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海绵城市建筑与小区雨水收集回用系统技术

2018-05-16 14:51:58 广州市硕景建筑材料有限公司 阅读

  一、技术研究报告

  (一)概述: 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面临的问题。

  在我国,小区建筑雨水利用有较大空间,对于水资源比较缺乏的北方大部分地区而言,雨水的直接排放无疑是水资源的一种浪费,而对于雨量比较充沛的南方地区而言,合理利用雨水更具有广泛意义。

  雨水作为一种宝贵的水资源,已得到全世界各国的认可。收集利用的雨水在一定范围内可替代自来水,以缓解城市水资源的短缺,同时能在一定程度上减轻城市污水官网的负荷。而屋面雨水污染程度较轻,处理成本较低,更应该是我们收集利用的主要对象。城市雨水问题城市雨水的收集利用在国外的发达城市已有几十年的历史。其经验和方法,对我国城市特别是对一些严重缺水的城市很有借鉴意义。城市中大面积的硬质不透水表面导致了城市雨水大量排放、地下水位降低等一系列问题,而城市中屋面的面积占去了整个城市硬质表面的30% 左右,采用雨水收集回用系统可以汇集部分雨水,增加城市雨水的回收利用,减缓雨水排放,改善城市水环境。城市建设导致自然植被和土壤等覆盖的自然地表不断遭到破坏,自然地表被建筑、道路、停车场等人工构筑物所替代。对于大型公用建筑、居住区、建筑群体等屋面及地面雨水,经收集和一定处理后,除用于补充地下水,还可用于景观环境、绿化、洗车场用水、道路冲洗、冷却水补充、冲厕及一些其它非生活用水用途。雨水收集利用对保持水土和改善生态环境发挥了重要的作用。不但减少了地下水开采,而且还可以补充部分地下水,减轻整个自然界水循环系统的压力。减少水土流失,对建设生态农业、生态城市,保护环境都具有十分重大的意义。

  (二)技术分析

  雨水利用是城市治水方针由“排蓄结合,以泄为主”向“排蓄结合,以蓄为主”转变的重要体现。直接利用雨水可将雨水径流收集后,根据用户水质要求经适当处理后供用户使用;间接利用雨水可采取各种措施强化雨水下渗,补充地下水。本实用新型公开了一种雨水PP蓄水模块,包括有六个面板组合成的立方体结构,以及安装于立方体结构内部的多个支撑立板,六个面板和支撑立板均为网格结构,网格的交接处设置有连接孔,多个支撑立板的四个边上均设置有与连接孔对应的连接柱,连接柱插入到对应面板的连接孔内;六个面板的每个网格内均设置有十字加强筋,且相对的两个面板十字加强筋交叉处的上端面均设置有凸起,下端面均设置有与凸起配合的凹槽。本实用新型设置有凸起和凹槽配合的结构,即相邻的两个蓄水模块组装时,可通过凸起和凹槽进行配合连接,保证安装后蓄水模块的稳定,且多个横纵排列的凸起保证了组装后的结构不会偏移。雨水收集回用系统是指通过汇总管对雨水进行收集,由截污弃流装置对初期雨水进行拦截弃流后储存在蓄水池里,通过雨水净化装置对雨水进行净化处理,最终达到出水水质要求。

  水池的PP模块平面布置宜采用I型F型E型,最大高度4.5m,覆土高度0.5~1.5m,建于停车场地面下时,单台机动车的重量不大于25t。且施工、安装简单,无需重型吊装及运输设备,可以大大减少工期,提供效率。且PP模块具有较强的硬度和强度,可放心使用。水浸泡无异味,无析出物,具有较强的耐酸性,耐碱性。初期径流弃流量应按照下垫面实测收集雨水的CODcr、SS、色度等污染物浓度确定,一般CODcr70~100m/L,SS20~40m/L,色度10~40度;当无资料时,屋面弃流可采用2~3mm径流厚度,地面弃流可采用3~5mm径流厚度。雨水收集回用系统应满足建设用地外排雨水设计流量不大于开发建设前的水平或规定的值,设计重现期不得小于1年,宜按2年确定。

