城市雨水污染控制技术探讨

城市雨水污染控制技术探讨摘要：雨水是城城市的一种重重要的水资源源，在借鉴国国内外的城市市雨水利用研研究成果基础础上，探讨了了我国城市利利用雨水，控控制雨水污染染的措施。关键词：溢流雨雨水水污染控控制雨水径流调蓄渗透水处理工艺艺ResearcchonUrbannrainnwaterrpolllutionnconttrolAbstracct:Raainwatterissconssidereedanimporrtantwaterrresoource,,andthemmeasurrementtsofitsaappliccationnandcontrrolinnthecitieesofourccountrrywassdisccusseddintthisppaperonthhebassisoffusinngtheedomeesticandiinternnationnalreesearcchachhievemmentsinraainwatterussagefforreeferennce.Keywordds:CSSOs,rainwwaterpolluutioncontrrol,runofff,rrainwaaterrregulaate,infilltratiion,rrainwaaterttreatmmentpprocesss雨水是一种可以以利用的水资资源，在用水水日趋紧张的的今天已越来来越受到人们们的关注。如如果放任自流流，不仅会造造成环境水体体的污染，而而且造成水资资源的浪费。雨雨水经过处理理后[1-33]，可以用用于厕所冲洗洗、绿地和树树木浇灌、道道路清洁、车车辆冲洗、基基建施工、景景观水以及接接受其水质标标准的其他用用水。因此，自自从上个世纪纪80年代以来，美美日欧等发达达国家就已经经改变了把雨雨水直接排放放水体的做法法，进行了雨雨水资源化方方面的研究和和实践[4-6]。但是雨水水径流存在着着污染，必须须经过处理后后才能够资源源化利用。因因此，发达国国家的雨水径径流污染控制制经验，可以以为我们控制制城市雨水污污染提供参考考和借鉴。随随着缺水城市市越来越多的的出现，雨水水资源化并加加以利用将大大有前景。1雨水径流的的水质特征雨水不不同于一般的的生活污水，一一般溶解性的的COD浓度不高，SS浓度相对较较高，水质变变化大，水质质随着降雨呈呈现一定的规规律。雨水径径流的污染主主要集中在降降雨初期，在在降雨时，雨雨滴携带空气气中的污染物物质，降落到到地面，冲刷刷地表，进入入管道后冲刷刷管道内旱流流期间的沉积积污染物，污污染特别严重重[1]。随着降雨雨时间的延长长，雨水径流流污染程度下下降并逐渐趋趋于稳定[1]。有资料显显示，降雨初初期的雨水COD高达3000mmg/l左右，SS达到1000mmg/l左右[7]。同济大学学在上海市江江苏路合流制制泵站监测到到的数据显示示，在暴雨的的初期，雨水水径流的污染染十分严重，表1是2004年7月几次暴雨初期监测到的雨水径流污染物的浓度。表1上海市江江苏路泵站溢溢流雨水水质质Table1..wateerquaalityofCSSOsinnRoaddJianngsuPPumpinngStaationinshhanghaai日期浊度（NTUU）SSTP（mg/LL）COD(mg//LL）7.3254.811804.887207.8222.210104.744327.12213.48604.565842城市雨水水污染控制城市雨水的污染染控制可以从从三个方面着着手：一是对对雨水源的控控制，将雨水水径流污染物物从源头上控控制在最低限限度；其二是是对污染物扩扩散途径的控控制，通过研研究雨水径流流污染物输送送和扩散机理理，采取适当当的措施，减减少污染物排排入地下或地地表水体的数数量；其三是是终端治理，通通过技术手段段来降解带入入水体的径流流污染物[8]。2.1源头控制制城市雨水径流的的污染主要来来自路面和建建筑物的屋面面。因此对于于径流源头的的控制，加强强屋面和路面面的清洁管理理，选择合理理的屋面和路路面材料等。加强路面和屋面面的清洁管理理，清扫街道道，加强对施施工现场、机机修厂，停车车场废弃物的的管理，控制制城市绿地肥肥料、农药的的使用等。