城市雨水收集的处理措施和工艺

目前我国城市的雨水收集利用系统尚处在初期阶段,城市雨水缺乏综合利用。
雨水利用技术还较落后,缺乏系统性。
城市雨水利用是一项涉及面很广的系统工程,涉及到城市雨水资源的科学管理、雨水径流的污染控制、雨水作中水等杂用水源的直接收集利用、用各种渗透设施将雨水回灌地下的间接利用、城市生活小区水系统的合理设计及其生态环境建设等方面。

雨水径流有明显的初期冲刷作用,污染物集中在初期的数毫米雨量中,因此控制初期雨水成为雨水利用系统和城市径流污染控制的一项主要举措。
所谓的初期雨水,简单来讲就是降雨初期时的雨水。
一般来讲,初期降雨危害的形成主要有两个途径:首先是在空气中,降雨初期,由于空气中含着大量的酸性气体、汽车尾气、工业废气等,遇到降雨,这些有害物质溶解在雨水中降落到地面,最典型的例子就是酸雨的形成。
其次是在地面上,由于现代城市地面有较多的沥青、水泥、建筑铁锈等物质,这些物质中含有较高的重金属、油脂和悬浮固体,它们受到雨水的侵蚀、冲刷而排入城市废水当中,给城市污水处理造成了相当大的压力,成为现代城市水污染的一个棘手问题。
下图是初期雨水形成图。

初期雨水收集

城市雨水收集的处理措施和工艺 范文模稿
(图片来自网络侵删)

近年来,城市初期雨水污染在国内外引起了广泛的关注,城市初期降雨给城市污水处理系统带来了巨大的压力,同时也给人们日常生活用水带来极大的不便,更为甚者,城市初期降雨直接危害到人们的身体健康和生命安全。
有关研究表明,近年来城市居民皮肤病患者数量上升趋势明显,这将进一步说明城市初期降雨的危害性。
鉴于此,有关国家开始着手并已研发出相应的处理系统来解决这一问题。
但是,由于降雨的突然性和非连续性,加之现代城市大气污染的复杂性,初期降雨的处理的困难是相当大的。
城市初期雨水污染有这样一个特点:降雨初期污染浓度大,伴随着降雨的增多,污水的浓度逐渐降低。
因此,初期降雨形成了现代污染的“天——地”融合,如何有效处理这种污染,并且同时能够实现城市水资源的有效利用和收集,是摆在城市环境建设者面前的一道难题。

一、城市初期雨水污染的处理措施

1、污染都有一个共同点,即污染的处理总是赶不上污染本身,也就是说污染之后再治理。
以此,对污染的治理陷入了这样一个思维模式当中,往往是先污染,再治理。
面对当前城市工业的发展,城市的污染压力越来越大,因此,如何将污染从源头上解决才是解决污染的有效之道。

首先,减少工业有害气体的排放及在城市建设中使用健康环保材料。
政府应在这个环节上发挥主要作用,加强工业气体和废弃物排放的检测,在生产环节和企业密切合作,严惩不顾要求排放废弃物的企业和个人,并在资金和技术上给予支持。

其次,制定相应的法律法规,明文规定排放要求,奖励健康环保的有关企业。
对排放量大的有关企业如造纸厂、加工厂进行合理安排,加大节能减排,在污染物排除的第一环节、第一时间进行有效处理,从而大大降低了污染物的排放,同时也提高了企业的经济效益,增加了外部效应。

最后,在人口密度比较大的城市,应及时将露天垃圾和废弃物,特别是含有油脂、重金属等对人体有害的物质进行有效处理。

除了上述源头控制措施外还可以在径流的输送途中或终端采用雨水滞留沉淀、过滤、吸附、稳定塘及人工湿地等处理技术。
需要注意雨水的水质特性,如颗粒分布与沉淀性能、水质与流量的变化、污染物种类和含量等。
我国对城市雨水水质特性和相应的处理技术的研究尚处于初级阶段,没有相应的技术规范和要求。
随着城市雨水利用技术的推广和城市非点源污染控制的开展,雨水的净化处理也将受到越来越多的重视。

2、就地处理:就地处理是指合理设计和规划城市布局,增加城市地表的雨水渗透量。
由于城市用地的日益紧缺,在城市中绿地面积不断缩小,使得雨水的渗透空间减少。
因此,在城市设计和规划中,合理布局,在停车场等含油脂高的地方周围建设绿地,增加雨水的渗透力度和渗透空间,使初期雨水能够及时有效的渗透和稀释掉。
这种处理方式有几个方面的优点,城市绿地建设一方面美化城市环境,清洁和净化空气,同时也非常有利于城市初期雨水的处理。
因此,这种方式是我国目前城市初期雨水处理的一种有效方式,而且这种方式成本比较低,不用较高的技术含量就能解决问题。
同时,通过城市绿地建设可带来多重效应。

3、集中处理:这种处理方式是针对湖泊较少或者河流较少的城市。
在这个处理方式中可借鉴西方国家先进的经验,这些先进的经验和技术可根据我国城市具体的情况进行推广,集中处理方法也是我国目前城市工业污水的主要处理方式。
在进行集中处理时,首先要对初期雨水的污染指标进行测算,由于初期雨水的污染随着降雨的增加而降低,可分不同时段进行处理。
与此同时,我们在集中处理城市初期雨水时要注意对水资源的有效利用。
多项调查研究表明,我国大多城市出现用水短缺的问题,在处理污水的同时如何提高水资源的利用效率是解决城市用水紧缺的一个重要途径。
因此,对于初期雨水的处理和水资源的再利用应该分具体情况而定,找出针对不同区域、不同城市区位初期雨水的处理利用方式,做到在处理污水的同时,珍惜水资源,充分利用雨水资源。