  雨水pp模块蓄水池的地基承载里要求FK≥400KPa。雨水储水池:采用PP模块组合水池,单体模块尺寸为1000mm*1000*425(h),承重值大于40吨/立方。PP模块组合水池外侧包裹防水包裹物,内部可容纳雨水,防水包裹物为两布一膜结构,即中间一层为PE膜,外部为土工布。层间采用共用板的形式进行连接,列间采用连接卡,进行连接。此类pp蓄水池方块可回收利用。可拆除迁移至其他区域使用,可以创建免维护的贮水池,全年不间断的收集雨水,为园林灌溉提供大量水源,施工、安装简单,无需重型吊装及运输设备,可以大大减少工期,提高效率,具有较强的硬度和强度,可以放心使用,水浸泡无异味,无析出物,具有较强的耐酸性,强碱性。

  (三)结论

  水资源的缺乏已成为世界性的问题。在传统的水资源开发方式已无法再增加水源时,回收利用雨水成为一种既经济又实用的水资源开发方式。雨水作为非传统资源的利用具有多重功能:节约用水,补给城市地下水、缓解地面沉降、调节气候、净化空气、增进城市绿化、防治雨洪灾害,还能减轻城市排水和处理系统的负 荷、减轻防汛压力、减少雨水径流污染,利用城市河湖和各种人工与自然水体、沼泽、湿地,调节气候、遏制城市热岛效应,改善城市生态环境;从经济社会意义来看,可以有效增加城市水资源供给,缓解城市水资源紧缺的局面,促进经济社会发展,节省市政和居民用水开支。缓解水资源危机。雨水收集利用技术与住宅建设的结合将在很大程度上改变我们由于水资源日益枯竭而望天兴叹的生活。我国作为一个缺水国家,缺水已经成为制约我国城市经济社会发展的一个瓶颈因素,城市雨水资源化利用是我国城市化进程的必然课题。综上所述,中国雨水收集利用势在必行。

  (四) 应用效益说明

  一是节省巨额市政投资。小区雨水利用工程可以减少需由政府投入的用于大型污水处理厂、收集污水管线和扩建排洪设施的资金。将地面雨水就近收集并回灌地下,不仅可以减少轻污水厂的处理效果;雨水蓄水池可降低城市洪水压力和节省封闭路下的排水管网负荷。二是节省市政和居民用水开支。雨水利用运行费用低廉,比较效益十分突出。使用一立方米的自来水费用(含污水处理费)为3.00元。而从运行管理和小区用水费用支出分析,投入收集一立方雨水的年运行费用不足0.10元。三是有良好的产业前景,能形成新的经济增长点。雨水与中水利用设备产业可以吸引大量的民间资本进入,形成一个吸收民间资本的新产业。不仅城区可以形成这样的产业,郊区小城镇也可以来用相同的方式形成产业。这项产业在减少政府财政支出、促进经济增长、吸纳就业、促进小城镇建设等方面都会发挥出积极作用。

  二、实际成功案例分析

  (一)工程概况

  1. 新建雨水收集池位于亳州万达的东南侧,现有花坛位置。配提升泵,用于雨水利用。配排污泵,用于污物排弃。本工程收集部分雨水作为回用系统水源。处理后的雨水作为生活杂用水。

  2. 雨水首先进入模块雨水蓄水池(148.5立方米),满后雨水沿溢流管道流入下游雨水井排走。项目区域内的雨水经过管网汇总至YS16雨水井后,通过重力作用流入雨水收集回用系统中。具体流程如下,

  3. 收集雨水接绿化中水管网,浇水使用。

  4. 原植物恢复,不影响工厂绿化,植被。

  (二)雨水收集回用系统

  雨水收集利用系统流程(含原设备)

  雨水经雨水收集管网汇集至南侧排水管,雨水进入新建的148.5立方(地埋式水池尺寸为17.5m*4m*2.125m)蓄水池,当蓄水池满水时,多余的雨水量进行溢流。蓄水池中的雨水按照用水需求、经雨水一体化设备间处理之后,经管道接现有绿化浇灌管网,以及预留阀门,以供回用,蓄水池污水水泵管道接现有雨水或污水管道以便排污。

