給排水工程師關(guān)于城市雨水處理技術(shù)

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城市化的快速發(fā)展使不透水地面面積迅速增長(zhǎng),雨水徑流量也隨之增加,由于降水淋洗大氣污染物及其對(duì)地表污染物的沖刷,其污染威脅不能再被忽視。雨水徑流有明顯的初期沖刷作用,污染物集中在初期的數(shù)毫米雨量中,因此,控制初期雨水成為雨水利用系統(tǒng)和城市徑流污染控制的一項(xiàng)主要舉措。初雨棄流裝置主要有優(yōu)先流法棄流池、切換式或小管棄流井、旋流分離式初雨棄流設(shè)備、自動(dòng)翻板式初雨分離器等多種型式。棄除初雨的徑流建議采用物化方法進(jìn)行處理,宜采用篩網(wǎng)格柵、混凝沉淀及過濾等工藝。

1.城市雨水處理技術(shù)

1.1城市雨水用途與對(duì)水質(zhì)的要求

城市雨水用途主要包括以下方面:生活雜用(如沖洗廁所、洗衣洗車、消防用水等),市政雜用(如綠地灌溉、構(gòu)造水景觀等),地下水回灌等。不同的回用用途應(yīng)滿足相應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),針對(duì)雨水的特點(diǎn),也有其特殊的使用要求。

沖洗廁所對(duì)雨水水質(zhì)要求:從使用價(jià)值觀點(diǎn)看,沖洗廁所的雨水只要看上去干凈,無(wú)不良?xì)馕都茨軡M足使用要求。雨水中的重金屬和鹽類沖廁使用影響關(guān)系不大。

灌溉用雨水水質(zhì)要求:目前對(duì)觀賞植物澆灌用水無(wú)特殊水質(zhì)要求,對(duì)于農(nóng)作物澆灌用水水質(zhì)應(yīng)防止芳香烴類物質(zhì)及重金屬物質(zhì)在植物中聚積,通過生物鏈進(jìn)入人體,而城市綠化使用雨水應(yīng)是較佳選擇?？傮w來(lái)說,沖廁、洗衣、洗車、灌溉等市政與生活雜用應(yīng)符合《生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJ25.1-89)?；赜糜诰坝^用水水質(zhì)應(yīng)符合《景觀娛樂用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB12941-91)。食用作物、蔬菜澆灌用水還應(yīng)符合《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB5084-85)要求。雨水用于空調(diào)系統(tǒng)冷卻水、采暖系統(tǒng)補(bǔ)水等其他用途時(shí),其水質(zhì)應(yīng)達(dá)到《空調(diào)用水及冷卻水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(DB131/T143-94)。1.2初期雨水控制與棄流

雨水徑流有明顯的初期沖刷作用,即在多數(shù)情況下,污染物是集中在初期的數(shù)毫米雨量中,因此,控制初期雨水成為雨水利用系統(tǒng)和城市徑流污染控制的一項(xiàng)主要舉措。由于初期雨水污染程度高,處理難度大,因此對(duì)初期雨水的控制主要采用棄流處理。初期雨水棄流可去除徑流中大部分污染物,包括細(xì)小的或溶解性污染物,因此是一種有效的水質(zhì)控制技術(shù)。初雨棄流裝置有多種設(shè)計(jì)型式,可以根據(jù)流量或初期雨水排除水量來(lái)設(shè)計(jì)控制裝置。

(1)優(yōu)先流法棄流池。初期雨水棄除最常用的方法是優(yōu)先流法,即將設(shè)計(jì)的集雨面的初期徑流量?jī)?yōu)先排入相應(yīng)容積的需水空間內(nèi),然后再流入收集系統(tǒng)的下游。棄流池一般用磚砌、混凝土現(xiàn)澆或預(yù)制,可設(shè)計(jì)為在線或旁通方式,所截留的初期雨水在降雨結(jié)束后或者由水泵排入污水管道,或者逐漸滲入周圍的土壤。相應(yīng)的雨水棄除設(shè)施如圖1所示。該方法設(shè)計(jì)根據(jù)雨水徑流的沖刷規(guī)律合理確定棄流水量。優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單有效,可以準(zhǔn)確地按設(shè)計(jì)要求控制初期雨水量,效果好。主要缺點(diǎn)是當(dāng)匯水面較大收集效率不高,需要較大的池容。

