屋面雨水作为冲厕用水的案例分析
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水质分析试验于 2008年 6月在 10号楼环境工 程实验室进 行, 测定指标包括 pH、高锰酸盐指 数、 SS、TP、TN 和大肠菌 群数。采集 水样、测定 方法均 按日本工业标准 ( JISK 0102) 规定进行。其中 pH 采 用 WM - 50EG ( TOA) 玻璃电极测定, 高锰酸盐指数
( 1. D epartm ent of M unicipal Engineering, L iaoning T echnical University, Fux in 123000, China; 2. D epartm ent of W ater and W astewater E ng ineering, Dalian F isheries University, Dalian 116023, China; 3. T ianjin E co city Construction M anagem ent C entre, T ianjin 300480, China) Ab stract: T aking a teach ing bu ild ing o f an university in Japan as a case study, a rainw ater utiliza
投加能力为 30 mL /m in, V= 50 L
流量计 降雨强度计
1
1. 6~ 16 m3 /h
1 测定范围: 0~ 100 mm /h
排水泵
2
潜水泵, Q = 150 L /m in,
H = 110 kPa
中水提升泵 ( 9号楼 ) 1 中水提升泵 ( 10号楼 ) 1
Q = 240 L /m in,H = 320 kP a Q = 283 L /m in,H = 320 kP a
关键词: 屋面径流; 雨水有效利用; 冲厕用水 中图分类号: TU991 文献标识码: C 文章编号: 1000- 4602( 2010) 16- 0122- 04
Case Analysis of U sing Roof Rainwater as Toilet F lushing W ater
L I T ing ting1, L IU J ing ru2, L I Dong3, L IU Zhen jiang3
补给阀直接注 入处理水池补水。若是雨量 充足季
节, 雨水贮存池中雨水经溢流管流入排水池, 通过排 水泵送至污水管网。其中沉 砂池容积为 30 m3, 雨 水贮存池、处理水池、排水池容积均为 50 m3。
图 1 屋面雨水收集处理系统 F ig. 1 R oo f ra inw ater co llection and treatment sy stem
第 26卷 第 16期 2010年 8月
节水与回用
中国给水排水
CH INA W ATER & W A STEW ATER
V o.l 26 N o. 16 A ug. 2010
屋面雨水作为冲厕用水的案例分析
李婷婷 1, 刘晶茹 2, 李 东3, 刘振江3
( 1. 辽宁工程技术大学 市政工程系, 辽宁 阜新 123000; 2. 大连水产学院 给排水工程系, 辽宁 大连 116023; 3. 中新天津生态城建设管理中心, 天津 300480)
122
www. w aterg asheat. com
李婷婷, 等: 屋面雨水作为冲厕用水的案例分析
第 26卷 第 16期
雨水中 COD通常高达 3 000 ~ 4 000 m g /L; 而绿地 径流雨水又基本以渗透为主, 可收集雨量有限; 相比 较而言, 屋面雨水水质较好、径流量大、便于收集利 用, 其利用价值也最高 [ 2] 。但关于收集屋面雨水冲 厕这方面技术的研究和实例, 国内鲜有报道。
屋面雨水收集处理系统的主要设备见表 1。
表 1 雨水收集处理系统的主要设备
T ab. 1 M a jo r dev ices
项目
数量 /台
备注
过滤泵
2 Q = 0. 1 m3 /m in, H = 200 kP a, P = 1. 5 kW
过滤器
1 最大处理能力为 6 m3 /h
次氯酸钠投加装置 1
K ey w ords: roof runo f;f effective ra inw ater utilizat ion; to ilet flushing w ater
早在 20世纪 60年代, 香港水务署为解决市民 缺水之苦而推出了海水冲厕系统。到目前为止覆盖
范围已达香港人口的 99% , 600多万市民基本可享 受这项免费服务, 每年为 香港节省 20% 的饮用水。 我国青岛市也已实行利用海水免费提供冲厕水。我 国的海岸线总长度达 3. 2 104 km, 沿海城市多且人 口密集, 经济发达, 如果都实行海水冲厕, 能有效地 节约日益紧缺的淡水资源。
1 3 雨水水质分析 日本雨水再利用系统的计划基准制定厕所冲洗
水的水质标准见表 2。
表 2 厕所冲洗水水质标准 T ab. 2 Qua lity index o f flush ing water
项目
卫生器具冲洗水标准
pH 嗅味 外观 大肠菌群数 / (个