  雨水收集回用系统简介

  由雨水分流井,截污装置,雨水弃流系统,雨水储存系统,雨水处理系统,水泵设备,配套管路等组成。

  在水池前端设置初雨分流井,经截污弃流后,雨水进入雨水收集水池,后经水泵提升送入一体化设备间处理后用于绿化系统和景观水体,作为绿化和景观的补充水源。弃流雨水排入污水管道或下游雨水管道。在雨水进入pp模块蓄水池之前,由雨水截污装置将雨水中90%大于或等于3mm的悬浮物、颗粒物截留在提篮内,截留常规雨水(杂质)能力:20100m/L,截留后的水质:PH6.09.0,溶解性固体不大于1500mg/L;接着雨水流入弃流装置进入固体截留室;此室为雨水回用系统中对固体的二次截留。中间室为弃流控制器,此阶段为初期雨水弃流开始阶段,随着降雨历时和雨水管内雨水流动时间的延续,弃流控制器的运作使弃流管道口封堵,弃流完成;侧室为优质雨水区,雨水经此室通过管道直接进入蓄水池(148.5m3)。调蓄池水满以后,雨水沿溢流管道流入下游雨水井排走。

  设备产品选用

  雨水回用模块148.5立方蓄水池,用于收集雨水的储存装置,采用成品组合装配式PP方块, 聚丙烯塑料模块相组合,形成一个地下水池,作成贮水型水池。水池上方恢复为绿地,回植树木等。

  雨水储水池采用PP模块组合水池,单体模块尺寸为1000mm*1000*425(h),承重值大于40吨/立方。PP模块组合水池外侧包裹防水包裹物,内部可容纳雨水,防水包裹物为两布一膜结构,即中间一层为PE膜,外部为土工布。层间采用共用板的形式进行连接,列间采用连接卡,进行连接。此类pp蓄水池方块可回收利用。可拆除迁移至其他区域使用,可以创建免维护的贮水池,全年不间断的收集雨水,为园林灌溉提供大量水源。施工、安装简单,无需重型吊装及运输设备,可以大大减少工期,提高效率。具有较强的硬度和强度,可以放心使用。水浸泡无异味,无析出物,具有较强的耐酸性,强碱性。2. 雨水一体化处理设备间:采用玻璃钢成品设备间,规格尺寸为:∅1200,H2400(mm), 内安装集水坑排污泵 ,全自动过滤器和紫外线消毒器,设备间为室外埋地使用,施工时底部需做100厚素混凝土垫层。

  3. 水泵:反冲洗泵,雨水提升泵、排污泵、设备间排污泵选用污水污物潜水型电泵,电机位于电泵上部。 控制系统:电控柜采用内置PLC控制,选配人机界面(触摸屏),结合现场情况进行系统控制设定,确保系统出水水质。电控柜显示齐全有各用电设备运行、停止、过载、缺相、 面板漏电、电机进水、电流、电压等显示,并对水泵进行全自动保护(过载、缺相、短路、渗漏)。

  4. 出水系统:出水井使用PE成品井,井口∅700,井口承重圈做法参见《国家建筑标准设计图集》08SS523第25页防护井盖选用安装;配水管使用双壁螺纹管;提升水管、反冲洗水管、排泥管等均使用PE管,热熔连接。

  5. 雨水截污弃流装置:将雨水中90%大于或等于3mm的悬浮物、颗粒物截留在提篮内,截留常规雨水(杂质)能力:20~100m/L,截留后的水质:PH6.0~9.0,溶解性固体不大于1500mg/L;接着雨水流入弃流装置进入固体截留室;此室为雨水回用系统中对固体的二次截留。中间室为弃流控制器,此阶段为初期雨水弃流开始阶段,随着降雨历时和雨水管内雨水流动时间的延续,弃流控制器的运作使弃流管道口封堵,弃流完成;侧室为优质雨水区,雨水经此室通过管道直接进入蓄水池(148.5m3)。

