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绿色建筑的雨水收集和中水回用

日期:2019-04-08/ 人气:

摘要:文中介绍了绿色建筑中雨水收集的方案和流程,区域建筑中中水处理和回用以及目前存在的问题和雨水、中水的利用及前景。

关键词:雨水收集;中水回用;工艺系统

随着社会的发展,人类对资源需求的增长和资源短缺之间的矛盾日益加剧,水的供给与需求矛盾日益突出,进行水资源的合理开发利用已成为全世界所面临的问题。绿色建筑以可持续发展的思想为指导,提倡水的循环利用、雨水与中水处理回用,使水环境系统的综合效率达到最优,降低能耗,做到无废无污染,建成生态平衡的建筑环境。

城市的扩张,将不可避免的造成不透水地面面积的增加、地表雨水径流系数和径流量的提高,从面导致雨水大量流失,需加大排水系统的建设规模和投资资金;同时,由于减少了雨水的地下渗入量,使得地下水得不到充分涵养,对城市的生态环境将产生不利的影响。为此,自20世纪70年代末起,世界各国都开始重视雨水特别是在城市建筑中雨水的收集、渗透与利用技术的开发应用。

1. 雨水收集

1.1 雨水水质特点

天然降雨中污染指标浓度较低,水质基本良好。初期雨水污染主要为有机污染和悬浮固体污染,其他污染指标浓度相对较低。雨水悬浮物、COD、氨氮、总P随降雨历时的延长而逐渐降低,降雨后期COD趋于稳定,水质较好。因此,雨水的收集利用应考虑舍弃初期雨水径流,以减少对处理设施的影响,设置初期弃流设施即可以达到此目的。屋顶的雨水消除初期径流后,可以使用;人行道的雨水可以直接流入道旁绿地;机动车道的雨水经过处理方可使用。

1.2雨水收集系统

雨水收集主要包括屋面雨水、广场雨水、绿地雨水和污染较轻的路面雨水等。屋面雨水收集方式:按雨水管道的位置分为外收集系统和内收集系统,外收集系统由檐沟、收集管、水落管、连接管组成;内收集系统是屋面设雨水斗,建筑内部有雨水管道的系统。

1.3雨水收集方案及流程

2.中水处理和回用

2.1建筑中水回用的定义

建筑中水回用就是将公共建筑或建筑小区中人们生活或生产活动中排放的生活污水、冷却水,经集流、水处理、输配水等技术,回用于建筑或建筑小区。它是一种介于建筑生活给水与排水之间的杂用水。

2.2中水原水

中水水源即中水原水,亦即未经处理的污水、废水。按照排水水质和污染程度轻重,中水原水可分为五大类:

(1) 冷却水:主要是空调机房冷却循环水中排放的部分废水,其特点是水温较高,但一般其他污染物质含量较低;

(2) 沐浴、盥洗和洗衣排水;这种水的特点是有机物和悬浮物的浓度相对较低,但皂液和洗涤剂含量较高;

(3) 厨房排水:主要包括厨房、食堂、餐厅在制作过程中排放的污水,其特点是油脂、悬浮物和有机物含量高;

(4) 厕所排水:主要是指大便器和小便器排放的污水,其特点是悬浮物、有机物和细菌含量高;

(5) 雨水:除初期雨水外,其水质相对较好。

中水水源应优先选用污染程度较低的生活污水,以降低处理费用。中水水源常分为三大类:①优质杂排水:包括冷却水、淋浴排水、盥洗排水和洗衣排水、雨水;②杂排水:包括上述优质杂排水和厨房排水;③生活污水:包括杂排水和厕所排水。

2.3 中水的水量

80%~90%,也可参照下表按人均用水总标准计算。各类建筑生活给水及占总用水的百分比如表1。


2.4 中水的水质及要求

中水水质应满足下列基本要求,即卫生和安全可靠,无有害物质,感观上无不快感,不会引起管道设备的腐蚀和结垢。中水水质必须满足以下条件:

(1) 满足卫生要求。其指标主要有大肠菌群数、细菌总数、余氯量、BODs 等。

(2) 满足人们感观要求,即无不快的感觉。其衡量指标主要有浊度、色度、臭味等。

(3) 满足设备构造方面的要求,即水质不易引起设备、管道的严重腐蚀和结垢。其衡量指标有pH值、硬度、蒸发残渣、溶解性物质等。

近年来,中国对中水研究越来越深入,为保证中水作为生活杂用水的安全可靠和合理利用,于2003年5月1日正式实施了城市杂用水水质标准(GB/T 18920-2002),如表2所示。

2.5 处理工艺

绿色建筑中水处理推荐工艺:

(1) 以物化处理为主的处理工艺,只适合中水原水为优质杂排水。具体流程为:杂排水预处理→物化处理→后处理→中水。

物化处理宜采用混凝气浮。混凝主要去除原水中的悬浮物和胶体杂质,对可溶性杂质如阴离子表面活性剂去除能力较差,沉淀与气浮都是混凝反应后的有效分离手段,但由于气浮池中的微小气泡可以粘附带有极性的表面活性剂,易上浮分离,因此适合在建筑中使用。

