关于城市雨水收集利用技术综述

　　摘  要：分析我国城市排水系统现存的主要问题，介绍国内外雨水收集利用情况，从城市雨水收集、调蓄、处理、利用方面介绍技术特点及方法，并对该技术在我国的发展进行展望。

 

　　关键词：城市雨水；收集处理；调蓄；利用技术

 

　　Abstract: The analysis of the existing urban drainage systems, introduces the domestic and international rainwater harvesting from urban stormwater collection, regulation and storage, processing, and introduces the technical characteristics and methods, and prospects of the technology development in China.

 

　　Key Words: urban stormwater; collection and processing; regulation and storage; technology

 

　　中图分类号：  TU991          文献标识码：A                  文章编号：

 

　　1 我国城市排水系统存在的问题

 

　　（1）城市不透水地面面积增加，从而使雨水下渗成为土壤水、地下水的机会大大减少，绝大部分雨水都直接汇集成为地表径流。

 

　　（2）只重视污水管网和污水处理厂的建设，忽视雨水管网和雨水（径流）处理设施的建设，结果造成严重的后果。

 

　　（3）由于设计和建造的雨水管道太小，不能及时排放暴雨径流，导致城市街道、广场等场所淹没成灾，一次暴雨曾造巨大的生命、财产损失。

 

　　（4）国外的城市水体污染的调研证明，普及了污水二级处理的城市，其水体的污染负荷有40％-80%来自雨水径流[1]。我国城市河流水质没有改善的主要原因就是没有对污染的雨水径流进行处理而直接排入附近水体所致。

 

　　（5）我国尽管缺水严重，却忽视雨水这一重要的和优质的水资源的收集、处理、净化和利用。

 

　　2 国内外雨水收集利用情况

 

　　2.1 国外雨水收集利用情况

 

　　国外现代意义上的雨水利用尤其是城市雨水的利用，是从20世纪80年代到90年刊发展起来的，不仅少雨的国家(如以色列等)发展较快，而且一些多雨的国家(如东南亚国家)也得到发展。一些工业发达的国家(如德国、日本、澳大利亚和美国等)都在积极开发利用雨水，并且已开展了相关的研究并建成一批不同规模的示范工程，如日本结合已有的中水道工程，在城市屋顶修建用作雨水浇灌的"空中花园"，在楼房中设置雨水收集、净化与储存装置，用以冲厕和浇洒绿地。

 

　　2.2国内雨水收集利用情况

 

　　自二十世纪90年代以来，我国的北京、上海、大连、哈尔滨、西安等城市相继开展了雨水处理利用的研究与应用示范。我国现行的相关技术规范主要有：《建筑与小区雨水利用工程技术规范》（GB50400-2006），该规范主要针对建筑与小区的建设应用；《雨水集蓄利用工程技术规范》（GB/T50596-2010），该规范主要针对农村及缺水地区应用。总的来说，我国的雨水利用主要限于农村、农业、水利工程，范围比较窄，技术也比较单一；城市雨水的管理与利用相对落后，与发达国家的差距较大。

 

　　3 城市雨水收集利用技术

 

　　3.1 城市雨水收集

 

　　雨水收集系统包括屋面的雨水收集系统和地面的雨水收集系统。由于屋面受到人类活动的影响小一些，所以屋面对雨水的污染程度比路面要轻的多。而且地面要考虑到相当一部分的雨水途径绿地回补地下含水系统，因此两种收集系统在设计上有所差异。

 

　　3.1.1屋面雨水的收集

 

　　屋面雨水一般占城区雨水资源量 65%左右，易于收集，且水质相对较好，是城区雨水利用的主要对象[2]。屋面雨水由于受污染少，水质较好，稍加处理或不经处理即可直接用于冲洗厕所、浇灌绿地或用作水景，也可直接进入渗透管沟或通过土壤经初步渗透后再进入渗透管系。对屋面雨水典型的收集方式为：屋面雨水经雨水立管进入初期弃流装置，通过初期弃流装置将初期较脏的雨水排至小区污水管道，进入城市污水处理厂处理后排放。经过初期弃流的雨水经独立设置的雨水管道流入贮水池。

 

　　3.1.2地面雨水的收集

 

　　由于地面的雨水水质较差，对其进行收集处理可有效减少排入城市河道、湖泊中污染物含量。对于采取合流制排水区域，合理选取截流倍数较为重要。地面雨水收集方式包括下凹式绿地蓄水下渗回补地下含水系统的老城区，如果将地面雨水就近收集并回灌地下，不仅可以减少对环境的污染，还可提高城市污水厂的处理效果，降低处理成本。采取分流制的地区，地面雨水径流从集水口流入雨水管道，直接汇入雨水贮水池，相对比较简单。

 

　　3.2城市雨水调蓄

 

