雨水回用工程设计方案t

1、武汉市工程科学技术研究院科技园雨水利用工程设计方案南建筑设计院2007年7月1总论1.1 概述联合国早在1977年2月就向全世界发出警告“水不久将成为一个重要的全球性 危机”。如今，全世界面临水资源危机，产生的原因主要包括用水量急剧增加、水污 染、水资源开发不合理、浪费严重等几个方面。随着社会的迅速发展和文明的不断进 步，特别是人口的急剧增加，人类对水的依赖程度越来越高，世界用水量急剧增加。我国是一个水资源短缺的国家，人均水资源量约为 2200 m3,约为世界平均水平 的四分之一。而且,我国用水浪费严重，水资源利用效率较低。目前，我国农业用水利用 率仅为40%50%,灌溉用水有效利用系数只有0

2、.4左右。工业方面，工业用水重复利j I ,用率低，仅为20%40%,单位产品用水定额高。城市生活用水方面，供水管网和卫生 丁 J t ri I.，设备的漏水是形成浪费的主要原因，我国城市供水管网的漏水量约占全部供水量的10%左右。止匕外，我国产业结构不合理，高耗水量行业发展集中，生产管理水平低，生产用 水浪费严重；人们思想认识模糊，缺乏危机感，节水意识差，城市生活用水、家庭用水 浪费现象普遍；缺少全局控制，违反生态规律发展，出现掠夺式开发、浪费式利用、混 乱式管理；水的重复利用率低，相关法律、制度不健全，都是我国水资源危机出现的原 因。雨水回用，是解决城市水资源危机的重要途径，也是协调城市水

3、资源与水环境的 根本出路，既能减小对地下水的开采，又能给我们带来一定的经济效益。由于“水危机”的困扰，许多国家和地区积极着手巩固和加强节水意识以及研 究城市雨水回用工作。由于近年来武汉市城市化进程不断加快，不透水面积增加，大 量的雨水资源被弃流排放。如果能将流失的雨水进行利用，实现城市雨水资源化，不 但能够节约有限的水资源，缓解暴雨期间城市排水系统的负荷，还能改善城市水环境 和水循环，收到良好的经济效益和社会效益。城市雨水资源化是指通过工程技术措施 收集、储存并利用雨水，同时通过雨水的渗透、回灌、补充地下水及地面水源，维持 并改善城市的水循环系统。就目前武汉市的实际情况而言，实现城市雨水资源化

4、的一 条直接可行的途径是对小区、工业园区、办公区雨水进行回用，经处理后的雨水可用 于浇灌、洗车等。尤其对新建建筑，设计雨水回用设施是一条节约水资源的有效途径1.2 项目慨况武汉市工程科学技术研究院科技园位于武汉科技新城流芳簇团，面临光谷大道， 北面为建设中的交委物流中心，东面及南面为建设中的中原电子工业园。规划用地面积约169553吊，其中代征道路用地约23630品。规划净用地面积145922 m0其中 建筑占地面积35831m,道路广场面积40325m,水体面积5230m,绿地面积60065m, 科技园容积率为0.9，建筑密度24.5%，停车位240辆，绿地率44.7%。本项目共分3期，其中

5、1期工程设计已经完成。设计雨水回用主要用于冲洗道路、绿化、 洗车等3个方面。1.3 设计依据1、 室外排水设计规范(GB50014-2006)；2、 建筑与小区雨水利用工程技术规范( GB50400-2006) ；3、 建筑给水排水设计规范( GB50015-2003) ；4、 建筑中水设计规范( GB50336-2002) ；5、 生活杂用水水质标准( GB/T18920-2002) ；6、 回 用 水 标 准 符 合 国 家 城 市 污 水 再 生 利 用 景 观 环 境 用 水 水 质 ( GB/T18921-2002) ；7、建设方提供的有关生活污水水质、水量、布局、工程图纸等基础资料

6、；8、其他相关标准及规范。7、 4 设计原则1、雨水处理回用工程以投资省，运转费用低，占地面积小为原则。2、处理系统先进，设备运行稳定可靠，维护简单、操作方便。3、雨水处理系统不产生二次污染源污染环境。4、控制管理按处理工艺过程要求尽量考虑自控，降低运行操作的劳动强度，使雨水处理站运行可靠、维护方便，提高雨水处理站运行管理水平。2 工艺设计2.1 雨水水质分析科技园区拟采用地面及屋顶雨水径流作为水源，由于径流的形成包括降水过程、蓄渗过程、坡地漫流和集流4个基本过程，在形成径流的过程中，雨水径流将冲刷屋面、路面、草地以及其他裸露的地面等，因此形成地面径流的水质要受到降水水质、屋面水质、植物叶面沉

