雨水回收利用系统

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1、雨水回收利用系统设计
  雨水回收利用系统的重点在于雨水的顺利排除和可利用雨水的水质保障。
  1.1 系统设计要求
  安全方面:雨水利用系统首先要保证建筑的排水安全,这就要求雨水弃流装置能稳定运行,不结淤、不堵塞。
  绿色保障:雨水收集是一个系统的工程,每一个步骤的衔接是密不可分的。雨水净化处理设施建好后,处理能力即被限定在一定范围内,这就要求进入雨水净化处理系统的雨水水质相对稳定。为了达到这一要求,雨水弃流装置应对雨水的水质具有一定的控制作用,即通过在线监测仪器,在水质达到一定水平后才由弃流转为收集,保障净化处理后的出水水质,系统消毒及水质保持均采用绿色物理法处理。
  经济节约:雨水利用系统的设计应便于运行管理并尽可能节约投资及运行费用,优先采用高效低耗设备,使投资规模与收益相符合。
  1.2 设计原则和方法
  以系统集成和项目工况,从绿色、环保、节能为出发点,针对雨水收集、储存、净化处理、回用各个方面,以保障建筑排水安全和回用水质为目标展开全方位设计,结合专业技术、高效低耗设备,配合完善的自控系统,实现雨水控制和利用系统的安全稳定运行,同时尽可能降低系统投资和运行费用。
  2、施工技术与优势
  2.1 雨水综合利用技术――雨水收集自动分流站
  雨水综合利用的核心问题是如何弃流掉初期严重污染的水质,同时根据蓄水装置的大小,适时收集、过滤干净的雨水。雨水收集自动分流站的发明,全面地解决了雨水弃流、初期过滤、自动控制雨量监测、雨频监测、智能调控等一系列问题,集多项功能于一体,从根本上解决了目前市场上采用电动阀弃流器、弃流井、人工弃流装置等设备的重大问题――流量、口径小、易堵塞、过滤精度低;改变了传统方法中的分流井、弃流井、初过滤井等多个井点、分段式初处理方式,节省基础投资,占地少,一体智能化管理;结合后期的用水水质、用水量、工程工况及相关要求,合理、高效、经济的综合设计、施工、运行、管理和服务本系统。
  2.2 系统技术优势
  (1)采用初期雨水排空弃流方式,无初期雨水积留,避免了二次污染;
  (2)通过控制蓄水池进水水质,保证后续处理系统在设计水质安全范围内运行;
  (3)经济、集成式设备,减少了安全分流井、初期雨水过滤井的投资;
  (4)独特的安全分流、溢流设计,保证系统安全运行,保证排水安全;
  (5)雨水系统采用集成PLC可编程控制,实现智能一体化运行;
  (6)物理式水处理技术,节能减排,绿色无污染,无化学污染物排放,后期管理费用低;
  (7)利用集成式控制,将各设备的运行高效结合,对水量、水位及运行时间进行智能切换控制,达到最佳节能效果;
  (8)根据汇流面积,采用降雨雨量、雨水水质、雨水频率控制弃流,根据储水水位控制收集时间;
  (9)结合用水水质、水量、工况及相关要求,合理、高效、经济的发挥设计施工、运行、管理优势,服务本系统。
  3、雨水深化设计
  3.1 雨水综合利用系统分析
  ①雨水量概况分析;②中水回用需水量平衡分析计算;③蓄水沉淀池的计算;④雨水处理能力设计;⑤清水池设计计算。
  3.2 雨水综合利用系统系统工艺流程分析
  3.3 雨水弃流处理系统
  3.3.1 雨水弃流处理系统设计
  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,当无资料时,屋面雨水弃流可采用2~3mm径流厚度;连续降雨期径流水质较好,可适当减少弃流量。屋面雨水收集系统的弃流装置宜采用自动控制弃流装置,同时保证安全排水、洪峰安全分流要求。
  雨水弃流可采用雨水收集自动分流站经弃流、过滤后汇集到雨水收集池。参考设计图纸,可将雨水管汇集至干管后进行弃流,进水管径与分流管径按实际配水管径定制口径;考虑到后续蓄水池的容积,并且考虑到雨水值的不确定性和收集最大化,选择弃流器管径,同时为保证系统排水安全,在雨水收集自动分流站设置分流口。
  3.3.2 雨水处理设备选用介绍
  雨水收集自分流站:集多项功能一体化设计,多腔体多流道设计,弃流、分流、旋流除砂和过滤同体实现,内置安全溢流口,保障系统排水安全;与系统同步控制,可地面也可地埋式安装,无须人工控制,完全由内置PLC控制程序根据测试数据调整弃流时间和流量,并可对降雨的水质、频次、雨量等进行记忆处理,强化对弃流量的掌控,防暴雨倒灌、不堵塞、不结淤,实现了设备稳定、智能化全自动运行,简化管理、维护,更成功解决了传统技术中“分流井、截流井”的初期雨水积留形成的二次污染问题,以及需人工清理结淤和沉留物的问题。
