为120 mg/L，SS浓度为60 mg/L。

2.2.2 出水水质

雨水回用于绿化和路面浇洒，出水水质要求见表3［4］。

2.3 工艺流程

雨水净化技术的选择应遵循安全性、长效性、经济性、实用性、系统性和集成性紧密结合的总体原则[5]，根据雨水污染特征、区域的物理结构和生态系统的特点，制定技术上科学、工程上合理、经济上可行的综合技术方案，一般应满足以下条件：

1）有较高的处理效率，能安全有效地去除雨水中的污染物质；

2）要有一定的持续性，能在较长时间内高效快速的发挥作用；

3）能较好地和小区原貌相结合，有一定的生态相容性；

4）建造和运行费用较低，能保证持续使用。

根据以上原则，确定雨水处理工艺流程见图1。

处理系统包括了对于初期雨水的弃流设计，各处理构筑物的工艺结构设计及净化设备的选型。

2.3.1 初期雨水弃流

屋面径流污染比较严重，采用初期弃流装置将初期雨水排至小区雨水管道，初期弃流量按3 mm降雨量设计[6]；弃流装置尺寸?2 000 mm×4 500 mm，设置一套处理量15 m3/h的弃流泵。经初期弃流后可以降低雨水的利用难度。

2.3.2 调节池

调节池是整个工艺的主要构筑物，不仅起到屋面雨水收集的作用，同时也起到调节、沉淀作用，尺寸为8 000 mm×8 000 mm×4 000 mm。

2.3.3 微生态滤床

微生态滤床具有复杂的生态单元。污水原水在流经该系统时，各种污染物在微生物转化、细菌分解、氧化、还原、吸收、挥发、蒸腾和沉淀等多重作用下发生分离或转化，系统中的各种转化过程很少在整个滤床范围内均匀发生，不同处理过程总是按次序发生。本设计的微生态滤床设计负荷采用0.75 m3/m2，占地面积450 m2。

2.3.4 清水池

清水池主要用于储存处理后的雨水，同时可作为恒压供水系统的吸水池，尺寸為8 000 mm×8 000 mm×4 000 mm。

2.3.5 消毒池

通过氯片消毒，确保杀灭雨水中的病原微生物等。

2.3.6 提升水泵

确保处理后雨水回用时水量与水压的稳定。

2.4 净化系统设置

由于室外场地比较紧张，同时建设方要求不能影响地面景观及绿化，因此本工程的雨水净化系统设置在小区西南角地下，总体占地面积约600 m2。

3 效益分析

工程总投资98.5万元。运行成本0.42元/m3，其中电耗0.37元/m3、药剂费0.05元/m3。工程运行后，雨水截流量为5.4×104 m3/a，减少污水排放量3.6×104 m3/a，节约自来水9×104 m3/a，减少COD 排放量3.6 t/a，减少悬浮物排放量5.4 t/a。节水、环保、社会效益突出。

4 结论

1）对于该住宅小区屋面雨水，采用微生态滤床技术能够有效控制径流污染并实现雨水的资源化利用。

2）该工艺系统占地面积小、投资少、反应快速、运行成本低，可为其他类似工程提供参考。

3）设计采用的微生态滤床技术高效、快速、操作管理方便，具有良好的适用性。

参考文献：

[1]周传庭，王梦玉，幸韵欣，等.城市初期雨水污染及处理措施的研究进展[J].净水技术，2022，41（7）：17-26.

[2]江苏省人民政府.江苏省绿色建筑发展条例（2018修正）[EB/OL].http：//www.jiangsu.gov.cn/art/2019/1/28/art_59202_8127621.html， 2019-01-28.

[3]李明媚.微生态滤床在雨水利用暨景观水处理中的应用研究[J].工程建设与设计， 2015，（6）：141-143+146.

[4]GB 50400—2016，建筑与小区雨水控制及利用工程技术规范[S].

[5]毛坤，李俊奇，向璐璐.建筑物屋面雨水利用研究[J]. 给水排水，2008，44（S1）：250-254.

[7]黄勇强，吴涛，厉晶晶.初期弃流/旋流分离/生态浮床工艺处理径流雨水[J]. 中国给水排水，2010，26（11）：1-4.

收稿日期：2022-08-08

作者简介：夏厦（1989 - ）， 男， 助理工程师， 从事环境污染防治与处理技术研究工作。