清清扫街道、停停车场，对去去除汽车尾气气中的重金属属颗粒物十分分有效。扫除除落叶和碎草草可减少进入入水体的磷总总量的30％—40％[1]。选择合理的屋面面和路面材料料也可以在一一定程度上减减少径流污染染。根据北京京建筑工程学学院车武等人人的研究显示示[9]，汇水面面性质对雨水水径流水质有有着最直接的的影响，油毡毡屋面明显比比瓦屋屋面污污染严重，经经测试瓦制材材料屋面径流流COD值只有沥青青油毡屋面的的1/3，且瓦屋面面的雨水径流流水质比较稳稳定[7,9]。雨水传输过程污污染控制通过研究雨水径径流污染物输输送和扩散过过程，采取适适当的措施，减减少污染物排排入地下或地地表水体的数数量。通常，雨雨水在降落到到地面后，经经过建筑屋面面，路面后，汇汇入雨水管道道，再进入水水体或者污水水处理厂。因因此从传输过过程来看，控控制雨水径流流污染的措施施主要有屋面面雨水利用，建建设调蓄设施施，渗透设施施等。2.2.1屋面面雨水利用屋面雨水的利用用不仅达到既既控制污染，而而且节约饮用用水的目的。日日本在一些城城市的建筑物物上设计了收收集雨水的设设施，将收集集到的雨水用用于消防、植植树、洗车、冲冲厕和冷却水水补给等，经经处理后也可可以供居民饮饮用。据统计计，日本目前前己拥有利用用雨水设施的的建筑物100多座，屋顶顶集水面积20多万m2。东京江东东区文化中心心修建的收集集雨水设施集集雨面积5600mm2，雨水池容容积为400m3，每年作饮饮用水和杂用用的雨水占其其年用水量的的45％[11]。在建筑物上收集集雨水，多采采用沉淀和过过滤的方法，维维修管理很方方便，一般只只需清扫沉淀淀池和过滤池池。为解决降降尘和酸雨，通通常采用分离离设置微滤网网，以清除雨雨水贮存池内内的泥沙。部部分集雨设施施还备有注氯氯装置，对雨雨水贮存池进进行定期消毒毒。2.2.2调蓄蓄设施雨水调蓄[122]设施在一一定程度上可可以调节洪峰峰，拦截进入入水体中的悬悬浮污染物质质，减轻收纳纳水体的污染染负荷。雨水水调蓄设施包包括地面调蓄蓄和地下调蓄蓄。地面调蓄充分利利用城市地表表条件，利用用城市的低洼洼沟道，河流流，蓄水池，水水库等蓄水。地地面调蓄最直直接、最经济济的办法是将将城市低洼地地进行优化改改造，并配以以适当的引水水设施。城市市低洼地能很很好地蓄存雨雨水径流，这这些洼地包括括下沉式广场场、停车场、运运动场、露天天内庭院及景景观池塘等，在在多雨季节它它们可作为临临时储存雨水水的空间。雨雨水还是景观观水的重要补补充水源。在在公园湖水、居居住小区的人人工湖、公共共场所等的水水景中可考虑虑接纳雨水作作为补充水，对对于景观水体体系而言，雨雨水水质较好好，不需特别别处理，可直直接用于景观观水体。地下调蓄：当地地面土地紧缺缺时，就得考考虑利用地下下蓄水池，在在城市雨水管管道系统上设设置较大容积积的蓄水池，把把雨水径流的的洪峰暂时存存在里面，待待洪峰流量将将下来以后，再再将贮存在池池内的水慢慢慢排出。这样样的调蓄池暂暂时调蓄了洪洪峰的流量，削削减了洪峰，极极大的降低了了下游雨水干干管的断面尺尺寸[12-133]。欧美和日日本等发达国国家建立许多多地下蓄水池池，如名古屋屋的若宫大通通蓄水池(316mm×47m××10m)，建于城市市街道下面，与与地面仅有一一层混凝土板板相隔，最大大贮留量约为为1.0×1105m3[14]。目前上海市为了了有效利用雨雨水资源，设设置了暴雨洪洪水时候的汇汇集和调蓄设设施，既避免免了雨水初期期径流对收纳纳水体的污染染，又提高了了雨水的利用用率。当合流流制管道中流流量很大的时时候，雨水泵泵站向河流排排放超过溢流流倍数的雨水水，通过在溢溢流口附近设设置线外贮存存设施，当雨雨水达到一定定流量后，通通过管线转移移到管线系统统之外的水池池贮存，待流流量减少后，再再由重力流或或者泵抽升返返回到管网系系统送到污水水厂处理[15]。2.2.3渗渗透设施通过建设城市雨雨水径流渗透透设施，可以以减少下游的的洪峰流量、流流速和径流体体积，过滤污污染物，补充充地下水，减减少下游排水水系统的压力力[16]。城市雨水径径流的渗透主主要是通过绿绿地渗透，管管道渗透，路路面渗透等多多种渠道对地地面渗透[17]。绿地渗透式最好好的渗透设施施，不仅渗透透能力强，而而且植物根系系还对雨水径径流中的悬浮浮物、杂质有有着一定的净净化作用[18]。