  6. 净化设备:有全自动清洗过滤器和紫外线消毒器。全自动清洗过滤器用滤网直接拦截水中杂质,去除水中悬浮物、颗粒物,降低浊度,净化水质,减少系统污垢菌藻,锈蚀等产生,以净化水质及保护系统其他设备正常工作的精密设备。再由紫外线消毒器利用特殊设计的高效率、高强度和长寿命的C波段紫外光发生装置,产生的强紫外C光照射流水,当水中的各种细菌、病毒、寄生虫、水藻以及其他病原体受到一定计量的紫外C光辐射后。其细胞中的DNA结构受到破坏,从而在不使用任何化学药物的情况下杀灭水中的细菌、病毒,以及其他致病体,达到消毒和净化的目的。(五) 施工安装

  1. 雨水储水池施工工序 测量放线→基坑开挖→地基处理→底板浇筑→下部防水包裹物铺设→进出水井定位→模块拼装→反冲水管安装→上部防水包裹物铺设→配水管连接→回用管、排泥管等铺设→电缆线铺设→保护层回填→种植土回填→机电设备安装→系统调试运行;

  施工注意事项

  ⑴ 基础开挖之前,根据地基的土壤类别和下水的情况,确定地基的做法和土壤的硬化措施;

  ⑵ 在基础开挖之前,根据地基的土壤类别和地下水的情况,确定地基的做法和土壤的硬化措施;

  ⑶ 在基础开挖时,机械开挖的深度要预留大约30cm左右,要用人工找平;

  ⑷ PP模块组合水池基坑开挖应预留安装空间,基坑两侧超出储水方块2.0m。

  ⑸ 模块组装前检查组装件外观,有破损产品及时剔除,小板插接脚缺失的产品不允许使用;

  ⑹ 组装时应使用橡皮锤、缓冲板(木板);

  ⑺ 在模块底层拼装时,同时安装反冲洗管;

  ⑻ 在塑料模块骨架的周围,要紧紧包裹土工布(膜);

  ⑼ 要做好膜于管道,膜于土工布间的密封工作,并接好管道;

  ⑽ 挤塑板的厚度不得小于50mm。

  ⑾ 基坑回填时,模块水池顶面顶以上0.5m范围内,必须用人工回填,严禁用机械在管沟内推土回填且应分层夯实,每层铺松土厚度不应大于20cm,夯实深度和密实度达到设计要求,夯实后表面整平,回填土中不应含有石块,砖头,冻土及其它杂物硬物。(六)系统验收

  1. 雨水利用管道系统的验收按《给水排水管道工程施工及验收规范》(GB50268-97)及不同管材的标准要求分别进行验收;

  2. 回填土密度的检验回填土的密度应符合具体工程要求,在设计无要求时,可按以下要求执行,密实度检验可用环刀法检验。 沟槽回填的最佳密实度 90% 水池顶面上部0.5m 内 85% 水池顶面上部0.5m 外至顶面 80%

  3. 水池及管道密闭性检验:采用满水检验方法。水池及管道的密闭性检验时,尤其要注意管道的接口及管道与水池池体连接处不得有漏水现象。

  4. 由于雨水收集回用系统面广量大,不可能及时的逐项验收每道工序,取样试验和施工记录也难以做到。因此验收主要依靠外形量测和直观检查,并辅以调查了解和试运行,使验收的结论能定性准确。(七) 运行维护

  1.雨水收集回用系统应按有关规定划定维护范围,并应设置有明显的“雨水”标示。严禁在维护范围内从事破坏工程结构、影响工程安全、污染水源的一切活动。

  2. 雨水收集回用系统应经常检查集流面是否完好和清楚杂物。发现集流面有破损的,应及时修复。

  3. 雨水收集回用系统应定期检查储水工程内水位变化。当储水工程内水位发生异常下降时,应查明原因,并及时处理。

  4.雨水收集回用系统应经常疏通引水渠、截污井及进出水管,并应清除截污井的杂物。雨季应及时清污。

  5.各类灌溉设施应按操作规程使用和管护,喷灌机组、微灌设备应有专人管理。

  (八)效果分析 当设备产品全部安装完成调试后,会进行回填土,设备和产品都埋在了地下,也不影响美观和二次规划,在本案例中,pp模块水池的上方是花坛,花草对于井口是一个很好的掩盖,既不影响任何美观,又能储存雨水二次利用,不占空间,是比较合理的设计方案。


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