7、积物、地面污染物等影响。根据相关文献，地面雨水径流的水质变化范围比较大，COD为2801250 mg/L, BOD5为50210 mg/L, SSJ 1045 2288 mg/Lo为此，在进行园区雨水管线设计时，每隔50 m均设置了沉砂井，雨水经 过沉砂井初期沉淀之后，雨水径流的水质比较稳定，从其他已建项目沉砂池的雨水管下游进行取样分析，结果表明污染物质含量很低。参考同类型的工程经验可知，该雨水经适当处理后，完全可以达到中水回用的水质标准。2.2 雨水回收系统说明、屋面雨水说明屋面雨水雨水斗雨水立管雨水检查井雨水弃流井雨水调节池、园区地面雨水说明地面雨水地面与水沟或雨水口雨水检查井雨水弃流井雨

8、水调节池屋面雨水、绿地雨水和道路场地雨水尽量先引入附过的低势绿地或、下渗净化。对超过绿地储存容量和下渗量而形成的地表降雨径流则利用边沟或雨水管道向雨水调节池汇集。2.3 雨水水量计算园区汇水面积包括道路、绿地、屋面面积，因汇集雨量较大，园区平均径流系数按 0.8计。则：、全年可用雨水资源总量为 1.269 X 145922X 0.8=1.4814 X 105川。、最大月均雨水资源量为 0.275 X 169553X 0.8=0.373 X 105m。、最小月均雨水资源量为 0.024 X 169553X 0.8=3255。2.4 需水量计算根据浇洒道路、绿化、洗车用水定额及相应面积计算用水量。

9、浇洒道路用水定额1. 5 L/(m d),绿化用水定额2 L/(m d),洗车用水定额300#/(辆天)， 则：、浇洒道路及场地需水量为 0.0015 X 40325X365=2.2 X 104布。、园区绿化需水量为0.002 X60065X 365=4.38 X 104m、洗车需水量为 0.3 X240X 365=2.628X10403、人工湖年蒸发量为5230X 1=52300、人工湖及绿地渗透系数为1.26 X 10-8m/s,贝U年均渗水量为 65295X 1.26 乂 3600X 24 X 365=25945由上述数据得知，园区年可利用雨水资源量为1.4814 X 105-5230-

10、25945=116965,。园区年需水总量为22000+43800+26280=91080m可见雨水水量完全可以满足总需水量的要求。2.5 设计水量水质及用水标准本项目最大雨水处理量约116965m3/365 d =320m 3/d,本工程设计时考虑到因有 调节池对水量的调节，后续设备的设计处理能力为26.0m3/ho雨水处理后全部回用于 绿化、浇洒道路场地和洗车等，雨水深度处理部分的处理能力为26.0m3/ho经取样和参考类似工程设计经验，确定设计水质见表2-1。表2-1设计进出水水质项目COD cr(mg/L)BOD 5(mg/L)SS(mg/L)NH3-N(mg/L)LAS(mg/L)原

11、水水质280125050 2101045 228820 3058设计水质350200220308出水水质<50<10<5<5<0.5雨水处理后用于景观环境用水，其水质应符合城市污水再生利用景观环境用水水质GB/T18921-2002的规定。雨水处理后用作城市杂用水，其水质应符合城 市污水再生利用 城市杂用水水质GB/T 18920-2002的规定。见表2-2。表2-2城市污水再生利用景观用水水质（GB/T18921 -2002 ） （mg/L）序 号项目观赏性景观环境用水娱乐性景观环境用水河道类湖泊类水景类河道类湖泊类 水景类1基本要求无漂浮物，无令人不愉快的嗅和

12、味2pH （无象）6.09.03五日生化需氧量 <10664悬浮物SS<20105浊度 （NTU）工5.06溶解氧>1.527总磷（以P计）<1.00.51.00.58总氮<15.0159氨氮（以N计）<5.0510色度（度）<30.03011石机<1.01.012余氯b>0.050.0513阴离子表向活性剂<0.50.514粪大肠菌群（个/L） &100002000500不得检出注1:对于需要通过管道输送再生水的非现场回用情况采用加氯消毒方式；而对于现场回用情况 不限制消毒方式。注2:若使用未经过除磷脱氮的再生水作为景观环境