在城区可可以多规划建建设一些低于于附近地面、路路面的绿地和和花坛。宜将将城市公园、草草坪、苗圃、公公路绿化带等等现有绿地改改造成良好的的入渗场地来来接纳居民区区和道路上的的雨水径流[[19]。雨水直接接汇入绿地、花花坛内，靠这这里的松软土土壤渗雨水，这这样可使花草草多获得些水水分，减少人人为浇洒绿地地、花坛的用用水量。住宅宅区、厂区布布设大面积的的贮渗花木草草地，尽可能能减少封闭路路面，采用在在绿色植被与与土壤之间增增设贮水层、透透水层等办法法可减缓雨水水地表径流速速度，增加城城市土壤的相相对含水量[[13]。渗透路面：通过过多种途径，将将城区有些不不透水地面改改造成透水地地面。诸如在在人行道上铺铺设透水方砖砖，草皮砖、步步行道以下设设置回填沙石石、砾料的渗渗沟等，可以以很好的增加加入渗量，同同时也可减低低暴雨径流的的流速、流量量、延长滞留留时间。美国国、墨西哥等等国的有些地地方采用透水水性沥青路面面、混凝土透透水路面，这这些技术极大大地增加了雨雨水渗透量[[14]。管道渗透：借鉴鉴透水性铺装装的构造做法法，城市现有有的不透水雨雨水管沟通过过改造也能起起到类似透水水性铺装的作作用。日本等等发达国家80年代提出“渗透型雨水水管道”设想，采取取各种措施利利用渗透型雨雨水系统截流流渗透雨水，并并将此纳入国国家下水道推推进计划。他他们的研究显显示：采用渗渗透设施可使使雨水流出率率削减到1/6，而且经过过十多年的运运行，抑制效效果没有下降降[10]。该做法是将将传统的非透透水性排图1德国管道渗渗透技术Fig.1PipellineiinfilttratioontecchnoloogyinnGermmany水管道或沟槽改改造成类似于于打孔PVC管的可透水水结构，雨水水通过渗透型型管道同样可可以下渗到底底部土壤层。图2是德国的一种管道渗透技术，通过研究证明在停留池中增设土壤渗透过滤装置可以不仅有效的实现雨水径流的渗透，减少径流产生，而且对溶解性污染物质特别是营养盐和重金属有着比较好的去处效果[6]。由于初期径流的的污染，所以以在渗透设施施的选址要求求高，地表到到渗透表面距距离最高地下下水位或者不不透水岩石层层1.2m以上，这是是为了保证一一定土壤厚度度以净化径流流，控制地下下水的污染，为为了安全起见见，因此对于于污染较重的的初期雨水径径流应该设置置弃流装置或或者适当的净净化措施[20]。2.3末端治理理在现今排水体制制中，分流制制和合流制的的初期雨水污污染都比较严严重。在很多多城市中，管管道系统是采采用雨水泵站站向河道排放放超过溢流倍倍数的雨水，在在泵站开启初初期把管道底底部沉积的淤淤泥被大量带带至河流中，造造成明显的污污染。为了减减轻这部分的的污染，可以以在适当的条条件下考虑采采用技术手段段净化雨水。2.3.1生态态系统处理生态系统处理利利用生态学、工工程学、经济济学原理，通通过人工设计计，依赖水生生植物系统或或土壤的自然然净化作用，将将雨水利用与与景双设计相相结合，从而而实现环境、经经济、社会效效益的和谐与与统一。柏林林Potsddamer广场Daimllerchrryslerr区域城市水水体工程设计计是雨水生态态系统成功范范例。该区域域年产径流雨雨水量2.3万m3。采取的主主要管理措施施：建有屋顶顶花园4hm，雨水贮存存池3500mm3，主要用于于冲厕和浇灌灌绿地(包括屋顶花花园)；建有人工工湖12hm2，人工湿地1900mm2，雨水先收收集进入贮存存池，在贮存存池中，较大大颗粒的污染染物可经沉淀淀去除，之后后用泵将水输输送至人工湿湿地和人工水水体。通过基基层、植物和和藻类等来净净化雨水。此此外，在这里里，水不断循循环，鸭子、水水鸟、鱼等动动物都可栖息息在水体中或或水体周围，达达到比较和谐谐统一的状态态[17]。2.3.2高效效溢流雨水处处理工艺在当前发达国家家，为了处理理降雨初期的的溢流雨水，进进行了人工净净化溢流雨水水技术的研究究，开发出了了几种高效溢溢流雨水处理理工艺，其中中Densaadeg、Actifflo等处理工艺已经商业化并得到大大量应用。法国Densaadeg是处理工艺，结构紧凑，易于封封闭，对环境影响小，是一种种高效灵活的处理工艺[21]，Densaadeg具体流程如如图2所示。