雨水回用工程設計方案

1、武漢市工程科學技術研究院科技園雨水利用工程設計方案中南建筑設計院200年月1總論1.1概述聯合國早在1977年2月就向全世界發(fā)出警告“水不久將成為一個重要的全球性危機”。如今，全世界面臨水資源危機，產生的原因主要包括用水量急劇增加、水污染、水資源開發(fā)不合理、浪費嚴重等幾個方面。隨著社會的迅速發(fā)展和文明的不斷進步，特別是人口的急劇增加，人類對水的依賴程度越來越高，世界用水量急劇增加。我國是一個水資源短缺的國家，人均水資源量約為2200 m3，約為世界平均水平的四分之一。而且,我國用水浪費嚴重，水資源利用效率較低。目前,我國農業(yè)用水利用率僅為40%50%，灌溉用水有效利用系數只有0.4左右。工業(yè)方

2、面,工業(yè)用水重復利用率低,僅為20%40%，單位產品用水定額高。城市生活用水方面，供水管網和衛(wèi)生設備的漏水是形成浪費的主要原因，我國城市供水管網的漏水量約占全部供水量的10%左右。此外，我國產業(yè)結構不合理，高耗水量行業(yè)發(fā)展集中，生產管理水平低，生產用水浪費嚴重；人們思想認識模糊,缺乏危機感，節(jié)水意識差,城市生活用水、家庭用水浪費現象普遍；缺少全局控制,違反生態(tài)規(guī)律發(fā)展，出現掠奪式開發(fā)、浪費式利用、混亂式管理；水的重復利用率低,相關法律、制度不健全,都是我國水資源危機出現的原因。雨水回用，是解決城市水資源危機的重要途徑，也是協(xié)調城市水資源與水環(huán)境的根本出路，既能減小對地下水的開采，又能給我們帶來

3、一定的經濟效益。    由于“水危機”的困擾，許多國家和地區(qū)積極著手鞏固和加強節(jié)水意識以及研究城市雨水回用工作。由于近年來武漢市城市化進程不斷加快，不透水面積增加，大量的雨水資源被棄流排放。如果能將流失的雨水進行利用，實現城市雨水資源化，不但能夠節(jié)約有限的水資源，緩解暴雨期間城市排水系統(tǒng)的負荷，還能改善城市水環(huán)境和水循環(huán)，收到良好的經濟效益和社會效益。城市雨水資源化是指通過工程技術措施收集、儲存并利用雨水，同時通過雨水的滲透、回灌、補充地下水及地面水源，維持并改善城市的水循環(huán)系統(tǒng)。就目前武漢市的實際情況而言，實現城市雨水資源化的一條直接可行的途徑是對小區(qū)、工業(yè)園區(qū)

4、、辦公區(qū)雨水進行回用，經處理后的雨水可用于澆灌、洗車等。尤其對新建建筑，設計雨水回用設施是一條節(jié)約水資源的有效途徑。1.2項目慨況武漢市工程科學技術研究院科技園位于武漢科技新城流芳簇團，面臨光谷大道，北面為建設中的交委物流中心，東面及南面為建設中的中原電子工業(yè)園。規(guī)劃用地面積約169553m2，其中代征道路用地約23630 m2。規(guī)劃凈用地面積145922 m2。其中建筑占地面積35831m2，道路廣場面積40325m2，水體面積5230m2，綠地面積60065m2，科技園容積率為0.9，建筑密度24.5%，停車位240輛，綠地率44.7%。本項目共分3期，其中1期工程設計已經完成。設計雨水回

5、用主要用于沖洗道路、綠化、洗車等3個方面。1.3設計依據1、室外排水設計規(guī)范(GB50014-2006)；2、建筑與小區(qū)雨水利用工程技術規(guī)范（GB50400-2006）；3、建筑給水排水設計規(guī)范（GB50015-2003）；4、建筑中水設計規(guī)范（GB50336-2002）；5、生活雜用水水質標準（GB/T18920-2002）；6、回用水標準符合國家城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質（GB/T18921-2002）；7、建設方提供的有關生活污水水質、水量、布局、工程圖紙等基礎資料；8、其他相關標準及規(guī)范。1.4 設計原則1、雨水處理回用工程以投資省，運轉費用低，占地面積小為原則。2、處理系統(tǒng)先進