13、用水，鼓励使用本标准的各方在回用地点积 极探索通过人工培养具有观赏价值水生植物的方法，使景观水体的氮磷满足表？ ？的要求，使再 生水中的水生植物有经济合理的出路。a表小对此项尢要求；b 接触头际不应低于 30min的余氯。对于非加氯消库方式无此项尢要求。2.6 工艺选择雨水回用处理一般包括预处理、 主处理及深度处理三个阶段。其中预处理阶段主 要有格栅和调节池两个处理单元，主要作用是去除污水中的固体杂质和均匀水质； 主 处理阶段是雨水回用处理的关键， 主要作用是去除污水的溶解性有机物； 深度处理阶 段主要以消毒处理为主，保证出水达到中水水标准。中水回用主处理技术主要包括生物法、 物化法及膜分离法

14、。其中生物处理法是利 用水中微生物的吸附、氧化分解污水中的有机物，包括好氧和厌氧微生物处理，一般 采用多种工艺相结合的办法；物理化学处理法以混凝沉淀（气浮）技术及活性炭吸附 相结合为基本方式，提高出水水质，但运行费用较高；膜处理技术一般采用超滤（微 滤）或反渗透膜处理，具优点是 SS去除率很高，占地面积少等优点。中水回用处理为达到最佳的处理效果，一般采用多种工艺相结合的办法。根据 国内外中水回用处理技术的发展状况，相关专家学者总结出国内外常用的典型工艺流 程，见表2-3。表2-3 中水回用处理典型处理流程序号处 理 流 程1格栅一调节池一混凝沉淀（气浮）一化学氧化一消毒2格栅一调节池一一级生化

15、处理一过滤一消毒3:格栅一调节池一一级生化处理一沉淀一二级生化处理一沉淀一过滤一消毒4格栅一调节池一絮凝沉淀（气浮）一过滤一活性炭一消毒5r格栅一调节池一一级生化处理一混凝沉淀一过滤一活性炭一消毒6格栅一调节池一一级生化处理一二级生化处理一混凝沉淀一过滤一消毒7:格栅一调节池一絮凝沉淀一膜处理一消毒8格栅一调节池一生化处理一膜处理一消毒表中第1、4和7是以物理化学处理为主的处理流程，处理方法主要有混凝沉淀 或气浮、化学氧化法（二氧化氯、臭氧、次氯酸钠、氯、碘化钾等）、活性炭吸附法。 具有流程简单、占地少、设备密闭性好、无臭味、易管理的特点。第 2、3、5和6 是以生化处理为主的处理流程。以优质

16、杂排水和杂排水为中水水源时，采用生化处理 的目的是去除水中的洗涤剂。过去常采用生物转盘法，因室内臭味问题一直未能解决， 所以成功实例不多，目前，多采用接触生物膜法。以生活排水为中水水源，采用二级 生化处理时，多采用A/O法和A2/O。第8为物化与生化处理相结合的处理流程。其 中，第7和8流程中含有滤膜装置，具有装置小型简单、可以间断运行和无污泥的特 点。随着中水回用处理技术的不断发展， 越来越多的新技术被广泛应用，其中以臭氧 氧化消毒技术及连续超滤技术表现得最为突出。 O3作为高效的无二次污染的氧化剂， 是常用氧化剂中氧化能力最强的（O3>ClO2>Cl2>NH2Cl）,其氧

17、化能力是氯的2倍， 杀菌能力是氯的数百倍，能够氧化分解水中的有机物，氧化去除无机还原物质，能极 迅速地杀灭水中的细菌、藻类、病原体等。由于雨水BOA CODS仅为0. 17左右，说明其可生化性差，所以一般不适于用 生物处理。参考国内外的工程实例，同时结合本园区的实际情况，选择以物理化学处理为主的处理流程，处理方法为絮凝沉淀、过滤、化学氧化法（二氧化氯、除藻剂等） 经过有机合理的组合，以期达到最佳的处理效果，满足回用要求。2.7 工艺流程根据处理的雨水水量、水质及处理要求，本方案采用物理化学处理的工艺思路,工艺流程如图2 -1所示。水处理药剂加入活性炭吸附液位计、浊度仪催化剂加入自动加药系统回用