  屋面排水系统排出的雨水经排水管网,进入分流站,旋流经过旋流除砂固液分离区,再流经过位于进水腔的过滤网,较大悬浮物和杂质被拦截过滤,保证后续管道和设备无堵塞,水质达到初期处理效果。根据采集的降雨雨型、降雨频次、降雨量、雨量记录、水质、储水池水位控制、暴雨倒灌等信号自动控制排污弃流单元和收集执行单元,将初期水质较差的雨水和暴雨期多余的雨水直排至市政雨水管进行弃流,水质较好的雨水通过设备旁侧的回用管道流入蓄水池;设备采用弃流排污清空的方式,解决了传统处理技术中的积留初期雨水的二次污染问题;当雨水超过蓄水池水位时,系统自动分流。    雨水收集处理站:采用旋流、逆向流的复合流原理,不问断对雨水进行固液分离、过滤。多流道多腔体设计,其结构顺畅、工艺完善,从根本上克服了过滤器的前期过滤堵塞问题及反洗结淤的弊病,保证在降雨过程中,无人操作状态下,雨水不堵塞、不结淤、过滤顺畅,无二次污染,无需人工清理。设备过滤精度为1mm,采用直流腔连接溢流设计,保证排水安全。
  3.4 蓄水池功能设计
  雨水经初期弃流后进入蓄水池,蓄水池兼具沉淀功能,进水和出水都需要避免扰动沉积物,以免影响后续处理流程。进水可采取淹没式进水,且进水口斜向上或水平,在进水口设置消能散流槽,具有消能散流的作用,防止激起池底沉积物。此外,集水池设有排泥装置,以免过量沉淀。蓄水池设置超高、高、低水位控制,与雨水收集自动分流系统及处理系统联动,防止水位倒灌及无水运行,并实现全自动控制。雨水蓄水池水位控制与清水池水位及处理系统联控制动,优先收集、处理使用雨水。在蓄水池高位设置溢流口,防止收集雨水漫出蓄水池。
  4、雨水深度处理系统
  4.1 水质标准
  4.2 雨水处理工艺
  雨水处理工艺可采用重力沉淀+过滤的方式,并对处理后的雨水采用消毒,以满足补充景观水的使用要求。该工艺成熟稳定,污染物去除率可达到85%以上,且运行操作简单,完全自动化控制,降低劳动强度。具体流程如图。
  4.3 雨水混凝过程
  混凝过程利用混凝剂对悬浮物质的聚合作用,将水中的污染物质聚集起来后形成较大直径的絮状物质,通过过滤装置将其从水中分离出来。混凝剂可采用聚合氯化铝(PAC),聚合效果较为明显,混凝剂与雨水混合后进入反应器,药剂与污染物反应生成较大絮凝体,经过滤器滤除。
  投加装置的作用是向处理水中定量投加混凝剂。装置由储药罐、搅拌机和计量泵共同组成,储药罐储存药液,搅拌机用于储药罐内药液的搅拌,使药剂均匀分布不形成沉淀,计量泵用于药液的定量投加。
  管式混合器用于水处理混凝过程中的反应阶段,其作用是促使水中的胶体颗粒发生碰撞,吸附并逐渐结成一定大小的矾花。本项目的反应器位于加压泵之后,加压泵将混有药剂的雨水提升至反应器,采用下进上出的运行方式,使水和混凝剂充分混合和反应,形成较大的絮体。
  混凝剂主要成分为(PAC)聚合滤化铝,一般投加浓度为10%,调试时根据来水水质确定实际投加量,计量泵自动投加。
  4.4 雨水消毒处理
  系统处理后的回用水主要进行紫外线消毒,避免加氯消毒对植物和管网造成的影响,同时减少了药剂储存堆放对环境的影响,较化学加药绿色环保。同时为保证满足余氯要求,配一台加药设备。这样以物理为主,化学为辅的消毒方式,大大降低了运营成本和污染,对节能省耗有着积极作用。
  4.5 雨水多级过滤处理
  多级过滤器:是去除水中的悬浮物,使水质进一步净化,水进入过滤器中由上到下、由小到大的不同精度过滤层后,将水中的细小颗粒、胶体和有机物质截留下来,使水得到进一步的澄清和净化,除低水的浊度。根据设备进出水的压差和过滤时间来确定设备反冲洗时机,设备分级分段过滤,出水质稳定,利用设备进出水口的阀门闭合切换来对设备内部介质进行反冲洗,将沉积在介质上的杂质冲洗干净后,该设备旋即就进入了一个新的过滤周期。该设备性能稳定实用,内喷涂环氧树脂防腐处理。
  4.6 水泵远用
  雨水蓄水系统的设备要兼顾实用性和节能环保的特点。水泵不仅要考虑水流体的供应输送,还应考虑对系统影响,水泵的选型需对水泵针对性提出要求,增加对漏油、漏水、过载的安全监控措施,保证安全高效运行的同时,避免对水系统污染。
  4.7 水质保持控制
  为了保持水处理回用的清水箱中的雨水水质安全卫生和满足系统使用要求,必需控制保持水质的稳定,这就要针对雨水贮存与运行过程中的特点,对清水箱进行水质保持设计,可采用储水自洁消毒器,控制水质及防止变质恶化产生异味等。
  5、结束语
  城市雨水回收利用系统不仅可以解决部分城市的水资源短缺问题,也为水资源的长期可持续发展提供了一个有效途径。随着全国人民环保意识的增强,城市雨水回收利用系统会逐步发展起来。

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