6、，設備運行穩(wěn)定可靠，維護簡單、操作方便。3、雨水處理系統(tǒng)不產生二次污染源污染環(huán)境。4、控制管理按處理工藝過程要求盡量考慮自控，降低運行操作的勞動強度，使雨水處理站運行可靠、維護方便，提高雨水處理站運行管理水平。2 工藝設計2.1 雨水水質分析科技園區(qū)擬采用地面及屋頂雨水徑流作為水源，由于徑流的形成包括降水過程、蓄滲過程、坡地漫流和集流4個基本過程 ，在形成徑流的過程中，雨水徑流將沖刷屋面、路面、草地以及其他裸露的地面等，因此形成地面徑流的水質要受到降水水質、屋面水質、植物葉面沉積物、地面污染物等影響。根據相關文獻，地面雨水徑流的水質變化范圍比較大，COD 為2801250 mgL，BOD5為5

7、0 210 mgL，SS為10452288 mgL。為此，在進行園區(qū)雨水管線設計時，每隔50 m 均設置了沉砂井，雨水經過沉砂井初期沉淀之后，雨水徑流的水質比較穩(wěn)定，從其他已建項目沉砂池的雨水管下游進行取樣分析，結果表明污染物質含量很低。參考同類型的工程經驗可知，該雨水經適當處理后，完全可以達到中水回用的水質標準。2.2雨水回收系統(tǒng)說明、屋面雨水說明屋面雨水雨水斗雨水立管雨水檢查井雨水棄流井雨水調節(jié)池、園區(qū)地面雨水說明地面雨水地面與水溝或雨水口雨水檢查井雨水棄流井雨水調節(jié)池 屋面雨水、綠地雨水和道路場地雨水盡量先引入附過的低勢綠地或、下滲凈化。對超過綠地儲存容量和下滲量而形成的地表降

8、雨徑流則利用邊溝或雨水管道向雨水調節(jié)池匯集。2.3雨水水量計算園區(qū)匯水面積包括道路、綠地、屋面面積，因匯集雨量較大，園區(qū)平均徑流系數按0.8計。則：、全年可用雨水資源總量為 1.269×145922×0.8=1.4814×105m3。、最大月均雨水資源量為0.275×169553×0.8=0.373×105m3。、最小月均雨水資源量為0.024×169553×0.8=3255m3。2.4需水量計算根據澆灑道路、綠化、洗車用水定額及相應面積計算用水量 。澆灑道路用水定額15 L(m ·d)，綠化用水定額2

9、L(m ·d)，洗車用水定額300升(輛·天)，則:、 澆灑道路及場地需水量為0.0015×40325×365=2.2×104m3。、 園區(qū)綠化需水量為0.002×60065×365=4.38×104m3、 洗車需水量為0.3×240×365=2.628×104m3、 人工湖年蒸發(fā)量為5230×1=5230m3、 人工湖及綠地滲透系數為1.26×10-8m/s,則年均滲水量為65295×1.26×3600×24×365=259

10、45m3。 由上述數據得知，園區(qū)年可利用雨水資源量為1.4814×105-5230-25945=116965m3。 園區(qū)年需水總量為22000+43800+26280=91080m3?？梢娪晁客耆梢詽M足總需水量的要求。2.5設計水量水質及用水標準本項目最大雨水處理量約116965m3365 d =320m3/d，本工程設計時考慮到因有調節(jié)池對水量的調節(jié)，后續(xù)設備的設計處理能力為26.0m3/h。雨水處理后全部回用于綠化、澆灑道路場地和洗車等，雨水深度處理部分的處理能力為26.0m3/h。經取樣和參考類似工程設計經驗，確定設計水質見表2-1。表2-1設計進出水水質項目CODCr(

