城市雨水作為中水原水在中水工程中的應(yīng)用

簡(jiǎn)介： 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，水資源遭到了嚴(yán)重的污染并日益短缺，因此必須在現(xiàn)有水資源的基礎(chǔ)上開展開源、節(jié)流等措施。文章介紹了城市雨水作為中水原水的收集和水質(zhì)分析以及在中水工程中的應(yīng)用。
關(guān)鍵字：水資源城市雨水中水中水工程

　　Abstract: With the rapid development of national economy, water is not only getting more polluted but also running shorter, so effective measures should be taken to exploit new sources of water and to economize on water. In this article, the ways to collect city rainwater as gray-water are first introduced, followed by analysis of the quality of rainwater and its application in gray-water project.

　　Key words: water resource; city rainwater; gray-water; gray-water project

　　1、概述

　　水是任何其它物質(zhì)不可以替代的，是一種不可缺少的重要資源，它維系著人類的生命活動(dòng)和一切與其相關(guān)的社會(huì)活動(dòng)，是保持人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展不可缺少的重要因素。

　　近年來(lái)，由于世界人口的迅猛增長(zhǎng)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展以及人類生活水平的不斷提高，人類對(duì)水量的要求變得越來(lái)越大，原有的清潔水資源由于受到人類生命活動(dòng)的影響而污染，因此地球上的水資源利用日趨緊缺。

　　我國(guó)水資源形式十分嚴(yán)峻^[1]，如果單從總體來(lái)看中國(guó)的淡水資源年擁有量為28124億立方米，其中地表水為27115億立方米，其余為地下水，總量居世界第6位，但是按人口統(tǒng)計(jì)，人均水資源量?jī)H2220立方米，不及世界人均淡水資源量的1/4，并且水資源分布南北顯著不均。我國(guó)已被列為世界12個(gè)貧水國(guó)家之一。目前全國(guó)缺水城市已達(dá)200多座，有近50個(gè)城市不得不實(shí)行限量供水，缺少不僅僅是許多城市面臨的難題，而且已成為世界性的問題。

　　隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，城市化將成為21世紀(jì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重點(diǎn)之一，城市建筑物、構(gòu)筑物以及道路形成了大量的不透水地面、屋面、混凝土和瀝青路面，他們的徑流系數(shù)一般為ψ＝0.9，也就是說(shuō)降雨量的90％將形成地面徑流。大量的雨水徑流沒有利用就直接排放掉了，不僅僅是水資源的巨大浪費(fèi)，同時(shí)也加大了城市排水設(shè)施的負(fù)擔(dān)以及增加了城市雨水洪災(zāi)的概率。

　　以前城市水資源主要致力于地表水資源和地下水資源的開發(fā)，不重視對(duì)城市匯集徑流雨水的利用而任其排放，造成了大量寶貴雨水資源的流失，隨著城市的迅速擴(kuò)張，雨水流失量也越來(lái)越大。一方面是城市的嚴(yán)重缺水，地下水的過量開采，地下水位逐年下降（例如鄭州，1996年至今人均可用水量下降了33％，由于過度的地下水開采，使鄭州地下水已形成面積比市區(qū)還大的160平方公里的深層漏斗區(qū)，并仍以年平均10平方公里的速度擴(kuò)張）^[2]，另一方面大量地排放雨水又帶來(lái)城市雨水排除不暢、城市生態(tài)環(huán)境惡化等一系列問題，為了解決和緩解這些問題，雨水利用是行之有效的方法之一。

　　2、 中水的概念以及水質(zhì)要求

　　中水是指生活污水經(jīng)過處理后，達(dá)到規(guī)定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，可在一定范圍內(nèi)重復(fù)使用的非飲用水，主要作為辦公樓、公寓、客房和公共衛(wèi)生間沖廁所用水和室外綠化用水。中水供應(yīng)系統(tǒng)是分質(zhì)供水的一種形式，在供水系統(tǒng)中設(shè)生活飲用水和生活雜用水（中水）兩套獨(dú)立的系統(tǒng)，以次質(zhì)水替換優(yōu)質(zhì)水，減輕供水的壓力，當(dāng)然雜用水應(yīng)該滿足一定的水質(zhì)要求（見表1）。