　　雨水调蓄是雨水调节和雨水储存的总称。雨水调节的主要目的是削减洪峰流量。雨水储存的主要目的是为了满足雨水利用的要求而设置的雨水暂存空间，待暴雨过后将其中的雨水加以净化，慢慢使用。

 

　　雨水调蓄池从功能上可以分为 3 大类： 一是利用低凹地、池塘、湿地、人工池塘等收集调蓄雨水。雨水汇入调蓄池之前应该进行必要的截污处理，进而集蓄的雨水进行净化处理，防止水质恶化，保持良好的生态景观效果。二是将其建成与市民生活相关的设施，如利用凹地建成城市小公园、绿地、停车场、网球场、儿童游乐场和市民休闲锻炼场所等，这些场所的底部一般都采用渗水的材料，当暴雨来临时可以暂时将高峰流量贮存在其中，并作为一种渗透塘，暴雨过后，雨水继续下渗或外排，并且设计在一定时间内完全放空，这种雨水调蓄设施多数时间处于无水状态，可以用作多功能场所。三是在地下建设大口径的雨水调蓄管或地下式雨水调蓄池，由于雨水调蓄池占地面积大，一般可建造于城市广场、绿地、停车场等公共区域的下方。

 

　　3.3城市雨水处理

 

　　实验研究结果表明屋面和道路雨水水质可生化性较差，宜采用物化处理[3]。雨水净化工艺视水质和使用目的确定，若出水作为杂用水，则处理工艺的选择应以简便、实用为原则，优先考虑混凝、沉淀、过滤等物化处理方案。

 

　　3.3.1 屋面雨水处理工艺

 

　　屋面雨水集蓄利用系统主要用于家庭、公共场所和企事业单位的非饮用水，如浇灌、冲厕、洗衣洗车、冷却循环等中水系统。参考屋面雨水径流自然沉淀和混凝沉淀试验的结果，当自然沉淀时间超过 90 min 时，COD去除率达到 30%以上[3]。混凝沉淀对COD及SS的去除率明显高于自然沉淀，但混凝沉淀工艺增加了投药设备，成本较高，如果有足够的停留时间，自然沉淀是一种简单而有效的处理方法。

 

　　3.3.2 地面雨水处理工艺

 

　　地面雨水水质污染程度大，水质复杂，应先除去初期径流，再进行混凝、沉淀、除油和过滤等工艺处理，必要时增加生物活性炭工艺，然后再回用或回灌地下水。在道路和庭院雨水径流中通常有许多大颗粒杂物和油污，使用滤栅除去径流中的树叶、纸张、塑料废弃物及其他大颗粒杂物，如果滤栅被堵塞, 采用溢流装置将水溢至沉淀池。

 

　　对于雨水中的油污，采用弯管法拦截。例如：在雨水由沉淀池进入过滤池的管道上安装弯头，使正常水位在弯头的进水口上，漂浮在水面上的油污就被拦截在沉淀池内了。机动车道径流由于污染程度太高，处理难度与成本非常大，故不主张对其处理与回用，可直接排入市政管道进污水处理厂。

 

　　3.4城市雨水利用

 

　　雨水的利用，在未经过妥善处理前（如消毒等），一般建议用于替代不与人体接触的用水（如卫生用水、浇灌花木等）为主。也可将所收集下来的雨水，经处理与储存的过程后，用水泵将雨水提升至顶楼的杂用水塔，供厕所的冲洗使用。

 

　　通常利用雨水贮留渗透的场所一般为公园、绿地、运动场等。雨水回收利用的主要措施是结合降水特点及地形、地质条件，采用雨水渗透利用方案，设计出一种从"高花坛"、"低绿地"到"浅沟渗渠渗透"逐级下渗雨水的利用模式。采用的渗透设施有渗透管、渗透井、透水性铺盖、调节池和绿地等。还可直接在城市一些的建筑物上设计收集雨水的设施，将收集到的雨水用于消防、绿化、洗车、冲洗厕所和冷却水补给等。

 

　　4 我国雨水收集利用展望

 

　　城市雨水收集利用是解决我国城市水资源短缺、减少城市雨洪灾害和改善城市环境的有效途径。应大力实施城市雨水综合利用工程，对雨水资源进行合理的配置和科学管理，增加水资源的有效供给，借鉴国内外经验并结合当地情况，充分利用雨水资源，提高雨水利用的社会效益和经济效益，维系良好的水生态环境。

 

　　参考文献：

 

　　[1]AWWA. Modeling the Possible Utilization of Stormwater and W astewater within an Urban Catchment. AWWA.17th Federal Convertion. 1997，65~72.

 

　　[2]曹秀芹，车武.城市屋面雨水收集利用系统方案设计分析[J]. 给水排水，2002，28(1)：13-15.

 

　　[3]廖日红，顾斌杰等.城市雨水处理工艺与技术[J]. 北京水务，2006， (4)：46-48.