11、mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)NH3-N(mg/L)LAS(mg/L)原水水質28012505021010452288203058設計水質350200220308出水水質5010550.5雨水處理后用于景觀環(huán)境用水，其水質應符合城市污水再生利用 景觀環(huán)境用水水質GB/T18921-2002的規(guī)定。雨水處理后用作城市雜用水，其水質應符合城市污水再生利用 城市雜用水水質GB/T 18920-2002的規(guī)定。見表2-2。 表2-2 城市污水再生利用 景觀用水水質（GB/T18921 -2002）(mg/L)序號項目觀賞性景觀環(huán)境用水娛樂性景觀環(huán)境用水河道類湖泊類水景類河道類

12、湖泊類水景類1基本要求無漂浮物，無令人不愉快的嗅和味2pH（無量綱）6.09.03五日生化需氧量 10664懸浮物 SS 20105濁度 （NTU) 5.0 6溶解氧 1.527總磷（以P計） 1.0 0.5 1.0 0.5 8總氮 15.0 159氨氮（以N計） 5.0 510色度（度） 30.0 3011石油類 1.0 1.0 12余氯b 0.05 0.0513陰離子表面活性劑 0.5 0.514糞大腸菌群（個/L) 10000 2000 500 不得檢出注1：對于需要通過管道輸送再生水的非現場回用情況采用加氯消毒方式；而對于現場回用情況不限制消毒方式。 注2：若使用未經過除磷脫氮的再生水

13、作為景觀環(huán)境用水，鼓勵使用本標準的各方在回用地點積極探索通過人工培養(yǎng)具有觀賞價值水生植物的方法，使景觀水體的氮磷滿足表？的要求，使再生水中的水生植物有經濟合理的出路。 a “”表示對此項無要求； b 接觸實際不應低于30min的余氯。對于非加氯消毒方式無此項無要求。 2.6工藝選擇雨水回用處理一般包括預處理、主處理及深度處理三個階段。其中預處理階段主要有格柵和調節(jié)池兩個處理單元，主要作用是去除污水中的固體雜質和均勻水質；主處理階段是雨水回用處理的關鍵，主要作用是去除污水的溶解性有機物；深度處理階段主要以消毒處理為主，保證出水達到中水水標準。中水回用主處理技術主要包括生物法、物化法及膜分離法。其

14、中生物處理法是利用水中微生物的吸附、氧化分解污水中的有機物，包括好氧和厭氧微生物處理，一般采用多種工藝相結合的辦法；物理化學處理法以混凝沉淀（氣?。┘夹g及活性炭吸附相結合為基本方式，提高出水水質，但運行費用較高；膜處理技術一般采用超濾（微濾）或反滲透膜處理，其優(yōu)點是SS去除率很高，占地面積少等優(yōu)點。 中水回用處理為達到最佳的處理效果，一般采用多種工藝相結合的辦法。根據國內外中水回用處理技術的發(fā)展狀況，相關專家學者總結出國內外常用的典型工藝流程，見表2-3。表2-3    中水回用處理典型處理流程序號處  理  流  程1格柵調節(jié)池混凝沉淀（氣浮

15、）化學氧化消毒2格柵調節(jié)池一級生化處理過濾消毒3格柵調節(jié)池一級生化處理沉淀二級生化處理沉淀過濾消毒4格柵調節(jié)池絮凝沉淀（氣?。┻^濾活性炭消毒5格柵調節(jié)池一級生化處理混凝沉淀過濾活性炭消毒6格柵調節(jié)池一級生化處理二級生化處理混凝沉淀過濾消毒7格柵調節(jié)池絮凝沉淀膜處理消毒8格柵調節(jié)池生化處理膜處理消毒表中第1、4和7是以物理化學處理為主的處理流程，處理方法主要有混凝沉淀或氣浮、化學氧化法（二氧化氯、臭氧、次氯酸鈉、氯、碘化鉀等）、活性炭吸附法。具有流程簡單、占地少、設備密閉性好、無臭味、易管理的特點。第2、3、5和6是以生化處理為主的處理流程。以優(yōu)質雜排水和雜排水為中水水源時，采用生化處理的目的是

