雨水回用工程设计方案t.doc

武汉市工程科学技术研究院科技园雨水运用工程设计方案中南建筑设计院200年月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“水很快将成为一种重要全球性危机”。如今，全世界面临水资源危机，产生原因重要包括用水量急剧增长、水污染、水资源开发不合理、挥霍严重等几种方面。伴随社会迅速发展和文明不停进步，尤其是人口急剧增长，人类对水依赖程度越来越高，世界用水量急剧增长。我国是一种水资源短缺国家，人均水资源量约为2200 m3，约为世界平均水平四分之一。并且,我国用水挥霍严重，水资源运用效率较低。目前,我国农业用水运用率仅为40%50%，浇灌用水有效运用系数只有0.4左右。工业方面,工业用水反复运用率低,仅为20%40%，单位产品用水定额高。都市生活用水方面，供水管网和卫生设备漏水是形成挥霍重要原因，我国都市供水管网漏水量约占所有供水量10%左右。此外，我国产业构造不合理，高耗水量行业发展集中，生产管理水平低，生产用水挥霍严重；人们思想认识模糊,缺乏危机感，节水意识差,都市生活用水、家庭用水挥霍现象普遍；缺乏全局控制,违反生态规律发展，出现掠夺式开发、挥霍式运用、混乱式管理；水反复运用率低,有关法律、制度不健全,都是我国水资源危机出现原因。雨水回用，是处理都市水资源危机重要途径，也是协调都市水资源与水环境主线出路，既能减小对地下水开采，又能给我们带来一定经济效益。 由于“水危机”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都市雨水回用工作。由于近年来武汉市都市化进程不停加紧，不透水面积增长，大量雨水资源被弃流排放。假如能将流失雨水进行运用，实现都市雨水资源化，不仅可以节省有限水资源，缓和暴雨期间都市排水系统负荷，还能改善都市水环境和水循环，收到良好经济效益和社会效益。都市雨水资源化是指通过工程技术措施搜集、储存并运用雨水，同步通过雨水渗透、回灌、补充地下水及地面水源，维持并改善都市水循环系统。就目前武汉市实际状况而言，实现都市雨水资源化一条直接可行途径是对小区、工业园区、办公区雨水进行回用，经处理后雨水可用于浇灌、洗车等。尤其对新建建筑，设计雨水回用设施是一条节省水资源有效途径。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，北面为建设中交委物流中心，东面及南面为建设中中原电子工业园。规划用地面积约169553m2，其中代征道路用地约23630 m2。规划净用地面积145922 m2。其中建筑占地面积35831m2，道路广场面积40325m2，水体面积5230m2，绿地面积60065m2，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1期工程设计已经完毕。设计雨水回用重要用于冲洗道路、绿化、洗车等3个方面。1.3设计根据1、室外排水设计规范(GB50014-)；2、建筑与小区雨水运用工程技术规范（GB50400-）；3、建筑给水排水设计规范（GB50015-）；4、建筑中水设计规范（GB50336-）；5、生活杂用水水质原则（GB/T18920-）；6、回用水原则符合国家都市污水再生运用景观环境用水水质（GB/T18921-）；7、建设方提供有关生活污水水质、水量、布局、工程图纸等基础资料；8、其他有关原则及规范。1.4 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，维护简朴、操作以便。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规定尽量考虑自控，减少运行操作劳动强度，使雨水处理站运行可靠、维护以便，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 ，在形成径流过程中，雨水径流将冲刷屋面、路面、草地以及其他裸露地面等，因此形成地面径流水质要受到降水水质、屋面水质、植物叶面沉积物、地面污染物等影响。根据有关文献，地面雨水径流水质变化范围比较大，COD 为2801250 mgL，BOD5为50 210 mgL，SS为10452288 mgL。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，雨水通过沉砂井初期沉淀之后，雨水径流水质比较稳定，从其他已建项目沉砂池雨水管下游进行取样分析，成果表明污染物质含量很低。参照同类型工程经验可知，该雨水经合适处理后，完全可以到达中水回用水质原则。2.2雨水回收系统阐明、屋面雨水阐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整池、园区地面雨水阐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水调整池屋面雨水、绿地雨水和道路场地雨水尽量先引入附过低势绿地或、下渗净化。对超过绿地储存容量和下渗量而形成地表降雨径流则运用边沟或雨水管道向雨水调整池汇集。