(2)切換式或小管棄流井。在雨水檢查井中同時(shí)埋設(shè)連接下游雨水井和下游污水井的2根連通管,在2個(gè)連通管入口處設(shè)置簡(jiǎn)易手動(dòng)閘閥或自動(dòng)閘閥進(jìn)行切換?？梢愿鶕?jù)流量或水質(zhì)來(lái)設(shè)計(jì)切換方式,人工或自動(dòng)調(diào)節(jié)棄流量。這種方法最大的問題是對(duì)隨機(jī)降雨操作控制比較困難。當(dāng)棄流管與污水管直接連接時(shí),應(yīng)有措施防止污水管中污水倒流入雨水管線,可采用加大2根連通管的高差等方式。由于降雨過程和徑流過程均表現(xiàn)出初期水質(zhì)差而流量小的特點(diǎn),可以考慮將初期雨水棄流管設(shè)計(jì)為分支小管,初期水質(zhì)差的小流量首先通過小管排走,超過小管排水能力的后期徑流再進(jìn)入雨水收集系統(tǒng)。該法的特點(diǎn)是自動(dòng)棄流,可以減少切換帶來(lái)的運(yùn)行和操作的不便,但棄流量難以合理控制,尤其是在降雨強(qiáng)度較小而降雨量很大時(shí)可能會(huì)使棄流量加大,減少收集水量甚至收集不到雨水。該法一般適用于匯水面較大,有足夠的收集水量時(shí)。

(3)旋流分離式初雨棄流設(shè)備。由雨水管道收集的雨水沿切線方向流入旋流篩網(wǎng),篩網(wǎng)由一定數(shù)目的合金材料制成。降雨初期當(dāng)篩網(wǎng)表面干燥時(shí),在水的表面張力和篩網(wǎng)坡度作用下,雨水在篩網(wǎng)表面以旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)流向中心的排水管,初期雨水即被排入雨水或污水管道。隨著降雨延續(xù),篩網(wǎng)表面不斷被浸潤(rùn),水在濕潤(rùn)的篩網(wǎng)表面上的張力作用將大大減少,中后期雨水就會(huì)穿過篩網(wǎng)匯集到集水管道,最終接入蓄水池。這種裝置的主要特點(diǎn)是通過式。

(4)由于降雨徑流的可生化性較差,因此建議采用物化方法對(duì)其進(jìn)行處理,宜采用篩網(wǎng)格柵、混凝沉淀及過濾等工藝。改變篩網(wǎng)的面積和目數(shù)可以按時(shí)間控制初期雨水棄流量;初期雨水來(lái)臨時(shí),可以將上次殘留在篩網(wǎng)上的樹葉等濾出物沖入雨水或污水管道中,自行清潔。

(5)自動(dòng)翻板式初雨分離器。該裝置的工作原理是利用自動(dòng)翻轉(zhuǎn)的翻板進(jìn)行棄流。沒有雨水時(shí),翻板處于棄流管位置,降雨開始后,初雨沿翻板經(jīng)過棄流管排走。隨著降雨的增多,一般降雨到2～3mm時(shí),翻板依靠重力會(huì)自動(dòng)反轉(zhuǎn),雨水沿翻板經(jīng)過雨水收集管進(jìn)入蓄水池。當(dāng)停止降雨一定時(shí)間后翻板依靠重力作用自動(dòng)恢復(fù)原位,等待下一次降雨。翻板的翻轉(zhuǎn)時(shí)間和停雨后自動(dòng)復(fù)位時(shí)間可根據(jù)具體情況在安裝時(shí)調(diào)節(jié)。

該裝置主要安裝在雨落管上,無(wú)需建設(shè)土建棄流池,可以靈活地將初雨分離出去,整個(gè)過程自動(dòng)完成。通過使用該裝置可以有效地控制每場(chǎng)降雨徑流中的大部分污染物,能顯著地改善蓄水池中的雨水水質(zhì),保證整個(gè)系統(tǒng)安全而高效地運(yùn)行。

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