16、去除水中的洗滌劑。過去常采用生物轉盤法，因室內臭味問題一直未能解決，所以成功實例不多，目前，多采用接觸生物膜法。以生活排水為中水水源，采用二級生化處理時，多采用A/O法和A2/O。第8為物化與生化處理相結合的處理流程。其中，第7和8流程中含有濾膜裝置，具有裝置小型簡單、可以間斷運行和無污泥的特點。隨著中水回用處理技術的不斷發(fā)展，越來越多的新技術被廣泛應用，其中以臭氧氧化消毒技術及連續(xù)超濾技術表現得最為突出。O3作為高效的無二次污染的氧化劑，是常用氧化劑中氧化能力最強的（O3>ClO2>Cl2>NH2Cl），其氧化能力是氯的2倍，殺菌能力是氯的數百倍，能夠氧化分解水中的有機物，

17、氧化去除無機還原物質，能極迅速地殺滅水中的細菌、藻類、病原體等。由于雨水BODCOD值僅為017左右，說明其可生化性差，所以一般不適于用生物處理。參考國內外的工程實例，同時結合本園區(qū)的實際情況，選擇以物理化學處理為主的處理流程，處理方法為絮凝沉淀、過濾、化學氧化法（二氧化氯、除藻劑等）。經過有機合理的組合，以期達到最佳的處理效果，滿足回用要求。2.7 工藝流程根據處理的雨水水量、水質及處理要求，本方案采用物理化學處理的工藝思路，工藝流程如圖2 -1所示。調節(jié)池匯集雨水249m3/d過濾系統(tǒng)（砂濾+CMF）二氧化氯消毒系統(tǒng)變頻雨水雜用泵雨水回用毛發(fā)過濾器雨水棄流井井自動加藥系統(tǒng)水處理藥劑加入催化

18、劑加入液位計、濁度儀過濾水泵活性炭吸附回用清水池圖2-1 中水回用處理工藝流程圖2.8 流程說明2.8.1 雨水匯集地面雨水和屋面雨水徑流通過雨水管道匯流在雨水調節(jié)池中收集均質，調節(jié)池前端設置初期雨水棄流井，棄流井內設置格柵和電動閥門，通過水位控制器和濁度儀來控制電動閥門達到初期雨水棄流。2.8.2 毛發(fā)過濾器本工程毛發(fā)聚集器設于污水泵吸水管上，毛發(fā)聚集器要求如下：1、過濾網的有效過水面積等于連接管截面面積的2.5倍；2、過濾網的孔徑為3mm。2.8.3 過濾系統(tǒng)生化出水首先經過砂濾罐，罐內置石英砂。該裝置主要用于去除出水中較細小的固體顆粒和其它懸浮在水中的微小雜質。本工藝采用新型的高效濾料，

19、此濾料由多種介質混合加工而成，具有強度高、過濾流速高、反沖洗方便和效果穩(wěn)定可靠等特點，從而使其對進水的過濾凈化功能大大增強，提高了出水的水質狀況。2.8.4 氧化消毒系統(tǒng)經過砂濾的廢水進入高級催化氧化系統(tǒng)，二氧化氯由二氧化氯發(fā)生器產生，反應過程加入催化劑二氧化氯，高級氧化過程幾乎去除掉污水中所有細菌及有機物等，確保出水符合回用水標準。2.8.5 活性炭吸附系統(tǒng)吸附法常用來去除水中的有機物、膠體物質、微生物等。而活性炭是目前水處理中最為常用的吸附劑，其處理效果好、占地面積小、管理方便、又可再生。同時，對某些金屬及其化合物也有很強的吸附能力。本裝置并非單純的采用活性炭吸附，而是將活性炭進行了一種特