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：、整年可用雨水资源总量为 1.2691459220.8=1.4814105m3。、最大月均雨水资源量为0.2751695530.8=0.373105m3。、最小月均雨水资源量为0.0241695530.8=3255m3。2.4需水量计算根据浇洒道路、绿化、洗车用水定额及对应面积计算用水量 。浇洒道路用水定额15 L(m d)，绿化用水定额2 L(m d)，洗车用水定额300升(辆天)，则:、 浇洒道路及场地需水量为0.001540325365=2.2104m3。、 园区绿化需水量为0.00260065365=4.38104m3、 洗车需水量为0.3240365=2.628104m3、 人工湖年蒸发量为52301=5230m3、 人工湖及绿地渗透系数为1.2610-8m/s,则年均渗水量为652951.26360024365=25945m3。 由上述数据得知，园区年可运用雨水资源量为1.48145=116965m3。 园区年需水总量为2+43800+26280=91080m3。可见雨水水量完全可以满足总需水量规定。2.5设计水量水质及用水原则本项目最大雨水处理量约116965m3365 d =320m3/d，本工程设计时考虑到因有调整池对水量调整，后续设备设计处理能力为26.0m3/h。雨水处理后所有回用于绿化、浇洒道路场地和洗车等，雨水深度处理部分处理能力为26.0m3/h。经取样和参照类似工程设计经验，确定设计水质见表2-1。表2-1设计进出水水质项目CODCr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)NH3-N(mg/L)LAS(mg/L)原水水质28012505021010452288203058设计水质350200220308出水水质5010550.5雨水处理后用于景观环境用水，其水质应符合都市污水再生运用 景观环境用水水质GB/T18921-规定。雨水处理后用作都市杂用水，其水质应符合都市污水再生运用 都市杂用水水质GB/T 18920-规定。见表2-2。表2-2 都市污水再生运用 景观用水水质（GB/T18921 -）(mg/L)序号项目欣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基本规定无漂浮物，无令人不快乐嗅和味2pH（无量纲）6.09.03五日生化需氧量 10664悬浮物 SS 20105浊度 （NTU) 5.0 6溶解氧 1.527总磷（以P计） 1.0 0.5 1.0 0.5 8总氮 15.0 159氨氮（以N计） 5.0 510色度（度） 30.0 3011石油类 1.0 1.0 12余氯b 0.05 0.0513阴离子表面活性剂 0.5 0.514粪大肠菌群（个/L) 10000 500 不得检出注1：对于需要通过管道输送再生水非现场回用状况采用加氯消毒方式；而对于现场回用状况不限制消毒方式。 注2：若使用未通过除磷脱氮再生水作为景观环境用水，鼓励使用本原则各方在回用地点积极探索通过人工培养具有欣赏价值水生植物措施，使景观水体氮磷满足表？规定，使再生水中水生植物有经济合理出路。 a “”表达对此项无规定； b 接触实际不应低于30min余氯。对于非加氯消毒方式无此项无规定。 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。其中预处理阶段重要有格栅和调整池两个处理单元，重要作用是清除污水中固体杂质和均匀水质；主处理阶段是雨水回用处理关键，重要作用是清除污水溶解性有机物；深度处理阶段重要以消毒处理为主，保证出水到达中水水原则。中水回用主处理技术重要包括生物法、物化法及膜分离法。其中生物处理法是运用水中微生物吸附、氧化分解污水中有机物，包括好氧和厌氧微生物处理，一般采用多种工艺相结合措施；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，其长处是SS清除率很高，占地面积少等长处。 中水回用处理为到达最佳处理效果，一般采用多种工艺相结合措施。根据国内外中水回用处理技术发展状况，有关专家学者总结出国内外常用经典工艺流程，见表2-3。表2-3 中水回用处理经典处理流程序号处 理 流 程1格栅调整池混凝沉淀（气浮）化学氧化消毒2格栅调整池一级生化处理过滤消毒3格栅调整池一级生化处理沉淀二级生化处理沉淀过滤消毒4格栅调整池絮凝沉淀（气浮）过滤活性炭消毒5格栅调整池一级生化处理混凝沉淀过滤活性炭消毒6格栅调整池一级生化处理二级生化处理混凝沉淀过滤消毒7格栅调整池絮凝沉淀膜处理消毒8格栅调整池生化处理膜处理消毒表中第1、4和7是以物理化学处理为主处理流程，处理措施重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。具有流程简朴、占地少、设备密闭性好、无臭味、易管理特点。第2、3、5和6是以生化处理为主处理流程。以优质杂排水和杂排水为中水水源时，采用生化处理目是清除水中洗涤剂。