4、分流处理:初期雨水污染负荷较高,为了防止初期雨水对淡水系及城市用水的污染,我们可以这样进行处理:在城市生活排水和淡水系外侧布置初期雨水截流管,将初期雨水截流,最后集中处理后可排放至淡水系或者城市排水系统。
但是这样做又出现了一个问题,即如何设计截留管的大小。
截留管的大小可根据所在城市最大降雨排水的 30%来设计。
因为初期雨水只在降雨初期进行处理,随着降雨的增多,雨水中所含的有害物质的浓度也随之降低,此时可将雨水排至整个城市排水系统。
与此同时,少量经源头分散控制措施作用后仍存在的雨水径流会汇流成一股,集中进入水体,因此,需要在排放口实施雨水污染的末端集中控制,进一步减少进入淡水系的污染物。
在降雨径流的入河排放口,多数以雨簸箕的形式出现,可以根据周边的环境,利用雨水入河口的小部分土地构建小型的人工湿地,在入河口底部通过堆积碎石、插种植物的方式拦截入河雨水中的污染物质,即在汇流口附近铺上碎石,使污水在流入河道前先经过碎石床,利用碎石上的生物膜对水体进行净化,对进入河中的径流作最后的过滤净化处理。
湿地构建时应考虑其美化景观功能,以各种观叶、观花的湿地植物为主,使建造的小型人工湿地与周边的环境相谐调。

海绵城市建设

二、雨水处理工艺

1、屋顶雨水处理工艺:屋顶雨水集蓄利用系统主要用于家庭、公共场所和企事业单位的非饮用水,如浇灌、冲厕、洗衣洗车、冷却循环等中水系统。
自然沉淀是一种简单而有效的处理方法。

2、道路庭院雨水处理工艺:道路雨水水质污染程度大,水质复杂应先除去初期径流,再进行混凝、沉淀、除油和过滤等工艺处理,必要时增加生物活性炭工艺,然后再回用或回灌地下水。
在道路和庭院雨水径流中通常有许多大颗粒杂物和油污,使用滤栅除去径流中的树叶、纸张、塑料废弃物及其他大颗粒杂物,如果滤栅被堵塞,采用溢流装置将水溢至沉淀池。
对于雨水中的油污,采用弯管法拦截。
例如,在雨水由沉淀池进入过滤池的管道上安装弯头,使正常水位在弯头的进水口上,漂浮在水面上的油污就被拦截在沉淀池内了。
机动车道径流由于污染程度太高,处理难度与成本非常大,故不主张对其处理与回用可直接排入市政管道进污水处理厂。

3、常规雨水水质处理工艺:

(1)筛网与格栅。
由于雨水中含有较粗的漂浮物与悬浮物,如树叶、果皮、纤维等,为减轻后续处理负荷,需采用格栅或筛网对其进行截留。
对于道路径流雨水需设格栅与筛网去除雨水中较粗的悬浮物质,对于屋顶径流可不设格栅,直接采用筛网过滤能去除绝大部分树叶与粗颗粒物质。

(2)混凝沉淀。
对于悬浮物含量较高的雨水,加设混凝设备能提高后续处理效率。
混凝是水体中胶体粒子以及微小悬浮物的聚集过程。
混凝剂推荐用铝盐、铁盐或聚合电解质,助凝剂可用生石灰、活化硅酸等。
混凝剂投加采用液体投加方式,将固体溶解后配成一定浓度的溶液投入水中。
沉淀是解决雨水泥沙与悬浮物的最适用的方法,形式宜采用平流式沉淀池,易于建造,沉淀效率较高。
沉淀池停留时间最小不应超过2min,对于屋顶径流(去除初雨后)等较清洁的雨水在沉淀后能去除70%的悬浮物、40%的有机污染物质,可直接回用于绿地灌溉。
对于道路径流等污染程度较严重的雨水,混凝沉淀能去除60%~80%的污染物,但仍需进一步过滤处理。

(3)过滤。
过滤的目的是为了进一步去除前处理中剩余的悬浮物固体颗粒、胶体物质、浊度及有机物等,提高出水水质。
雨水在过滤之间应去除初期雨水,否则滤池极易堵塞,对于道路径流,在过滤之间还应增加沉淀工艺。
雨水过滤池设计一般采用单层滤池和双层滤池,单层滤池滤料可采用细砂,滤料粒径以0.5~1.2 mm为宜,也可粗至1.5~2.0mm,滤层厚度为80~120mm。
双层滤池滤料采用无烟煤和细砂,滤料粒径与厚度与单层滤池接近。
由于使用率低及操作简易的考虑,雨水过滤一般不设反冲洗装置,而是通过定期清理更换上层滤料的做法防止滤池堵塞。

小区生活污水不同于城市污水水质水量变化较大,冲击负荷大,污水可生化性良好,处理难度小。
非常适于采用生化处理工艺。
活性污泥法因其具有容积负荷高、停留时间短、有机物去除效果好、运行简单和占地面积小等优点,而成为首选。
本文采用两种工艺处理小区生活污水,分别是改进的CASS工艺和A2O与MBR相结合工艺,处理效果符合要求。

城市生活污水深度处理采用超滤反渗透和氧化池与活性炭滤池相结合工艺,处理效果达标。
城市初期雨水处理的一些措施。
在处理初期雨水的各项措施中,应当优先考虑从源头上进行处理。
然而,由于我国正处在高速城市化的状态下,对于城市环境的建设和维护与其他国家相比还远远落后。
在处理城市初期雨水方面,还没有形成一套完整的系统,在这样的情况下,对于市政管理提出了更高的要求。
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