18、清水池变频雨水杂用泵雨水回用图2-1中水回用处理工艺流程图2.8 流程说明2.8.1 雨水汇集地面雨水和屋面雨水径流通过雨水管道汇流在雨水调节池中收集均质，调节池前端设置初期雨水弃流井，弃流井内设置格栅和电动阀门，通过水位控制器和浊度仪来 控制电动阀门达到初期雨水弃流。2.8.2 毛发过滤器本工程毛发聚集器设于污水泵吸水管上，毛发聚集器要求如下：1、过滤网的有效过水面积等于连接管截面面积的2.5倍；2、过滤网的孔径为3mm。2.8.3 过滤系统生化出水首先经过砂滤罐，罐内置石英砂。该装置主要用于去除出水中较细小的 固体颗粒和其它悬浮在水中的微小杂质。本工艺采用新型的高效滤料，此滤料由多种 介质

19、混合加工而成，具有强度高、过滤流速高、反冲洗方便和效果稳定可靠等特点， 从而使其对进水的过滤净化功能大大增强，提高了出水的水质状况。2.8.4 氧化消毒系统经过砂滤的废水进入高级催化氧化系统，二氧化氯由二氧化氯发生器产生，反应 过程加入催化剂二氧化氯，高级氧化过程几乎去除掉污水中所有细菌及有机物等，确 保出水符合回用水标准。2.8.5 活性炭吸附系统吸附法常用来去除水中的有机物、胶体物质、微生物等。而活性炭是目前水处理 中最为常用的吸附剂，其处理效果好、占地面积小、管理方便、又可再生。同时，对 某些金属及其化合物也有很强的吸附能力。本装置并非单纯的采用活性炭吸附， 而是将活性炭进行了一种特殊处

20、理，加大了活性炭的吸附容量，从而加强了活性炭的吸附 效果，使出水水质更加提高。活性炭吸附出水在回用水池中收集待用。供水采用变频泵组。2.9 主要构筑物、设备尺寸及设计参数2.9.1 调节池用于排出雨水的收集均质，设计停留时间48小时。平面尺寸10.0mM6.0m,有效 水深4.0m,总深4.5m,有效容积640m3。内设穿孔曝气管，用于废水的气力搅拌，池 底设置集水井，配置潜水式排污泵两台，Q=30.0m3/h, H=10.0m, 一用一备，用于废水的提升。2.9.2 过滤水泵过滤水泵用于将调节池内的雨水送入过滤砂缸内，过滤砂缸的反冲洗压力达到2 kg/cm,过滤水泵采用单极离心式水泵，水泵流

21、量为Q=30.0m3/h, H=20.0m。水泵前面 设置毛发过滤器，对调节池水进行粗过滤。毛发过滤器采用蓝式过滤器。2.9.3 过滤砂缸过滤砂缸用于雨水精过滤，通过石英砂滤料进行精细过滤，过滤精度达到5小。过滤砂缸采用玻璃纤维缠绕，配置5通道多路阀，可以实现过滤、循环、反冲洗、排 污等功能。过滤砂缸过滤流量 Q=35.0m3/h,过滤速度V=20m/h,过滤面积S=1.4 m2 2.9.4 二氧化氯发生器及自动加药系统采用德国二氧化氯自动投加系统，杀灭水中细菌，保证游泳者的卫生安全，自 动投加，控制游离子氯在700左右；二氧化氯的毒副作用极底，是当今水处理消毒的 主流，在水中对有机物氧化降解

22、时不会产生氯化产物。二氧化氯投加量按3mg/L计算，二氧化氯产生量为90g/h。自动投药系统采用专用的 PH控制监控系统和二氧化 氯控制监控系统，该检测控制系统具有自动监测水质，自动报警功能，可根据探头检 测的参数自动控制投药量，保证水质的稳定。2.9.5 活性炭吸附罐过滤器按国标（GB）及英国标准（BS）加工。罐体的材料选用不锈钢，采 用焊接结构，所有封头采用碟形封头，滤咀板的材料选用不锈钢。入口与出口 的接管选用不锈钢无缝钢管，用法兰连接。人孔材料选用不锈钢，带人孔盖（具 体位置根据要求决定）。过滤介质排放孔选用 ABS滤嘴，带法兰盖板（具体位 置根据要求决定）。设计流量为35 m3/h0

23、垫底砂层150mm厚粗砂颗粒尺寸为0.9 1.9mm；活 性碳面层700mm,颗粒尺寸为0.5 0.8mm。其它包括不锈钢自动排气阀及压力 表。2.9.6 回用清水池清水池用于处理后雨水的储存待用，设计为6小时杂用水量，清水池有效容积为130 m3,机房内设置变频泵组，水泵流量为Q=20.0m3/h, H=28.0m二用一备2.9.7 综合机房综合机房设于地下室，内设风机房、电控室及设备室等。机房面积约需40 m22.10 主要设备主要设备见表2-4。表2-4 主要设备表序号名 称型号规格主要技术参数性能参数数量备注1格栅B=38mm12液位感应器B L - 0 4r 3不锈钢3浊度仪8765