过去常采用生物转盘法，因室内臭味问题一直未能处理，因此成功实例不多，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处理流程。其中，第7和8流程中具有滤膜装置，具有装置小型简朴、可以间断运行和无污泥特点。伴随中水回用处理技术不停发展，越来越多新技术被广泛应用，其中以臭氧氧化消毒技术及持续超滤技术体现得最为突出。O3作为高效无二次污染氧化剂，是常用氧化剂中氧化能力最强（O3ClO2Cl2NH2Cl），其氧化能力是氯2倍，杀菌能力是氯数百倍，可以氧化分解水中有机物，氧化清除无机还原物质，能极迅速地杀灭水中细菌、藻类、病原体等。由于雨水BODCOD值仅为017左右，阐明其可生化性差，因此一般不适于用生物处理。参照国内外工程实例，同步结合本园区实际状况，选择以物理化学处理为主处理流程，处理措施为絮凝沉淀、过滤、化学氧化法（二氧化氯、除藻剂等）。通过有机合理组合，以期到达最佳处理效果，满足回用规定。2.7 工艺流程根据处理雨水水量、水质及处理规定，本方案采用物理化学处理工艺思绪，工艺流程如图2 -1所示。调整池汇集雨水249m3/d过滤系统（砂滤+CMF）二氧化氯消毒系统变频雨水杂用泵雨水回用毛发过滤器雨水弃流井井自动加药系统水处理药剂加入催化剂加入液位计、浊度仪过滤水泵活性炭吸附回用清水池图2-1 中水回用处理工艺流程图2.8 流程阐明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整池中搜集均质，调整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到达初期雨水弃流。2.8.2 毛发过滤器本工程毛发汇集器设于污水泵吸水管上，毛发汇集器规定如下：1、过滤网有效过水面积等于连接管截面面积2.5倍；2、过滤网孔径为3mm。2.8.3 过滤系统生化出水首先通过砂滤罐，罐内置石英砂。该装置重要用于清除出水中较细小固体颗粒和其他悬浮在水中微小杂质。本工艺采用新型高效滤料，此滤料由多种介质混合加工而成，具有强度高、过滤流速高、反冲洗以便和效果稳定可靠等特点，从而使其对进水过滤净化功能大大增强，提高了出水水质状况。2.8.4 氧化消毒系统通过砂滤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，高级氧化过程几乎清除掉污水中所有细菌及有机物等，确保出水符合回用水原则。2.8.5 活性炭吸附系统吸附法常用来清除水中有机物、胶体物质、微生物等。而活性炭是目前水处理中最为常用吸附剂，其处理效果好、占地面积小、管理以便、又可再生。同步，对某些金属及其化合物也有很强吸附能力。本装置并非单纯采用活性炭吸附，而是将活性炭进行了一种特殊处理，加大了活性炭吸附容量，从而加强了活性炭吸附效果，使出水水质愈加提高。活性炭吸附出水在回用水池中搜集待用。供水采用变频泵组。2.9 重要构筑物、设备尺寸及设计参数2.9.1调整池用于排出雨水搜集均质，设计停留时间48小时。平面尺寸10.0m16.0m，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，用于废水提高。2.9.2过滤水泵过滤水泵用于将调整池内雨水送入过滤砂缸内，过滤砂缸反冲洗压力到达kg/cm，过滤水泵采用单极离心式水泵，水泵流量为Q=30.0m3/h，H=20.0m。水泵前面设置毛发过滤器，对调整池水进行粗过滤。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，过滤精度到达5。过滤砂缸采用玻璃纤维缠绕，配置通道多路阀，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 m22.9.4二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，保证游泳者卫生安全，自动投加，控制游离子氯在700左右；二氧化氯毒副作用极底，是当今水处理消毒主流 ，在水中对有机物氧化降解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，可根据探头检测参数自动控制投药量，保证水质稳定。2.9.5活性炭吸附罐过滤器按国标（GB）及英国原则（BS）加工。罐体材料选用不锈钢，采用焊接构造，所有封头采用碟形封头，滤咀板材料选用不锈钢。入口与出口接管选用不锈钢无缝钢管，使用办法兰连接。人孔材料选用不锈钢，带人孔盖（详细位置根据规定决定）。过滤介质排放孔选用ABS滤嘴，带法兰盖板（详细位置根据规定决定）。设计流量为35 m3/h。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。其他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 m2。2.10 重要设备重要设备见表2-4。