图2Densaadeg工艺流程图Fig.2CCSOsttreatmmetprrocesssofDDensaddeg絮凝反应池为一一个高能絮凝反反应池和一个无搅搅拌絮凝反应池并置。在在入口处投加絮凝剂，并通过调整搅拌器转速和循环污泥量来达到优化絮絮凝反应的目的。在在澄清区污水自下向向上流过斜管，实现泥水分离离，沉降下来来的污泥(浓缩区设有刮刮泥装置)一部分(定比率)回流至絮凝凝池，剩余污污泥则被定期抽送送至污泥处理区。污泥的回回流促进了反应池中的混凝凝和絮凝反应应，可比常规沉淀池节省混凝剂10～20%。絮凝凝剂的投量与进水量和回流流污泥浓度有关[18]。该工艺结构紧凑，水力负荷较高；对流量与污染染物负荷的变化适应性强；排泥浓度高(为30~550g／L)，无需浓缩，可直接接脱水；对SS的去除除率在85%%左右，对COD和BOD5的去除率可可达60%[18]。国外溢流污水处处理工艺有如下几个特点：⑴均采用机械械混合方式；；⑵均采用混合合、絮凝反应应两段分段工工艺；⑶工艺上均采用上上流式斜板斜斜管沉淀池；；⑷部分工艺采用沉淀后后的“活性污泥回回流”。同济大学在吸收收国外的溢流雨雨水处理经验的基础上，设计了一套溢溢流雨水处理工艺，图3是处理工艺艺图，在经过过试验后发现现，本工艺对对于初期雨水水，特别是合流管道道的溢流雨水水经过处理后，取取得很好的处处理效果。在在混凝剂聚合氯化铝铁铁图3高效溢流雨水处理工艺示意图进水图3高效溢流雨水处理工艺示意图进水混合池沉淀池沉淀池Fig.3TTreatmmentfflowcchartofCSSOs(PAFC）与与有机絮凝剂聚丙烯酰胺（PAM）复合合使用的条件下，沉淀淀池上升流速速可以达到50m/hh左右，处理各种污染染物的效率分分别为：COD去除率率为85%，SS去除率大大于90%，TP去除率大大于85%。而且且药剂投加浓度较低，每吨雨雨水药剂处理成本本不足0.11元。由于与与国外工艺相相比，具有结结构简单，操操作方便，这这套工艺在雨雨水处理方面面具有比较好好的前景。由由于雨水利用用技术的发展展和处理效率率的提高，采采用先进处理理工艺的一体体化设备将成成为今后的发发展趋势。3结束语雨水污染控制技技术是一个综综合的体系，它它需要从雨水水的收集，传传输与贮存和和处理等多方方面进行系统统的规划，协协调。需要因因地制宜，结结合各地具体体情况采用合合适的技术手手段，收集和和有效地利用用雨水资源，不不但节约水资资源，还大大大提高了经济济效益，实现现城市的可持持续发展。[参考文献]王祖琴李田吴今明.上海市雨水水污染控制初初探[J].上海环境境科学，2002，21（5）：305-3307徐航，何品晶，宗宗兵年.城市雨水的“防洪、减污污、回用”系统[J]..中国给水排排水，20001,17((2).661-64郭迎庆.我国城城市雨水资源源化利用的途途径[J]..西南给排水.20022,24(22):31--32VictoriiaPluum,ClaausP..Dahl,,LeifBentssen,CaarstennR.Peeterseen,LissNapsstjerttandN.B.TThomseen.ThheActtilommethodd[J].Wat.SSci,TTech11998,331(1)：269-2275ChristiianDeesjarddins,BBonifaaceKooudjonnou,RaaymonddDesjjardinns.Labboratoorysttudyoofballlasteedflooccutaation[[J].WaaterRResearrch366(20022),7444-754H.SiekeeranddM.Kllein.Bestmanaggementtpraccticessforstormmwaterr-runooffwiithallternaativemethoodsinnalaargeuurbancatchhmentinBeerlin,,Germaany[J]].Wat..Sci.TTech.1998,,38(100),91--97.汪慧贞李宪法法．北京城区区雨水径流的的污染及控制制