給排水工程師關于城市雨水處理技術
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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,雨水徑流量也隨之增加,由于降水淋洗大氣污染物及其對地表污染物的沖刷,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備、自動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
1.1城市雨水用途與對水質的要求
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、構造水景觀等),地下水回灌等。不同的回用用途應滿足相應的水質標準,針對雨水的特點,也有其特殊的使用要求。
沖洗廁所對雨水水質要求:從使用價值觀點看,沖洗廁所的雨水只要看上去干凈,無不良氣味即能滿足使用要求。雨水中的重金屬和鹽類沖廁使用影響關系不大。
灌溉用雨水水質要求:目前對觀賞植物澆灌用水無特殊水質要求,對于農(nóng)作物澆灌用水水質應防止芳香烴類物質及重金屬物質在植物中聚積,通過生物鏈進入人體,而城市綠化使用雨水應是較佳選擇??傮w來說,沖廁、洗衣、洗車、灌溉等市政與生活雜用應符合《生活雜用水水質標準》(CJ25.1-89)。回用于景觀用水水質應符合《景觀娛樂用水水質標準》(GB12941-91)。食用作物、蔬菜澆灌用水還應符合《農(nóng)田灌溉水質標準》(GB5084-85)要求。雨水用于空調系統(tǒng)冷卻水、采暖系統(tǒng)補水等其他用途時,其水質應達到《空調用水及冷卻水水質標準》(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主要舉措。由于初期雨水污染程度高,處理難度大,因此對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,包括細小的或溶解性污染物,因此是一種有效的水質控制技術。初雨棄流裝置有多種設計型式,可以根據(jù)流量或初期雨水排除水量來設計控制裝置。
(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,即將設計的集雨面的初期徑流量優(yōu)先排入相應容積的需水空間內,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)澆或預制,可設計為在線或旁通方式,所截留的初期雨水在降雨結束后或者由水泵排入污水管道,或者逐漸滲入周圍的土壤。相應的雨水棄除設施如圖1所示。該方法設計根據(jù)雨水徑流的沖刷規(guī)律合理確定棄流水量。優(yōu)點是簡單有效,可以準確地按設計要求控制初期雨水量,效果好。主要缺點是當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埋設連接下游雨水井和下游污水井的2根連通管,在2個連通管入口處設置簡易手動閘閥或自動閘閥進行切換??梢愿鶕?jù)流量或水質來設計切換方式,人工或自動調節(jié)棄流量。這種方法最大的問題是對隨機降雨操作控制比較困難。當棄流管與污水管直接連接時,應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)出初期水質差而流量小的特點,可以考慮將初期雨水棄流管設計為分支小管,初期水質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入雨水收集系統(tǒng)。該法的特點是自動棄流,可以減少切換帶來的運行和操作的不便,但棄流量難以合理控制,尤其是在降雨強度較小而降雨量很大時可能會使棄流量加大,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。
(3)旋流分離式初雨棄流設備。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。降雨初期當篩網(wǎng)表面干燥時,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,水在濕潤的篩網(wǎng)表面上的張力作用將大大減少,中后期雨水就會穿過篩網(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其進行處理,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)可以按時間控制初期雨水棄流量;初期雨水來臨時,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)自動翻板式初雨分離器。該裝置的工作原理是利用自動翻轉的翻板進行棄流。沒有雨水時,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,翻板依靠重力會自動反轉,雨水沿翻板經(jīng)過雨水收集管進入蓄水池。當停止降雨一定時間后翻板依靠重力作用自動恢復原位,等待下一次降雨。翻板的翻轉時間和停雨后自動復位時間可根據(jù)具體情況在安裝時調節(jié)。
該裝置主要安裝在雨落管上,無需建設土建棄流池,可以靈活地將初雨分離出去,整個過程自動完成。通過使用該裝置可以有效地控制每場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,保證整個系統(tǒng)安全而高效地運行。
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