表2-4重要设备表序号名 称重要技术参数数量备注型号规格性能参数1格栅B=38mm12液位感应器3不锈钢3浊度仪87654电动阀门DN80015毛发汇集器16废水提高泵Q=3.0m3/h，H=10.0m2潜水式7过滤水泵Q=3.0m3/h，H=18.0m2离心式8污泥回流泵Q=3.0m3/h，H=10.0m2潜水式9砂滤罐1.41.6m处理能力Q=35m3/h2玻璃纤维10二氧化氯发生器CDVB120130g/h112自动加药系统包括如下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0.82.5m处理能力Q=30.0m3/h1不锈钢14变频杂用泵Q=20.0m3/h，H=28.0m15电气控制柜含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回用原则/501056.09.0根据对有关雨水回用试验研究及工程实践，各处理单元要到达上述预期处理效率是也许。3土建设计3.1 建筑设计略。3.2 构造设计略。4 电气、仪表雨水处理工程电气为三级负荷，拟直接从厂区变电室引380V电源至本工程。动力设备保护按厂内既有系统，接地电阻10。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用电负荷序号设备名称装机容量（kW）数量工作参数日工作时间（hr）日用电量（kWh）备注1电动阀门2.21112.22雨水提高泵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变频杂用泵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116.20.7587.12kWh/d，其中0.75为功率因数。5 给排水略。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3.0.0.5m37.50.051.875钢砼1调整池10.016.04.5m7200.0536.00钢砼2水池防腐3940.013.94环氧树脂土建费小计41.82二设备1格栅B=5mm10.200.20铸铁2毛发汇集器0.200.803雨水提高泵Q=30.0m3/h，H=10.0m20.1.60一用一备4电动阀门Dn80012.62.605浊度仪876513.43.40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-10051.504.50非标、成套17Ph、ORP监控仪PH自动调整、水处理药剂、催化剂自动加入等2.505.00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%5%4.692调试费设备费%2%1.044设备安装费设备费5%5%2.605管理费直接费3%3%2.796税金工程总价3.69%3.46小计14.58五工程总费用108.40阐明：本方案未包括道路、绿化及特殊基坑维护费用。8 运行成本8.1雨水处理运行费用雨水处理运行费用重要包括电费、人工费及药剂费，各项取费分别为：1、电费由表4-1用电容量记录可知，本工程实际电耗为87.2kWh/d ，折算成单位雨水电耗为0.35kWh/m3雨水。按电价0.70元/kWh计，则电费为0.35kWh/m3雨水0.70元/kWh=0.245元/m3雨水。2、人工费劳动定员1人，每人每月1800.00计，则人工费为1人1800元/人月(249m3/d30d/月)=0.24元/m3废水。3、运行总费用根据上述论述，该雨水处理站综合雨水处理运行费用为0.245+0.240.485元/m3雨水。满负荷年运行总费用为：0.485元/m3雨水249m3/d360d/年4.4万元/年。4、年节省水费 该于水处理站年节省水费为910802元 /m3=182160.00元9 重要技术经济指标1、处理规模：249m3/d2、工程总投资：108万元3、总装机容量：21.2kW4、劳动定员：1人5、年运行总费用：4.4万元10 环境效益雨水不仅可用于都市道路浇洒和绿化，还可用于冲厕、洗衣和工业用水等方面；雨水集蓄工程建设可减少都市雨洪压力和排水管网负荷，可减少雨水管道投资；通过雨水集蓄运用工程，可节省大量自来水，通过资源替代和调整用水构造，可为都市居民生活和工业用水等提供水源。雨水运用减少了排污，节省了有限水资源，具有明显环境效益。目录1总论11.1概述11.2项目慨况21.3设计根据21.4 设计原则22 工艺设计22.1 雨水水质分析22.2雨水回收系统阐明32.3雨水水量计算32.4需水量计算42.5设计水量水质及用水原则42.6工艺选择52.7 工艺流程72.8 流程阐明72.8.1 雨水汇集72.8.2 毛发过滤器82.8.3 过滤系统82.8.4 氧化消毒系统82.8.5 活性炭吸附系统82.9 重要构筑物、设备尺寸及设计参数82.9.1调整池82.9.2过滤水泵82.9.3过滤砂缸92.9.4二氧化氯发生器及自动加药系统92.9.5活性炭吸附罐92.9.6回用清水池92.9.7综合机房92.10 重要设备92.11 预期处理效果103土建设计103.1 建筑设计103.2 构造设计114 电气、仪表115 给排水116 劳动定员117投资估算118 运行成本128.1雨水处理运行费用129 重要技术经济指标1310 环境效益13附图：雨水回用处理系统流程图