20、殊處理，加大了活性炭的吸附容量，從而加強了活性炭的吸附效果，使出水水質更加提高?；钚蕴课匠鏊诨赜盟刂惺占?。供水采用變頻泵組。2.9 主要構筑物、設備尺寸及設計參數2.9.1調節(jié)池用于排出雨水的收集均質，設計停留時間48小時。平面尺寸10.0m×16.0m，有效水深4.0m，總深4.5m，有效容積640m3。內設穿孔曝氣管，用于廢水的氣力攪拌，池底設置集水井，配置潛水式排污泵兩臺，Q=30.0m3/h，H=10.0m，一用一備，用于廢水的提升。2.9.2過濾水泵過濾水泵用于將調節(jié)池內的雨水送入過濾砂缸內，過濾砂缸的反沖洗壓力達到kg/cm，過濾水泵采用單極離心式水泵，水泵流量

21、為Q=30.0m3/h，H=20.0m。水泵前面設置毛發(fā)過濾器，對調節(jié)池水進行粗過濾。毛發(fā)過濾器采用藍式過濾器。2.9.3過濾砂缸過濾砂缸用于雨水精過濾，通過石英砂濾料進行精細過濾，過濾精度達到5。過濾砂缸采用玻璃纖維纏繞，配置通道多路閥，可以實現過濾、循環(huán)、反沖洗、排污等功能。過濾砂缸過濾流量Q=35.0m3/h，過濾速度V=20m/h，過濾面積S=1.4 m22.9.4二氧化氯發(fā)生器及自動加藥系統(tǒng) 采用德國二氧化氯自動投加系統(tǒng)，殺滅水中細菌，保證游泳者的衛(wèi)生安全，自動投加，控制游離子氯在700左右；二氧化氯的毒副作用極底，是當今水處理消毒的主流 ，在水中對有機物氧化降解時不會產生氯化產物。

22、二氧化氯投加量按3mg/L計算，二氧化氯產生量為90g/h。自動投藥系統(tǒng)采用專用的PH控制監(jiān)控系統(tǒng)和二氧化氯控制監(jiān)控系統(tǒng)，該檢測控制系統(tǒng)具有自動監(jiān)測水質，自動報警功能，可根據探頭檢測的參數自動控制投藥量，保證水質的穩(wěn)定。2.9.5活性炭吸附罐過濾器按國標（GB）及英國標準（BS）加工。罐體的材料選用不銹鋼，采用焊接結構，所有封頭采用碟形封頭，濾咀板的材料選用不銹鋼。入口與出口的接管選用不銹鋼無縫鋼管，用法蘭連接。人孔材料選用不銹鋼，帶人孔蓋（具體位置根據要求決定）。過濾介質排放孔選用ABS濾嘴，帶法蘭蓋板（具體位置根據要求決定）。設計流量為35 m3/h。墊底砂層150mm厚粗砂顆粒尺寸為0.

23、9 1.9mm；活性碳面層700mm，顆粒尺寸為0.5 0.8mm。其它包括不銹鋼自動排氣閥及壓力表。2.9.6回用清水池清水池用于處理后雨水的儲存待用，設計為6小時雜用水量，清水池有效容積為130 m3，機房內設置變頻泵組,水泵流量為Q=20.0m3/h，H=28.0m，二用一備。2.9.7綜合機房綜合機房設于地下室，內設風機房、電控室及設備室等。機房面積約需40 m2。2.10 主要設備主要設備見表2-4。表2-4主要設備表序號名 稱主要技術參數數量備注型號規(guī)格性能參數1格柵B=38mm12液位感應器3不銹鋼3濁度儀87654電動閥門DN80015毛發(fā)聚集器16廢水提升泵Q=3.0m3/h

