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1.雨水回收利用的必要性
1.1 應(yīng)用背景
水是人類生存必不可少的能源, 也是制約當(dāng)今社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要資源。我國是一個較為缺水的國家,人均水資源量僅占世界人均的1/4。干旱缺水、洪澇災(zāi)害和水環(huán)境惡化一起成為了我國面臨的三大水問題并在一定程度上制約了經(jīng)濟(jì)增長和社會的可持續(xù)發(fā)展。雨水是地表水的主要來源, 對生態(tài)系統(tǒng)具有極其重要的意義, 如何對其進(jìn)行有效利用已成為人們近幾年不斷關(guān)注的問題。我國具有豐富的雨水資源,年平均降水總量為 6.2×104億m3,可利用水資源量巨大。隨著我國工業(yè)化、城市化的進(jìn)程不斷加快,人們對水資源的需求量不斷加大。通過對雨水的回用,不僅可以在一定程度上避免旱澇災(zāi)害,減輕市政管網(wǎng)壓力,也可以在一定程度上解決雨水中所摻雜的雜質(zhì)造成污染與堵塞的問題。
1.2 應(yīng)用優(yōu)勢
雨水的收集與處理會增加設(shè)備的建設(shè)費(fèi)用, 但隨著人口的增加、社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展、水資源的短缺,水價上漲已成為必然趨勢。因此,將回用的雨水作為低質(zhì)水以代替生活用水,它所創(chuàng)造的長期效益是無法估量的。雨水的回用更加有利于提高人們珍惜水資源、節(jié)約水資源的意識,有著巨大的社會效益。雨水的回用可以減少水土流失,緩解城市化進(jìn)程中用水與排水之間的矛盾, 并且雨水在收集與滯留的過程中,通過蒸發(fā)、下滲等作用,可以進(jìn)一步改善小范圍內(nèi)的氣候狀況,減少城市中的熱島效應(yīng),從而進(jìn)一步創(chuàng)造良好的生態(tài)環(huán)境。
1.3 國內(nèi)外雨水回收利用現(xiàn)狀
人類對于雨水的利用已經(jīng)有了很長的歷史。雨水集流系統(tǒng)的研究可以追溯到公元前 8 世紀(jì)古羅馬時期。在歐洲德國還成立了專門的雨水回用組織,頒布了一系列法律法規(guī)。日本是亞洲最早實(shí)行雨水回收利用的國家, 從 1982 年開始就逐步將雨水回用納入國家發(fā)展日程。我國對于雨水的回用起步較晚,直至 20 世紀(jì) 90 年代,我國才將雨水的回用作為一門單獨(dú)的學(xué)科展開研究。然而,雨水回用在部分地區(qū)得到較快的發(fā)展并產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益,近幾年我國在各城市均舉辦了相關(guān)的雨水回收利用研討會。隨著國際間日益頻繁的交流,我國從西方先進(jìn)國家不斷地進(jìn)行技術(shù)上的學(xué)習(xí),并根據(jù)各地的實(shí)際情況建立了符合不同地區(qū)的示范性工程。
筆者在多年的工作實(shí)踐中,一直在不斷學(xué)習(xí)、關(guān)注相關(guān)雨水回收利用的研究,并決心用自己的所學(xué)知識為國家在該方向上的發(fā)展出一份自己的力量!
2.雨水回收利用實(shí)例
2.1 工程概況
現(xiàn)以某市大型工業(yè)廠區(qū)為例。該廠區(qū)四周僅一側(cè)市政道路有雨水管網(wǎng),且管徑嚴(yán)重偏小,如果整個廠區(qū)雨水全部收集后排至市政管網(wǎng),將對市政雨水管網(wǎng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重影響,故設(shè)計(jì)時考慮將一部分廠區(qū)雨水回收利用,一來可以減輕市政管網(wǎng)的壓力,二來可以減少廠區(qū)的工業(yè)用水耗費(fèi)。
2.2雨水利用系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
由于降雨前期與后期雨水水質(zhì)不同,因此要對不同時期雨水采用不同的處理方法。同時,處理水水質(zhì)須滿足相關(guān)規(guī)定。綜上,該工程對廠區(qū)雨水的回收利用流程如圖 1。此方案僅收集屋面雨水。由于初期雨水雜質(zhì)較多,故需要對其進(jìn)行棄流處理。棄流井采用如圖 2 的方式考慮到雨水時空分布的不均衡性, 需要設(shè)置貯水池, 以調(diào)節(jié)雨水收集量和實(shí)際需求量之間的量差。本工程根據(jù)實(shí)際情況,貯水池容積取值約2000m3,可供 3~4天綠化和澆灑道路用水。除此之外, 還要設(shè)置市政自來水作為補(bǔ)充水源,以作應(yīng)急及沖洗處理設(shè)備用。
3.雨水回收利用中的若干問題
3.1 棄流設(shè)施的設(shè)置部位
棄流方式的選擇對初期雨水棄流量的大小、棄流設(shè)備的控制方式,以及施工維護(hù)和工程造價等都有影響。棄流裝置一般都設(shè)置在雨水收集系統(tǒng)的末端, 但這樣就導(dǎo)致了為了棄流管網(wǎng)起端的初期雨水,而使得一部分末端附近的中后期清澈雨水不得不同時被棄流掉。為減少水量浪費(fèi), 需要把棄流裝置設(shè)置在整個管網(wǎng)較為中心的部位,也要求在布置時盡可能做到均衡布置,避免狹長型的枝狀布置。
3.2 工程造價問題
以前面工業(yè)廠區(qū)雨水回用項(xiàng)目為例。貯水池按 2000m3設(shè)計(jì)。目前該地區(qū)工業(yè)用水價格為 4.55 元 /m3, 回用水最高日用水量約為528.0m3/d,一年中假設(shè)需要綠化用水的天數(shù)為 150 天,則本工程一年用于澆灑道路和綠化用水的費(fèi)用為 4.55*528.0*150=36.04 萬元。雨水回收利用的初期投資費(fèi)大約為:120 萬 (雨水收集系統(tǒng))+100萬 (雨水處理系統(tǒng))+400 萬 (雨水儲水池)+50 萬 (供水管網(wǎng)系統(tǒng))=670萬。考慮未預(yù)計(jì)費(fèi),回收利用工程總投資約為 700 多萬。按靜態(tài)投資計(jì)算,約 20 年左右能收回成本。如果按動態(tài)考慮,扣除每年的運(yùn)行管理費(fèi)和缺水(回收雨水用盡)時對自來水的利用費(fèi),那么投資償還期將更長。所以如何平衡其經(jīng)濟(jì)性和效益性,同樣值得我們關(guān)注。