mL- 1 )
5. 8~ 8. 6 无异常 无不快感
对于内陆城市, 可设置专门收集雨水的装置, 经 处理后用于厕所冲洗。城市雨水作为一种宝贵的水
资源, 其收集利用主要有屋面、道路、渗透性地面三 种汇流介质。屋面和道路径流系数大, 雨水径流量 大, 是雨水资源量的主要组成部分, 但两者污染程度 不同, 雨水径流水质也有所不同 [ 1] 。根据我国城市 卫生状况及对雨水水质测定的实际情况: 在这 3种 汇流介质中, 地面径流雨水水质较差, 城市道路初期
16. 5 6. 1 5. 5 0. 23 0. 14 0. 11 0. 93 0. 82 0. 70
35 31 10
1. 5 0. 08 0. 44
3
2. 0 0. 39 0. 41
4
从雨水池取样测定大肠菌群数为 35 个 /mL, 这 是因为雨水池设在室外, 雨量过大时地表径流流入 而污染水质。经过滤及消毒处理后水中大肠菌群降 至 5个 /mL 以下, 表明次氯酸钠消毒效果良好。采 样测定是在梅雨季节进行, 原水水质非常稳定, 有机 污染物浓度较低, 这和仙台当地良好的空气质量、建 筑物屋面材料有关。从冲洗水箱中取水样观察, 无 嗅无味, 颜色略带浅黄色, 视觉无不快感。从结果 看, 经处理后雨水水质均能满足厕所冲洗水卫生标 准。
在日本, 有数千项这样的雨水利用实例, 包括区 域性雨水利用设施, 学校、公园、办公楼、大型运动场 馆等公共设施, 住宅区、单体住宅及其他类型的各种 雨水利用系统。其多数是在建筑物上收集雨水, 采 用沉淀和过滤的方法, 维修管理很方便, 一般只需清 理沉淀池和滤池。对于降尘问题, 通常采用微滤网 分离, 以清除雨水贮存池内的泥沙。部分集雨设施 还备有加氯装置, 对雨水贮存池进行定期消毒。
t ion system using the roo f rainw ater as flushing w ater after being collected, stored, filtrated and d isinfec ted is introduced. T he quality o f treated rainw ater is analyzed. The resu lt show s that the treated rainw ater qua lity can ach ieve the w ater qua lity index of flush ing w ater. Com pared w ith the ra in fall and the quant ity of rainw ater ut ilization in one year, the influence factors o f the ra inw ater utilizat ion effic iency are dis cussed. Through the simu lation tes,t the influence facto rs are determ ined, including the rainfal,l the ra inw ater consum ption, the m ake up quantity of tap w ater, the vo lum e o f rainw ater storage pond and so on.
2 雨水利用效率分析
在考察该套雨水设施处理效果的同时, 也对该 系统的雨水利用效率进行了研究分析。对 2007年 5月 # 2008年 6月该地区降雨量、雨水使用量、自来 水补给量等数据进行分析, 结果见表 4。
由表 4可知, 从 2007年 5月 # 2008年 6月的自 来代替率平均为 46. 26% , 其中 2007年 12月自来水 代替率最低。这是由于冬季降雨量过小, 收集雨水 量已减至 24. 90 m3 /月。而在 2008年 2月和 3月因 学校放寒假, 自来水代替率也是全年最低值。进入 4月份之后, 随着学生开学, 教学楼使用率的加大, 及降雨量的增大, 故自来水代替率达到 75. 56% 。
项目
雨水池沉砂池贮雨存水池处理水池冲Leabharlann Baidu水箱
pH
6. 61 7. 56 7. 44 7. 75 7. 19
高锰酸盐指数 /
( mg L- 1 )
13. 76 10. 8 9. 77 7. 44
6. 34
SS / ( mg L- 1 ) TP /( m g L- 1 )
TN / (m g L- 1 )
大肠菌群数 / (个 mL- 1 )
摘 要: 以日本某高校教学楼为例, 介绍了屋面雨水经收集、贮存、过滤、消毒处理后用于冲 厕的雨水利用系统。对处理后雨水水质的测定分析结果表明, 该系统处理出水水质能够达到冲厕 用水卫生标准。比较该地区一年内降雨量和雨水利用量, 分析讨论了雨水利用有效率的影响。通 过模拟试验, 确定了影响雨水有效性利用的因素 ( 包括降雨量、使用水量、自来水补给水量、雨水贮 存池容量等 ) 。
笔者在日本东北工业大学研修期间, 着重研究 当地雨水利用技术, 现以曾工作学习过的大学教学 楼雨水利用技术为例, 说明在建筑物内利用雨水进 行冲厕的技术可行性。
