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    綠色建筑的雨水收集和中水回用

    日期:2019-04-08/ 人氣:

    摘要:文中介紹了綠色建筑中雨水收集的方案和流程,區域建筑中中水處理和回用以及目前存在的問題和雨水、中水的利用及前景。

    關鍵詞:雨水收集;中水回用;工藝系統

    隨著社會的發展,人類對資源需求的增長和資源短缺之間的矛盾日益加劇,水的供給與需求矛盾日益突出,進行水資源的合理開發利用已成為全世界所面臨的問題。綠色建筑以可持續發展的思想為指導,提倡水的循環利用、雨水與中水處理回用,使水環境系統的綜合效率達到最優,降低能耗,做到無廢無污染,建成生態平衡的建筑環境。

    城市的擴張,將不可避免的造成不透水地面面積的增加、地表雨水徑流系數和徑流量的提高,從面導致雨水大量流失,需加大排水系統的建設規模和投資資金;同時,由于減少了雨水的地下滲入量,使得地下水得不到充分涵養,對城市的生態環境將產生不利的影響。為此,自20世紀70年代末起,世界各國都開始重視雨水特別是在城市建筑中雨水的收集、滲透與利用技術的開發應用。

    1. 雨水收集

    1.1 雨水水質特點

    天然降雨中污染指標濃度較低,水質基本良好。初期雨水污染主要為有機污染和懸浮固體污染,其他污染指標濃度相對較低。雨水懸浮物、COD、氨氮、總P隨降雨歷時的延長而逐漸降低,降雨后期COD趨于穩定,水質較好。因此,雨水的收集利用應考慮舍棄初期雨水徑流,以減少對處理設施的影響,設置初期棄流設施即可以達到此目的。屋頂的雨水消除初期徑流后,可以使用;人行道的雨水可以直接流入道旁綠地;機動車道的雨水經過處理方可使用。

    1.2雨水收集系統

    雨水收集主要包括屋面雨水、廣場雨水、綠地雨水和污染較輕的路面雨水等。屋面雨水收集方式:按雨水管道的位置分為外收集系統和內收集系統,外收集系統由檐溝、收集管、水落管、連接管組成;內收集系統是屋面設雨水斗,建筑內部有雨水管道的系統。

    1.3雨水收集方案及流程

    2.中水處理和回用

    2.1建筑中水回用的定義

    建筑中水回用就是將公共建筑或建筑小區中人們生活或生產活動中排放的生活污水、冷卻水,經集流、水處理、輸配水等技術,回用于建筑或建筑小區。它是一種介于建筑生活給水與排水之間的雜用水。

    2.2中水原水

    中水水源即中水原水,亦即未經處理的污水、廢水。按照排水水質和污染程度輕重,中水原水可分為五大類:

    (1) 冷卻水:主要是空調機房冷卻循環水中排放的部分廢水,其特點是水溫較高,但一般其他污染物質含量較低;

    (2) 沐浴、盥洗和洗衣排水;這種水的特點是有機物和懸浮物的濃度相對較低,但皂液和洗滌劑含量較高;

    (3) 廚房排水:主要包括廚房、食堂、餐廳在制作過程中排放的污水,其特點是油脂、懸浮物和有機物含量高;

    (4) 廁所排水:主要是指大便器和小便器排放的污水,其特點是懸浮物、有機物和細菌含量高;

    (5) 雨水:除初期雨水外,其水質相對較好。

    中水水源應優先選用污染程度較低的生活污水,以降低處理費用。中水水源常分為三大類:①優質雜排水:包括冷卻水、淋浴排水、盥洗排水和洗衣排水、雨水;②雜排水:包括上述優質雜排水和廚房排水;③生活污水:包括雜排水和廁所排水。

    2.3 中水的水量

    80%~90%,也可參照下表按人均用水總標準計算。各類建筑生活給水及占總用水的百分比如表1。


    2.4 中水的水質及要求

    中水水質應滿足下列基本要求,即衛生和安全可靠,無有害物質,感觀上無不快感,不會引起管道設備的腐蝕和結垢。中水水質必須滿足以下條件:

    (1) 滿足衛生要求。其指標主要有大腸菌群數、細菌總數、余氯量、BODs 等。

    (2) 滿足人們感觀要求,即無不快的感覺。其衡量指標主要有濁度、色度、臭味等。

    (3) 滿足設備構造方面的要求,即水質不易引起設備、管道的嚴重腐蝕和結垢。其衡量指標有pH值、硬度、蒸發殘渣、溶解性物質等。

    近年來,中國對中水研究越來越深入,為保證中水作為生活雜用水的安全可靠和合理利用,于2003年5月1日正式實施了城市雜用水水質標準(GB/T 18920-2002),如表2所示。

    2.5 處理工藝

    綠色建筑中水處理推薦工藝:

    (1) 以物化處理為主的處理工藝,只適合中水原水為優質雜排水。具體流程為:雜排水預處理→物化處理→后處理→中水。

    物化處理宜采用混凝氣浮。混凝主要去除原水中的懸浮物和膠體雜質,對可溶性雜質如陰離子表面活性劑去除能力較差,沉淀與氣浮都是混凝反應后的有效分離手段,但由于氣浮池中的微小氣泡可以粘附帶有極性的表面活性劑,易上浮分離,因此適合在建筑中使用。

