城市雨水作为中水原水在中水工程中的应用

简介： 随着国民经济的高速发展，水资源遭到了严重的污染并日益短缺，因此必须在现有水资源的基础上开展开源、节流等措施。文章介绍了城市雨水作为中水原水的收集和水质分析以及在中水工程中 的应用。
关键字：水资源 城市雨水 中水 中水工程

　　Abstract: With the rapid development of national economy, water is not only getting more polluted but also running shorter, so effective measures should be taken to exploit new sources of water and to economize on water. In this article, the ways to collect city rainwater as gray-water are first introduced, followed by analysis of the quality of rainwater and its application in gray-water project.

　　Key words: water resource; city rainwater; gray-water; gray-water project

　　1、 概述

　　水是任何其它物质不可以替代的，是一种不可缺少的重要资源，它维系着人类的生命活动和一切与其相关的社会活动，是保持人类社会可持续发展不可缺少的重要因素。

　　近年来，由于世界人口的迅猛增长、社会经济的迅速发展以及人类生活水平的不断提高，人类对水量的要求变得越来越大，原有的清洁水资源由于受到人类生命活动的影响而污染，因此地球上的水资源利用日趋紧缺。

　　我国水资源形式十分严峻^[1]，如果单从总体来看中国的淡水资源年拥有量为28124亿立方米，其中地表水为27115亿立方米，其余为地下水，总量居世界第6位，但是按人口统计，人均水资源量仅2220立方米，不及世界人均淡水资源量的1/4，并且水资源分布南北显著不均。我国已被列为世界12个贫水国家之一。目前全国缺水城市已达200多座，有近50个城市不得不实行限量供水，缺少不仅仅是许多城市面临的难题，而且已成为世界性的问题。

　　随着城市建设的不断发展，城市化将成为21世纪我国经济发展的重点之一，城市建筑物、构筑物以及道路形成了大量的不透水地面、屋面、混凝土和沥青路面，他们的径流系数一般为ψ＝0.9，也就是说降雨量的90％将形成地面径流。大量的雨水径流没有利用就直接排放掉了，不仅仅是水资源的巨大浪费，同时也加大了城市排水设施的负担以及增加了城市雨水洪灾的概率。

　　以前城市水资源主要致力于地表水资源和地下水资源的开发，不重视对城市汇集径流雨水的利用而任其排放，造成了大量宝贵雨水资源的流失，随着城市的迅速扩张，雨水流失量也越来越大。一方面是城市的严重缺水，地下水的过量开采，地下水位逐年下降（例如郑州，1996年至今人均可用水量下降了33％，由于过度的地下水开采，使郑州地下水已形成面积比市区还大的160平方公里的深层漏斗区，并仍以年平均10平方公里的速度扩张）^[2]，另一方面大量地排放雨水又带来城市雨水排除不畅、城市生态环境恶化等一系列问题，为了解决和缓解这些问题，雨水利用是行之有效的方法之一。

　　2、 中水的概念以及水质要求

　　中水是指生活污水经过处理后，达到规定的水质标准，可在一定范围内重复使用的非饮用水，主要作为办公楼、公寓、客房和公共卫生间冲厕所用水和室外绿化用水。中水供应系统是分质供水的一种形式，在供水系统中设生活饮用水和生活杂用水（中水）两套独立的系统，以次质水替换优质水，减轻供水的压力，当然杂用水应该满足一定的水质要求（见表1）。

　　3、 城市雨水的收集与水质分析

　　3.1 城市雨水的收集

　　城市雨水在实际利用时受到诸多因素的限制，像气候条件、降雨季节（南方地区多集中在春夏两季）的分配，雨水水质的情况和地质地貌等自然因素的制约以及特定地区建筑物的布局和结构等一些其它因素的影响。城市雨水的收集通常有如下几种途径：①屋面雨水集蓄；②道路雨水截流，道路雨水通过雨水管道排入沿途大型蓄水池收集（如日本名古屋的若宫大通调节池，建在城市的街道下面，长约316m，宽度47～50m,深约10m，最大贮留量约为10×10⁴m³）^[4]；③绿地草坪滞蓄^[5]，绿地草坪供雨水径流流过时下渗，超过绿地草坪渗透能力的雨水则进入雨水池收集

　　表一 生活杂用水水质标准^[3]