　　3、 城市雨水的收集與水質(zhì)分析

　　3.1 城市雨水的收集

　　城市雨水在實(shí)際利用時(shí)受到諸多因素的限制，像氣候條件、降雨季節(jié)（南方地區(qū)多集中在春夏兩季）的分配，雨水水質(zhì)的情況和地質(zhì)地貌等自然因素的制約以及特定地區(qū)建筑物的布局和結(jié)構(gòu)等一些其它因素的影響。城市雨水的收集通常有如下幾種途徑：①屋面雨水集蓄；②道路雨水截流，道路雨水通過雨水管道排入沿途大型蓄水池收集（如日本名古屋的若宮大通調(diào)節(jié)池，建在城市的街道下面，長(zhǎng)約316m，寬度47～50m,深約10m，最大貯留量約為10×10⁴m³）^[4]；③綠地草坪滯蓄^[5]，綠地草坪供雨水徑流流過時(shí)下滲，超過綠地草坪滲透能力的雨水則進(jìn)入雨水池收集

　　表一生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)^[3]

項(xiàng)目廁所便器沖洗、城市綠化洗車、掃除濁度NTU/度105Ss(mg/l)105色度/度3030臭無(wú)不快感覺無(wú)不快感覺pH6.5～9.06.5～9.0BOD5(mg/l)1010CODcr(mg/l)5050陰離子合成洗滌劑(mg/l)1.00.5總大腸菌（個(gè)/l）33

　　3.2城市雨水水質(zhì)分析

　　城市雨水水質(zhì)情況非常復(fù)雜，城市與城市之間的差異、匯水面、降雨的季節(jié)、降雨特征等的不同都會(huì)影響到城市雨水的水質(zhì)。雨水徑流污染主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

　　第一是由于大氣的污染，直接由于降雨帶來(lái)的污染物，這些污染物的種類主要取決于各個(gè)城市的空氣狀況，還可能由于大氣的遷移，從外域帶入（如北方地區(qū)的沙塵暴）。

　　第二是屋面。屋面雨水徑流的水質(zhì)主要取決于非降雨期空氣中沉降物和屋面所用的材料。屋面材料對(duì)屋面徑流水質(zhì)的影響非常明顯。尤其是瀝青油氈類屋面材料（特別是普通油氈類）污染比較嚴(yán)重，比混凝土平板、現(xiàn)澆鋼筋混凝土屋面以及瓦屋頂（像小青瓦、石棉瓦、平瓦）的污染量高出許多倍。材料的老化和夏季的高溫曝曬，收集雨水中的污染物濃度都會(huì)有顯著的提高，并且色度大，主要為可溶性COD，多集中在暴雨初期徑流中，濃度達(dá)到數(shù)百甚至超過數(shù)千mg/l，當(dāng)然雨水水質(zhì)也取決于該城市的降雨量、氣溫、降雨間隔時(shí)間、屋面材料的種類等，一般說(shuō)來(lái)降雨后期COD的濃度可穩(wěn)定在100mg/l以內(nèi)。

　　第三是路面雨水徑流水質(zhì)和影響因素最為復(fù)雜^[6]。大氣、屋面污染物都會(huì)匯入到路面，加上路面本身各種污染因素，如路面所用材料、汽車尾氣排泄物、生活垃圾、裸露和植被地帶沖出的泥沙等，其成分異常復(fù)雜，隨機(jī)性很大。但也有一定的規(guī)律：如污染物主要集中在雨水初期徑流中，污染濃度主要受兩次降雨之間的間隔時(shí)間、空氣質(zhì)量、降雨量和暴雨強(qiáng)度，路面狀況等因素影響?？偟恼f(shuō)來(lái)，在降雨過程中，濃度逐漸下降，最后趨于穩(wěn)定，其主要污染成分有COD、SS、油類、表面活性劑，重金屬及其它無(wú)機(jī)鹽類。

　　4、 城市雨水作為中水原水在中水工程中的應(yīng)用

　　從雨水的水質(zhì)分析可知，屋面雨水的水質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于通過道路雨水截流收集到的雨水，