1 利用屋面雨水冲厕的处理系统
1 1 基本情况介绍 东北工业大学坐落于日本东北部仙台市, 位于
东京以北 300 km 的太平洋沿岸, 海洋性气候, 年均 气温为 11. 9 ! , 年降水量为 1 204. 5 mm。以该校 9、10号教学楼为研究对象, 收集两楼的屋面雨水于 10号楼地下室的雨水贮存池中, 雨水经过滤、消毒 处理后由水泵输送至 9、10号楼各卫生间的大、小便 器冲洗水箱。两栋楼屋面汇水面积共计 1 919 m2, 年收集水量为 1 770 m3, 屋面雨水经收集处理后服 务于两楼的 39个 小便器、50 个大便器。结合日本 自来水费用, 年节省水费约 60万日元。 1 2 雨水处理系统
123
第 26卷 第 16期
中国给水排水
www. w atergashea t. com
利用酸性高锰酸盐法测定, SS采用过滤法测得, TN 和 TP 均由 AACS- ∀水质自动分析仪测定, 大肠菌 群数采用多管发酵法测定。
表 3为教学楼雨水处理各工序的水质平均值。
表 3 各处理单元水质
T ab. 3 W ate r qua lity index in each process unit
雨水处理设备间设在 10号楼地下室, 具体布置 见图 1(其中雨水池设在室外, 故图中没有显示。雨 水池汇集两楼的屋面径流, 起调节沉淀的作用 ) 。
由于初期径流污染物浓度较高, 为了节约处理 成本和提高收集利用效率, 考虑当地初期雨水水质 情况, 该教学楼屋面雨水收集采用前 1 mm 的弃流 量, 经初期雨水弃流阀排放至污水管道, 由城市污水 厂处理后排放。雨水经初期弃流后先汇入雨水池, 再进入沉砂池沉淀去除大颗粒物质, 而后收集于雨 水贮存池, 提升泵将雨水 送至雨水处理单 元, 经过 滤、加氯消毒后进入处理水池, 再由中水提升泵送至 各卫生器具。在雨水不足季节, 自来水通过自来水
水质分析试验于 2008年 6月在 10号楼环境工 程实验室进 行, 测定指标包括 pH、高锰酸盐指 数、 SS、TP、TN 和大肠菌 群数。采集 水样、测定 方法均 按日本工业标准 ( JISK 0102) 规定进行。其中 pH 采 用 WM - 50EG ( TOA) 玻璃电极测定, 高锰酸盐指数
( 1. D epartm ent of M unicipal Engineering, L iaoning T echnical University, Fux in 123000, China; 2. D epartm ent of W ater and W astewater E ng ineering, Dalian F isheries University, Dalian 116023, China; 3. T ianjin E co city Construction M anagem ent C entre, T ianjin 300480, China) Ab stract: T aking a teach ing bu ild ing o f an university in Japan as a case study, a rainw ater utiliza
投加能力为 30 mL /m in, V= 50 L
流量计 降雨强度计
1
1. 6~ 16 m3 /h
1 测定范围: 0~ 100 mm /h
排水泵
2
潜水泵, Q = 150 L /m in,
H = 110 kPa
中水提升泵 ( 9号楼 ) 1 中水提升泵 ( 10号楼 ) 1
Q = 240 L /m in,H = 320 kP a Q = 283 L /m in,H = 320 kP a
关键词: 屋面径流; 雨水有效利用; 冲厕用水 中图分类号: TU991 文献标识码: C 文章编号: 1000- 4602( 2010) 16- 0122- 04
Case Analysis of U sing Roof Rainwater as Toilet F lushing W ater
L I T ing ting1, L IU J ing ru2, L I Dong3, L IU Zhen jiang3
补给阀直接注 入处理水池补水。若是雨量 充足季
节, 雨水贮存池中雨水经溢流管流入排水池, 通过排 水泵送至污水管网。其中沉 砂池容积为 30 m3, 雨 水贮存池、处理水池、排水池容积均为 50 m3。
图 1 屋面雨水收集处理系统 F ig. 1 R oo f ra inw ater co llection and treatment sy stem
第 26卷 第 16期 2010年 8月
节水与回用
中国给水排水
CH INA W ATER & W A STEW ATER
V o.l 26 N o. 16 A ug. 2010
屋面雨水作为冲厕用水的案例分析
李婷婷 1, 刘晶茹 2, 李 东3, 刘振江3
( 1. 辽宁工程技术大学 市政工程系, 辽宁 阜新 123000; 2. 大连水产学院 给排水工程系, 辽宁 大连 116023; 3. 中新天津生态城建设管理中心, 天津 300480)
122