该工艺具有可间歇运行的特点,特别适用于客房使用率波动较大、水源水量变化较大或间歇性使用的公共建筑的中水处理。

(2) 普通生物处理与物化处理相结合的处理工艺。一般适合中水原水为生活污水或优质杂排水,流程为:原水→预处理→普通生物处理→物化处理→后处理→出水。

普通生物处理宜采用接触氧化法、曝气生物滤池等高负荷工艺,无需设置缺氧区脱氮。不宜采用生物转盘,因为生物转盘部分盘面暴露在空气中,会有较大的气味。若选择序批式反应器,应综合考虑间歇排水与后续处理的衔接及对后续处理设施投资的影响。由于阴离子表面活性剂等可溶性杂质易在生物处理中去除,沉淀效果稳定且投资低,故生物处理后的物化处理一般采用混凝沉淀处理即可。

该工艺具有处理效果稳定可靠、投资运行费用低、占地少等优点,适合住宅和公共建筑中广泛推广使用。

(3) 以MBR工艺为主的处理工艺。该工艺一般适合中水原水为生活污水或优质杂排水,流程为:原水→预处理→MBR→后处理→中水。

MBR是在活性污泥法的曝气池内设置超滤膜组件,用超滤膜替代常规的二沉池和后置的过滤工艺,能较大程度上节省处理构筑物的占地和提高活性污泥法的出水水质。

该工艺具有占地少、出水水质稳定、排泥少、自动化程度高等优点。但工艺投资和运行费用均较高,而且易发生膜堵塞,堵塞时可能会导致出水发黑、发臭,会对周围环境产生不良影响。随着膜组件的清洗、再生技术的成熟,该工艺将会在绿色建筑中推广使用。

建筑中实行分质供排水。供水系统可设二条不同的管网:一条输送目前普通的饮用水和自来水,主要用于洗涤蔬菜、衣物等;一条为中水管道,输送经小区中水设施净化处理的中水,主要用于环境卫生清洗,以及冲卫生间的便器等。

排水系统设两条管网:一条为生活杂排水管道,收集除粪便污水以外的各种排水,例如,淋雨排水、盥洗排水、洗衣排水、厨房排水等,输送至中水设施作为中水水源;另一条为粪便污水管道,收集便器排水。

3 目前面临的问题

目前在中水回用中所面临的问题: (1)如何尽量小的改造原有住宅,达到“节水、节能、节地、治污”的要求;(2)充分利用雨水;(3)规范中水的设施规模;(4)推广管理经济综合优化的处理工艺;(5)健全法律法规,加强发众的节水意识。具体可归结为如下几项:

(1) 根据中水使用用途和目的,应严格控制中水处理系统的出水水质。由于受各种排水的影响,集流的污水水质较复杂,变化性大,为使中水回用安全,做到中水水质卫生和可靠,在技术和运行管理上,应保证经中水处理站后的出水水质稍高于国家和地区政府所颁布的中水水质标准。

(2) 中水供水系统必须独立设置,严禁与生活饮用水管连接。为防止误饮,在中水管道上不应装设水龙头,并在中水管道外壁及所有中水设施上均应标注明显的“中水”标志。

(3) 建筑中水系统的应用在符合国家有关法规的前提下,应立足于本地区的实际情况,根据中水水源的水质及中水回用对象,合理选择中水处理工艺,尽可能研制开发一系列具有处理效率高、适用性强的建筑中水系统,以便提高中水回用技术的经济效益和社会效益。

(4) 美国、日本、德国、印度等国家都已经有一些比较成熟的法规和政策,为雨水收集和利用系统铺路。而中国,目前还没有出台任何强制性的法规,所以在雨水收集和利用的推广上有很大的阻碍。

4.雨水及中水回用的技术应用前景

雨水中水作为城市低水质用水的第二资源,如能有效利用则兼具开源节流和环境保护的综合经济和社会效益,也是城市污水资源化不可分割的一部分。目前,制约该技术普及应用的主要原因有:现行城市自来水价格过低,中水及雨水回用技术缺乏经济动力。尽管水资源紧缺,水处理费用逐渐增大,自来水成本也快速增长,但水价始终涨幅不高,这严重限制了中水工程设施的应用。值得庆幸的是,政府与社会现已逐渐认识到这个制约因素,部分地区已着手调整水价体系。相信不久的将来,在制定合理水价格体系的基础上,积极研制开发各种商业化、产业化的中水设施,同时制定积极的经济政策,使房产投资商、物业管理者和用户方受益,这必将极大地推动雨水收集及中水再利用技术的普及。

根据中水回用技术现状,最有应用前景的领域将集中于新建住宅区、别墅区和医院、学校、宾馆等现代化公共建筑物。可以预见,建筑中水和雨水资源化技术的成功应用必将极大地缓解中国严峻的水资源短缺形势。


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