　　3.2城市雨水水质分析

　　 城市雨水水质情况非常复杂，城市与城市之间的差异、汇水面、降雨的季节、降雨特征等的不同都会影响到城市雨水的水质。雨水径流污染主要表现在以下几个方面。

　　 第一是由于大气的污染，直接由于降雨带来的污染物，这些污染物的种类主要取决于各个城市的空气状况，还可能由于大气的迁移，从外域带入（如北方地区的沙尘暴）。

　　 第二是屋面。屋面雨水径流的水质主要取决于非降雨期空气中沉降物和屋面所用的材料。屋面材料对屋面径流水质的影响非常明显。尤其是沥青油毡类屋面材料（特别是普通油毡类）污染比较严重，比混凝土平板、现浇钢筋混凝土屋面以及瓦屋顶（像小青瓦、石棉瓦、平瓦）的污染量高出许多倍。材料的老化和夏季的高温曝晒，收集雨水中的污染物浓度都会有显著的提高，并且色度大，主要为可溶性COD，多集中在暴雨初期径流中，浓度达到数百甚至超过数千mg/l，当然雨水水质也取决于该城市的降雨量、气温、降雨间隔时间、屋面材料的种类等，一般说来降雨后期COD的浓度可稳定在100mg/l以内。

　　 第三是路面雨水径流水质和影响因素最为复杂^[6]。大气、屋面污染物都会汇入到路面，加上路面本身各种污染因素，如路面所用材料、汽车尾气排泄物、生活垃圾、裸露和植被地带冲出的泥沙等，其成分异常复杂，随机性很大。但也有一定的规律：如污染物主要集中在雨水初期径流中，污染浓度主要受两次降雨之间的间隔时间、空气质量、降雨量和暴雨强度，路面状况等因素影响。总的说来，在降雨过程中，浓度逐渐下降，最后趋于稳定，其主要污染成分有COD、SS、油类、表面活性剂，重金属及其它无机盐类。

　　4、 城市雨水作为中水原水在中水工程中的应用

　　从雨水的水质分析可知，屋面雨水的水质远远高于通过道路雨水截流收集到的雨水，

　　当然绿地草坪滞蓄收集到的雨水水质也非常好，但是由于绿地草坪的渗透能力比较强，能收集到的雨水数量有限，因此在实际过程中通常采用屋面收集到的雨水作为中水原水。笔者对某市某次雨水的水质进行了分析，见下表2。

　　表2 屋面雨水水质分析

　　从表中可知BOD₅/COD(可生化系数)的值小于0.3^[4]，由此可见屋面雨水不宜采用生化处理工艺，宜采用物化处理。从以前所采用的中水系统来看，大部分的建筑中水系统都采用生化处理工艺，因此雨水利用必须采用独立系统。

　　在屋面雨水作为中水原水的处理方案选择时，由于初期降雨的污染浓度比较高，应该考虑屋面雨水的初期弃流，初期弃流量大约2mm时比较合适。雨水处理方案如下图所示。

　　5、 结束语

　　1） 在目前水资源日益紧张，水污染日趋严重，城市生态环境恶化的情况下，城市雨水作为补充水源加以利用，不仅可以减轻城市的用水压力，而且还可以降低城市的雨水洪涝灾害。

　　2） 目前雨水利用还缺乏一定的标准和规范。各地的雨水利用处于摸索阶段，缺乏充分的科学分析和指导。雨水利用系统的组成、集流面的面积、储水池的防渗材料选用，水窖水质的净化，都尚未形成公认的标准和规范。

　　3） 在现阶段，政府应该加大对中水工程的投资力度，在政策上应该给予优惠、扶持采用生命力。目前中水的实际价格比自来水要高，人们单从经济方面去考虑，往往不愿意投资中水工程。因此政府应该尽快采取一定的措施来调节中水的价格，刺激中水的广泛应用。

　　城市雨水作为中水原水利用时应该考虑到雨水的季节和时间的波动，往往无法准确的预测，因此既要考虑尽可能充分利用雨水，又要兼顾经济可行，并对不同方案作技术经济分析。同时中水回用以及雨水利用要与区域性水资源利用结合起来，与城市规划及景观的整体布局综合考虑，通过全面规划，合理布局达到协调统一，充分体现整体经济效益。

　　参考文献

　　[1] 李顺.淡水危机与节水技术[M].化学工业出版社，2003.

　　[2] 中国青年报.城市雨水是资源不是祸水http://www.civilcn.com 2002－10－30 .

　　[3] 中华人民共和国建设部《生活杂用水水质标准》（CJ25.1－1988）.

　　[4] 赵廷红、牛争鸣.实现城市雨水资源化的基本途径[J].中国给水排水

　　[5] 钱易、刘昌明、邵益生.中国城市水资源可持续开发利用[M] .中国水利水电出版社，2002.

　　[6] 北京城市节约用水办公室.节水新技术与示范工程实例[M].北京：中国建筑工业出版社，2004.

　　[7] 张自杰.给水工程下册（第四版）[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2000.

　　 作者简介：周赛军(1975—)：男，汉族，湖南科技大学讲师，在读硕士

　　联系方式：电话：13055145542，07328290733

　　邮箱：zsjaw0745@sina.com

　　 作者简介：任伯帜（1968－）：男，汉族，湖南科技大学副教授，给排水博士

　　 作者简介：袁玉梅：女，湖南大学副教授，博士，硕士生导师