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李婷婷, 等: 屋面雨水作为冲厕用水的案例分析
第 26卷 第 16期
雨水中 COD通常高达 3 000 ~ 4 000 m g /L; 而绿地 径流雨水又基本以渗透为主, 可收集雨量有限; 相比 较而言, 屋面雨水水质较好、径流量大、便于收集利 用, 其利用价值也最高 [ 2] 。但关于收集屋面雨水冲 厕这方面技术的研究和实例, 国内鲜有报道。
屋面雨水收集处理系统的主要设备见表 1。
表 1 雨水收集处理系统的主要设备
T ab. 1 M a jo r dev ices
项目
数量 /台
备注
过滤泵
2 Q = 0. 1 m3 /m in, H = 200 kP a, P = 1. 5 kW
过滤器
1 最大处理能力为 6 m3 /h
次氯酸钠投加装置 1
K ey w ords: roof runo f;f effective ra inw ater utilizat ion; to ilet flushing w ater
早在 20世纪 60年代, 香港水务署为解决市民 缺水之苦而推出了海水冲厕系统。到目前为止覆盖
范围已达香港人口的 99% , 600多万市民基本可享 受这项免费服务, 每年为 香港节省 20% 的饮用水。 我国青岛市也已实行利用海水免费提供冲厕水。我 国的海岸线总长度达 3. 2 104 km, 沿海城市多且人 口密集, 经济发达, 如果都实行海水冲厕, 能有效地 节约日益紧缺的淡水资源。
1 3 雨水水质分析 日本雨水再利用系统的计划基准制定厕所冲洗
水的水质标准见表 2。
表 2 厕所冲洗水水质标准 T ab. 2 Qua lity index o f flush ing water
项目
卫生器具冲洗水标准
pH 嗅味 外观 大肠菌群数 / (个
mL- 1 )
5. 8~ 8. 6 无异常 无不快感
对于内陆城市, 可设置专门收集雨水的装置, 经 处理后用于厕所冲洗。城市雨水作为一种宝贵的水
资源, 其收集利用主要有屋面、道路、渗透性地面三 种汇流介质。屋面和道路径流系数大, 雨水径流量 大, 是雨水资源量的主要组成部分, 但两者污染程度 不同, 雨水径流水质也有所不同 [ 1] 。根据我国城市 卫生状况及对雨水水质测定的实际情况: 在这 3种 汇流介质中, 地面径流雨水水质较差, 城市道路初期
16. 5 6. 1 5. 5 0. 23 0. 14 0. 11 0. 93 0. 82 0. 70
35 31 10
1. 5 0. 08 0. 44
3
2. 0 0. 39 0. 41
4
从雨水池取样测定大肠菌群数为 35 个 /mL, 这 是因为雨水池设在室外, 雨量过大时地表径流流入 而污染水质。经过滤及消毒处理后水中大肠菌群降 至 5个 /mL 以下, 表明次氯酸钠消毒效果良好。采 样测定是在梅雨季节进行, 原水水质非常稳定, 有机 污染物浓度较低, 这和仙台当地良好的空气质量、建 筑物屋面材料有关。从冲洗水箱中取水样观察, 无 嗅无味, 颜色略带浅黄色, 视觉无不快感。从结果 看, 经处理后雨水水质均能满足厕所冲洗水卫生标 准。
在日本, 有数千项这样的雨水利用实例, 包括区 域性雨水利用设施, 学校、公园、办公楼、大型运动场 馆等公共设施, 住宅区、单体住宅及其他类型的各种 雨水利用系统。其多数是在建筑物上收集雨水, 采 用沉淀和过滤的方法, 维修管理很方便, 一般只需清 理沉淀池和滤池。对于降尘问题, 通常采用微滤网 分离, 以清除雨水贮存池内的泥沙。部分集雨设施 还备有加氯装置, 对雨水贮存池进行定期消毒。
t ion system using the roo f rainw ater as flushing w ater after being collected, stored, filtrated and d isinfec ted is introduced. T he quality o f treated rainw ater is analyzed. The resu lt show s that the treated rainw ater qua lity can ach ieve the w ater qua lity index of flush ing w ater. Com pared w ith the ra in fall and the quant ity of rainw ater ut ilization in one year, the influence factors o f the ra inw ater utilizat ion effic iency are dis cussed. Through the simu lation tes,t the influence facto rs are determ ined, including the rainfal,l the ra inw ater consum ption, the m ake up quantity of tap w ater, the vo lum e o f rainw ater storage pond and so on.