24、14电动阀门DN80015毛发聚集器16废水提升泵Q=3 0.0m3/h, H=10.0m2潜水式7过滤水泵Q=3 0 .0m3/h, H=18.0m2离心式8污泥回流泵Q=3.0m 3/h, H=10.0m2潜水式9砂滤罐 1.4 1.6mP处理能力Q=35m3/h2玻璃纤维 110二氧化氯发生器CDVB120130g/h112自动加药系统包含以下1非标、成套药箱PT200L3加药计量泵BT4a-1005酸碱、水处理药剂、催化剂等3PH计3-2716 (8750)213活性炭吸附罐0.8 2.5m处理能力Q=30.0m3/h1不锈钢14变频杂用泉Q=20.0m3/h, H=28.0m15电气

25、控制柜含PLC,控制编程等1非标、成套2.11 预期处理效果预期处理效果见表2-5。表2-5预期处理效果序 号雨水名称水量CODBODSSPHt/dmg/Lmg/Lmg/L1原水653502002206.09.02厌氧+兼氧出水65250150/3好氧出水65120120/4混凝砂滤+CMF出水65801510/5氧化消毒出水6530105/6活性炭吸附652055/7回用标准/501056.09.0根据对相关雨水回用的试验研究及工程实践， 各处理单元要达到上述预期的处理 效率是可能的。3 土建设计3.9 建筑设计略。3.10 结构设计略。4电气、仪表雨水处理工程电气为三级负荷，拟直接从厂区变

26、电室引 380V电源至本工程。动 力设备保护按厂内现有系统，接地电阻 <10Q电控室设配电屏一面，水泵、压滤机在 控制室控制，并结合现场控制。本工程用电负荷见表4-1:表4-1 用电负荷序设备名称装机容量数量工作日工作时日用电量备注号(kW参数间（hr）(kWh1电动阀门2.21112.22雨水提升泵1.5211218一用一备3过滤水泵4211248.一用一备4二氧化氯发生器1211212一用一备5变频杂用泉3211236.一用一备合计11.79116.2由上表可知，本工程总装机容量21.2kW,实际运行容量11.7kW。实际用电容量为 116.2 0.75= 87.12kWh/d,其中

27、 0.75为功率因数。5给排水6劳动定员本工程劳动定员1人，兼职作为雨水回用工程现场的控制及管理等。7投资估算设备及总投资估算见表7-1表7-1投资估算（万元）序号名称规格数量单价总价备注（万元）（万元）一土建m3雨水弃流井3.0 %.0 X .5m37.50.051.875钢碎1调节池10.0 16.0 4.5m7200.0536.00钢碎2水池防腐3940.013.94环氧树脂土建费小计41.82一设备1格栅B=5mm10.200.20铸铁2毛发聚集器40.200.803雨水提升泵Q=30.0m3/h, H=10.0m20.81.60一用一备4电动阀门Dn80012.62.605浊度仪87

28、6513.43.40液位感应器BL-430.200.60不锈钢9过滤水泵Q=30.0m3/h, H=20.0m20.901.80一用一备10砂滤罐Q=35.0m3/h11.501.5013二氧化氯发生 器130g/h121.5017.50德国15活性炭过滤罐Q=35.0m3/h14.504.50钢防腐16自动加药系统BT4A-100531.504.50非标、成套17Ph、ORP监控 仪PH自动调节、水处理药 剂、催化剂自动加入等22.505.00非标、成套19管阀件15.005.0020电气控制柜含PLC及编程等13.003.00非标、成套设备费小计52.00三直接费合计93.82四其他费用1设计费直接费X3 %5%4.692调试费设备费X2 %2%1.044设备安装费设备费X5%5%2.605管理费直接费不3%2.796税金工程总价X3.69%3.46小计14.58五工程总费用108.40说明：本方案未包含道路、绿化及特殊的基坑维护费用8运行成本8.1 雨水处理运行费用雨水处理运行费用主要包括电费、人工费及药剂费，各项取费分别为：1、电费由表4-1用电容量统计可知，本工程实际电耗为 87.2kWh/d ,折算成单位雨水的 电耗为0.35kWh/m3雨水。按电价0.70元/kWh计，则电费为0.35kWh/m3