24、，H=10.0m2潛水式7過濾水泵Q=3.0m3/h，H=18.0m2離心式8污泥回流泵Q=3.0m3/h，H=10.0m2潛水式9砂濾罐1.4×1.6m處理能力Q=35m3/h2玻璃纖維10二氧化氯發(fā)生器CDVB120130g/h112自動加藥系統(tǒng)包含以下1非標、成套藥箱PT200L3加藥計量泵BT4a-1005酸堿、水處理藥劑、催化劑等3PH計3-2716（8750）213活性炭吸附罐0.8×2.5m處理能力Q=30.0m3/h1不銹鋼14變頻雜用泵Q=20.0m3/h，H=28.0m15電氣控制柜含PLC,控制編程等1非標、成套2.11 預期處理效果預期處理效果見表2

25、-5。表2-5預期處理效果序號雨水名稱水量CODBODSSPHt/dmg/Lmg/Lmg/L1原水653502002206.09.02厭氧+兼氧出水65250150/3好氧出水65120120/4混凝砂濾+CMF出水65801510/5氧化消毒出水6530105/6活性炭吸附652055/7回用標準/501056.09.0根據對相關雨水回用的試驗研究及工程實踐，各處理單元要達到上述預期的處理效率是可能的。3土建設計3.1 建筑設計略。3.2 結構設計略。4 電氣、儀表雨水處理工程電氣為三級負荷，擬直接從廠區(qū)變電室引380V電源至本工程。動力設備保護按廠內現有系統(tǒng)，接地電阻10。電控室設配電屏一

26、面，水泵、壓濾機在控制室控制，并結合現場控制。本工程用電負荷見表4-1：表4-1用電負荷序號設備名稱裝機容量（kW）數量工作參數日工作時間（hr）日用電量（kWh）備注1電動閥門2.21112.22雨水提升泵1.5211218一用一備3過濾水泵4211248一用一備4二氧化氯發(fā)生器1211212一用一備5變頻雜用泵3211236一用一備合計11.79116.2由上表可知，本工程總裝機容量21.2kW，實際運行容量11.7kW。實際用電容量為116.2×0.7587.12kWh/d，其中0.75為功率因數。5 給排水略。6 勞動定員本工程勞動定員1人，兼職作為雨水回用工程現場的控制及管

27、理等。7投資估算設備及總投資估算見表7-1。表7-1 投資估算(萬元)序號名 稱規(guī) 格數量單價總價備注（萬元）（萬元）一土建m3雨水棄流井3.0×.0×.5m37.50.051.875鋼砼1調節(jié)池10.0×16.0×4.5m7200.0536.00鋼砼2水池防腐3940.013.94環(huán)氧樹脂土建費小計41.82二設備1格柵B=5mm10.200.20鑄鐵2毛發(fā)聚集器0.200.803雨水提升泵Q=30.0m3/h，H=10.0m20.1.60一用一備4電動閥門Dn80012.62.605濁度儀876513.43.40液位感應器BL-430.200.60不

28、銹鋼9過濾水泵Q=30.0m3/h，H=20.0m20.901.80一用一備10砂濾罐Q=35.0m3/h11.501.5013二氧化氯發(fā)生器130g/h121.5017.50德國15活性炭過濾罐Q=35.0m3/h14.504.50鋼防腐16自動加藥系統(tǒng)BT4A-10051.504.50非標、成套17Ph、ORP監(jiān)控儀PH自動調節(jié)、水處理藥劑、催化劑自動加入等2.505.00非標、成套19管閥件15.005.0020電氣控制柜含PLC及編程等13.003.00非標、成套設備費小計 52.00三直接費合計93.82四其他費用1設計費直接費×%5%4.692調試費設備費×%2%1.044設備安裝費設備費×5%5%2.605管理費直接費×3%3%2.796稅金工程總價×3.69%3.46小計14.58五工程總費用108.40說明：本方案未包含道路、綠化及特殊的基坑維護費用。8 運行成本8.1雨水處理運行費用雨水處理運行費用主要包括電費、人工費及藥劑費，各項取費分別為：1、電費由表4-1用電容量統(tǒng)計可知，本工程實際電耗為87.2kW