2 雨水利用效率分析
在考察该套雨水设施处理效果的同时, 也对该 系统的雨水利用效率进行了研究分析。对 2007年 5月 # 2008年 6月该地区降雨量、雨水使用量、自来 水补给量等数据进行分析, 结果见表 4。
由表 4可知, 从 2007年 5月 # 2008年 6月的自 来代替率平均为 46. 26% , 其中 2007年 12月自来水 代替率最低。这是由于冬季降雨量过小, 收集雨水 量已减至 24. 90 m3 /月。而在 2008年 2月和 3月因 学校放寒假, 自来水代替率也是全年最低值。进入 4月份之后, 随着学生开学, 教学楼使用率的加大, 及降雨量的增大, 故自来水代替率达到 75. 56% 。
项目
雨水池沉砂池贮雨存水池处理水池冲Leabharlann Baidu水箱
pH
6. 61 7. 56 7. 44 7. 75 7. 19
高锰酸盐指数 /
( mg L- 1 )
13. 76 10. 8 9. 77 7. 44
6. 34
SS / ( mg L- 1 ) TP /( m g L- 1 )
TN / (m g L- 1 )
大肠菌群数 / (个 mL- 1 )
摘 要: 以日本某高校教学楼为例, 介绍了屋面雨水经收集、贮存、过滤、消毒处理后用于冲 厕的雨水利用系统。对处理后雨水水质的测定分析结果表明, 该系统处理出水水质能够达到冲厕 用水卫生标准。比较该地区一年内降雨量和雨水利用量, 分析讨论了雨水利用有效率的影响。通 过模拟试验, 确定了影响雨水有效性利用的因素 ( 包括降雨量、使用水量、自来水补给水量、雨水贮 存池容量等 ) 。
笔者在日本东北工业大学研修期间, 着重研究 当地雨水利用技术, 现以曾工作学习过的大学教学 楼雨水利用技术为例, 说明在建筑物内利用雨水进 行冲厕的技术可行性。
1 利用屋面雨水冲厕的处理系统
1 1 基本情况介绍 东北工业大学坐落于日本东北部仙台市, 位于
东京以北 300 km 的太平洋沿岸, 海洋性气候, 年均 气温为 11. 9 ! , 年降水量为 1 204. 5 mm。以该校 9、10号教学楼为研究对象, 收集两楼的屋面雨水于 10号楼地下室的雨水贮存池中, 雨水经过滤、消毒 处理后由水泵输送至 9、10号楼各卫生间的大、小便 器冲洗水箱。两栋楼屋面汇水面积共计 1 919 m2, 年收集水量为 1 770 m3, 屋面雨水经收集处理后服 务于两楼的 39个 小便器、50 个大便器。结合日本 自来水费用, 年节省水费约 60万日元。 1 2 雨水处理系统
123
第 26卷 第 16期
中国给水排水
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利用酸性高锰酸盐法测定, SS采用过滤法测得, TN 和 TP 均由 AACS- ∀水质自动分析仪测定, 大肠菌 群数采用多管发酵法测定。
表 3为教学楼雨水处理各工序的水质平均值。
表 3 各处理单元水质
T ab. 3 W ate r qua lity index in each process unit
雨水处理设备间设在 10号楼地下室, 具体布置 见图 1(其中雨水池设在室外, 故图中没有显示。雨 水池汇集两楼的屋面径流, 起调节沉淀的作用 ) 。
由于初期径流污染物浓度较高, 为了节约处理 成本和提高收集利用效率, 考虑当地初期雨水水质 情况, 该教学楼屋面雨水收集采用前 1 mm 的弃流 量, 经初期雨水弃流阀排放至污水管道, 由城市污水 厂处理后排放。雨水经初期弃流后先汇入雨水池, 再进入沉砂池沉淀去除大颗粒物质, 而后收集于雨 水贮存池, 提升泵将雨水 送至雨水处理单 元, 经过 滤、加氯消毒后进入处理水池, 再由中水提升泵送至 各卫生器具。在雨水不足季节, 自来水通过自来水