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雨水回收利用不僅有利于減少暴雨徑流量,消減雨季防洪壓力,而且對提高水資源利用率,緩解城市供水壓力有著顯著作用。本文以節約水資源、減少雨水污染為出發點,介紹了某市醫院的雨水回收利用設計,以期緩解該市用水量的供求矛盾,以供類似項目參考。
一、工程概況
某市醫院項目為醫療建筑,所在地屬于暖溫帶半濕潤季風氣候,氣候溫和,雨量適中。醫院總建筑面積約為20萬m2,主要建筑由1棟高層住院樓、2棟多層的醫技樓和門診樓組成。本項目綠化面積較大,設有大型公共綠化廣場,人工景觀水體以及大面積透水裝鋪地面,為了節約用水,保護生態環境,項目采用了雨水回收的技術措施,以合理的投資運營造優美舒適的環境,實現綠色建筑的可持續發展。
二、雨水回收利用系統設計
2.1雨水回收的范圍與用途
本項目主要收集屋面雨水和局部路面雨水,經初期棄流后水質較好的雨水匯入收集池,再經一體化設備處理后補給供園區內綠化澆灌、道路噴灑等生活雜用水。各部門匯水面面積詳見表1。
2.2雨水回收的系統設計
2.2.1工藝流程
屋面雨水經過雨水斗收集后匯入盲管,再經雨水收集管道與地面雨水一起收集至上游雨水井,通過初期棄流后,收集于場地東北角的PP模塊雨水收集池。在此過程中棄流或超出設計流量的雨水則直接入下游雨水井,外排進入市政雨水管網。當雨水回用時,收集池內的雨水通過提升泵至雨水處理設備間進行過濾、消毒、達到處理后水質及雜用水質標準的雨水接入回用管,用于綠化澆曬、道路沖洗、車庫沖洗及景觀補水,當雨水收集池水量不足時,采用市政水源補給。系統工藝流程圖詳見圖1.
2.2.2棄流設計
降雨初期雨水溶解了空氣中的大量酸性氣體,降落地面后又由于沖刷屋面、路面等,使得前期雨水中污染物較多,為了回收更好水質的雨水,同時減少水處理成本,通常采用初期雨水棄流裝置。本項目初期雨水棄流流量選擇4mm,棄流系統采用重力棄流裝置。該裝置分為兩個井,第 一個井為節流溢流井,對雨水起到攔截收集、溢流分流的作用,并且井內安裝了截污裝置,用于攔截降雨過程中的樹葉、紙屑等大直徑雜質。第二個井為棄流井,主要用于棄流初期降雨中的泥沙。本項目上游雨水井中的雨水通過DN300進水管進入溢流井和棄流井,一部分雨水通過DN65排水管棄流,而多余的雨水直接從溢流井的DN300排至下游雨水井中,再接市政雨水管。
2.2.3雨水儲蓄與處理系統
本工程雨水收集池位于場地東北角,雨水收集池采用PP模塊組合水池。PP模塊水池外側包裹防水包裹物,整個水池呈現封閉環境中,內部盛裝雨水與外部環境隔絕。另外,在PP模塊雨水收集池鋼筋混凝土地板中心線上設置一條排泥溝槽,用于對底部的泥沙進行收集匯流,并通過排泥系統向外排泥,從而有效防止PP模塊蓄水池因長期積泥導致雨水水質變差而影響蓄水效果。
當通過棄流后剩下的雨水由DN300雨水管進入PP模塊蓄水池,水位達到定液位時,水泵開啟提升至成品設備間進行過濾處理。反之,水泵則自動關閉。設備間過濾系統采用全自動刷式過濾器,分別通過過濾工程和反洗過程來實現雨水處理。本工程雨水經過處理后,達到《城市污水再生利用城市雜用水水質》(GB/T18920-2002)要求,其出水水質主要參數見表2。本工程雨水溢流棄流、雨水儲蓄及處理系統示意見圖2。
三、水量平衡計算
3.1用水量分析
根據《建筑設計給水排水設計規范》(GB50015-2003)用水定額和《民用建筑節水設計標準》(GB50555-2010),確定本工程設計總用水量為416560m3/a,包括醫療建筑生活用水量368628m3/a,生活雜用水量17076m3/a(詳見表3)和未預見用水量30856m3/a。
3.2雨水回收量
根據《民用建筑節水設計標準》(GB50555-2010)中,5.2.4條和《綠色建筑評價標準》(GB/T50378-2014)中6.2.10條規定,可按式(1)、式(2)分別計算可收集雨水量及非傳統水源利用率:
由表3可知,經雨水處理系統后補給區內可用雨水回用水量為17076m3/a,其中綠化澆灌14840m3/a,廣場道路沖洗用水900m3/a,車庫沖洗1200m3/a,景觀補水136m3/a。
根據式(2),本項目非傳統水源利用率計算結果見表4。
3.3蓄水池容積計算
由于實際降雨量的時間分布有很大不確定性,連續無雨或連續降雨的設計天數難以確定。根據《雨水綜合利用》(10SS705),雨水利用設施的容積一般按Z 大雨水日回用水量的3天計算。由表3可知,本項目雨水回用量為195m3/d,故位于本工程場地東北角的雨水集池大小為585m3。
四、環境效益分析
雨水作為一種可回收利用的天然資源應用于工程項目中,不僅大大減少了自來水的使用量,節約了水資源,并且對發展循環經濟和改善區域內生態環境也有著顯著作用。雨水的回收利用可以有效減少雨澇,緩解城市外排系統的壓力,并且直接減少了雨水徑流所攜帶的污染物,從而從面源上控制城市水體的污染,對改善城市水環境具有巨大的影響。
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