　　當(dāng)然綠地草坪滯蓄收集到的雨水水質(zhì)也非常好，但是由于綠地草坪的滲透能力比較強(qiáng)，能收集到的雨水?dāng)?shù)量有限，因此在實(shí)際過程中通常采用屋面收集到的雨水作為中水原水。筆者對(duì)某市某次雨水的水質(zhì)進(jìn)行了分析，見下表2。

　　表2 屋面雨水水質(zhì)分析

COD(mg/l)BOD₅(mg/l)BOD₅/COD13601680.124356250.07098120.122

　　從表中可知BOD₅/COD(可生化系數(shù))的值小于0.3^[4]，由此可見屋面雨水不宜采用生化處理工藝，宜采用物化處理。從以前所采用的中水系統(tǒng)來(lái)看，大部分的建筑中水系統(tǒng)都采用生化處理工藝，因此雨水利用必須采用獨(dú)立系統(tǒng)。

　　在屋面雨水作為中水原水的處理方案選擇時(shí)，由于初期降雨的污染濃度比較高，應(yīng)該考慮屋面雨水的初期棄流，初期棄流量大約2mm時(shí)比較合適。雨水處理方案如下圖所示。

　　5、 結(jié)束語(yǔ)

　　1）在目前水資源日益緊張，水污染日趨嚴(yán)重，城市生態(tài)環(huán)境惡化的情況下，城市雨水作為補(bǔ)充水源加以利用，不僅可以減輕城市的用水壓力，而且還可以降低城市的雨水洪澇災(zāi)害。

　　2）目前雨水利用還缺乏一定的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。各地的雨水利用處于摸索階段，缺乏充分的科學(xué)分析和指導(dǎo)。雨水利用系統(tǒng)的組成、集流面的面積、儲(chǔ)水池的防滲材料選用，水窖水質(zhì)的凈化，都尚未形成公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

　　3）在現(xiàn)階段，政府應(yīng)該加大對(duì)中水工程的投資力度，在政策上應(yīng)該給予優(yōu)惠、扶持采用生命力。目前中水的實(shí)際價(jià)格比自來(lái)水要高，人們單從經(jīng)濟(jì)方面去考慮，往往不愿意投資中水工程。因此政府應(yīng)該盡快采取一定的措施來(lái)調(diào)節(jié)中水的價(jià)格，刺激中水的廣泛應(yīng)用。

　　城市雨水作為中水原水利用時(shí)應(yīng)該考慮到雨水的季節(jié)和時(shí)間的波動(dòng)，往往無(wú)法準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，因此既要考慮盡可能充分利用雨水，又要兼顧經(jīng)濟(jì)可行，并對(duì)不同方案作技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。同時(shí)中水回用以及雨水利用要與區(qū)域性水資源利用結(jié)合起來(lái)，與城市規(guī)劃及景觀的整體布局綜合考慮，通過全面規(guī)劃，合理布局達(dá)到協(xié)調(diào)統(tǒng)一，充分體現(xiàn)整體經(jīng)濟(jì)效益。

　　參考文獻(xiàn)

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　　[2] 中國(guó)青年報(bào).城市雨水是資源不是禍水http://www.civilcn.com 2002－10－30 .

　　[3] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部《生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ25.1－1988）.

　　[4] 趙廷紅、牛爭(zhēng)鳴.實(shí)現(xiàn)城市雨水資源化的基本途徑[J].中國(guó)給水排水

　　[5] 錢易、劉昌明、邵益生.中國(guó)城市水資源可持續(xù)開發(fā)利用[M] .中國(guó)水利水電出版社，2002.

　　[6] 北京城市節(jié)約用水辦公室.節(jié)水新技術(shù)與示范工程實(shí)例[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004.

　　[7] 張自杰.給水工程下冊(cè)（第四版）[M]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2000.

　　作者簡(jiǎn)介：周賽軍(1975—)：男，漢族，湖南科技大學(xué)講師，在讀碩士

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　　作者簡(jiǎn)介：任伯幟（1968－）：男，漢族，湖南科技大學(xué)副教授，給排水博士