    該工藝具有可間歇運行的特點,特別適用于客房使用率波動較大、水源水量變化較大或間歇性使用的公共建筑的中水處理。

    (2) 普通生物處理與物化處理相結合的處理工藝。一般適合中水原水為生活污水或優質雜排水,流程為:原水→預處理→普通生物處理→物化處理→后處理→出水。

    普通生物處理宜采用接觸氧化法、曝氣生物濾池等高負荷工藝,無需設置缺氧區脫氮。不宜采用生物轉盤,因為生物轉盤部分盤面暴露在空氣中,會有較大的氣味。若選擇序批式反應器,應綜合考慮間歇排水與后續處理的銜接及對后續處理設施投資的影響。由于陰離子表面活性劑等可溶性雜質易在生物處理中去除,沉淀效果穩定且投資低,故生物處理后的物化處理一般采用混凝沉淀處理即可。

    該工藝具有處理效果穩定可靠、投資運行費用低、占地少等優點,適合住宅和公共建筑中廣泛推廣使用。

    (3) 以MBR工藝為主的處理工藝。該工藝一般適合中水原水為生活污水或優質雜排水,流程為:原水→預處理→MBR→后處理→中水。

    MBR是在活性污泥法的曝氣池內設置超濾膜組件,用超濾膜替代常規的二沉池和后置的過濾工藝,能較大程度上節省處理構筑物的占地和提高活性污泥法的出水水質。

    該工藝具有占地少、出水水質穩定、排泥少、自動化程度高等優點。但工藝投資和運行費用均較高,而且易發生膜堵塞,堵塞時可能會導致出水發黑、發臭,會對周圍環境產生不良影響。隨著膜組件的清洗、再生技術的成熟,該工藝將會在綠色建筑中推廣使用。

    建筑中實行分質供排水。供水系統可設二條不同的管網:一條輸送目前普通的飲用水和自來水,主要用于洗滌蔬菜、衣物等;一條為中水管道,輸送經小區中水設施凈化處理的中水,主要用于環境衛生清洗,以及沖衛生間的便器等。

    排水系統設兩條管網:一條為生活雜排水管道,收集除糞便污水以外的各種排水,例如,淋雨排水、盥洗排水、洗衣排水、廚房排水等,輸送至中水設施作為中水水源;另一條為糞便污水管道,收集便器排水。

    3 目前面臨的問題

    目前在中水回用中所面臨的問題: (1)如何盡量小的改造原有住宅,達到“節水、節能、節地、治污”的要求;(2)充分利用雨水;(3)規范中水的設施規模;(4)推廣管理經濟綜合優化的處理工藝;(5)健全法律法規,加強發眾的節水意識。具體可歸結為如下幾項:

    (1) 根據中水使用用途和目的,應嚴格控制中水處理系統的出水水質。由于受各種排水的影響,集流的污水水質較復雜,變化性大,為使中水回用安全,做到中水水質衛生和可靠,在技術和運行管理上,應保證經中水處理站后的出水水質稍高于國家和地區政府所頒布的中水水質標準。

    (2) 中水供水系統必須獨立設置,嚴禁與生活飲用水管連接。為防止誤飲,在中水管道上不應裝設水龍頭,并在中水管道外壁及所有中水設施上均應標注明顯的“中水”標志。

    (3) 建筑中水系統的應用在符合國家有關法規的前提下,應立足于本地區的實際情況,根據中水水源的水質及中水回用對象,合理選擇中水處理工藝,盡可能研制開發一系列具有處理效率高、適用性強的建筑中水系統,以便提高中水回用技術的經濟效益和社會效益。

    (4) 美國、日本、德國、印度等國家都已經有一些比較成熟的法規和政策,為雨水收集和利用系統鋪路。而中國,目前還沒有出臺任何強制性的法規,所以在雨水收集和利用的推廣上有很大的阻礙。

    4.雨水及中水回用的技術應用前景

    雨水中水作為城市低水質用水的第二資源,如能有效利用則兼具開源節流和環境保護的綜合經濟和社會效益,也是城市污水資源化不可分割的一部分。目前,制約該技術普及應用的主要原因有:現行城市自來水價格過低,中水及雨水回用技術缺乏經濟動力。盡管水資源緊缺,水處理費用逐漸增大,自來水成本也快速增長,但水價始終漲幅不高,這嚴重限制了中水工程設施的應用。值得慶幸的是,政府與社會現已逐漸認識到這個制約因素,部分地區已著手調整水價體系。相信不久的將來,在制定合理水價格體系的基礎上,積極研制開發各種商業化、產業化的中水設施,同時制定積極的經濟政策,使房產投資商、物業管理者和用戶方受益,這必將極大地推動雨水收集及中水再利用技術的普及。

    根據中水回用技術現狀,最有應用前景的領域將集中于新建住宅區、別墅區和醫院、學校、賓館等現代化公共建筑物。可以預見,建筑中水和雨水資源化技術的成功應用必將極大地緩解中國嚴峻的水資源短缺形勢。


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