我国人均水资源不足2200立方米,约为世界人均水量的1/4,属人均严重缺水国家,而我们大量雨水却白白地流走。建大楼没想到把雨水加以利用后再排走;修道路没想到让雨水渗入地下,而是铺设越来越粗的排水管;盖蔬菜大棚没有集雨配套设施,抽地下不浇菜果却让棚上的雨水不经利用就流走。美国得克萨斯州水资源开发理事会一份研究报告指出,对雨水的收集利用不仅可减轻人类对水资源的压力,保护环境,还可避免人们饮用含有多种有害化学元素的水。对雨水的科学收集、合理储存及节能使用是节能减排的一个有效途径,是充分发挥雨水利用价值的有效保障。
发达国家的雨水利用
雨水对于缺水的城市来说简真是一种“天赐”之宝。如何才能很好地收集利用好这些雨水,而不让它白白流走呢?国外一些发达国家在城市雨水资源化和雨水的收集利用方面有着非常成功地经验和方法。
美国:减免雨水设施销售税和固定资产税
美国的雨水利用常以提高天然入渗能力为目的。在芝加哥兴建了地下隧道蓄水系统,以解决城市防洪和雨水利用问题。其他很多城市还建立了屋顶蓄水和由入渗池、井、草地、透水地面组成的地表回灌系统。一个普通人家靠房顶接收雨水,每年可收集到4万加仑以上的雨水,可供一家4口用大半年。美国不但重视工程措施,而且还制定了相应的法律法规对雨水利用给予支持。得克萨斯州的奥斯丁和圣安东尼地方政府,减免了雨水收集利用设施的销售税和固定资产税。
德国:放跑雨水要收费
德国是世界上雨水收集、处理、利用技术最选进的国家之一,还制定了一系列有关雨水利用的法律法规。如目前德国在新建小区之前,无论是工业、商业还是居民小区,均要设计雨水利用设施,若无雨水利用措施,政府将征收雨水排放设施费和雨水排放费,而雨水排放费与污水排放费用一样高,通常为自来水费的1.5倍左右。
丹麦:居民用水22%靠天降
丹麦的很多城市在7个月的降雨期,从屋顶收集的雨水量,就足以满足冲洗厕所的用水。而洗衣服的需水量仅4个月就可以满足。每年能从居民屋顶收集645万立方米的雨水,占居民冲洗厕所和洗衣服实际用水量的68%,占居民用水总量的22%。
常见的雨水收集、处理和供应技术
对于雨水的回收利用工程可分为三个部分:雨水的收集、雨水的处理和雨水的供应。一般模式是将屋顶雨水通过雨漏管收集,通过分散或集中过滤除去径流中颗粒物质,然后将水引入蓄水池贮蓄,再通过水泵输送至用水单元,一般用于冲洗厕所或灌溉绿地等。我国城市雨水利用起步较晚,目前主要在缺水地区有一些小型、局部的非标准性应用。
1、 雨水的收集
雨水的收集利用,广义的范围内,包括了大型水库的建设,河川径流的取用等。雨水收集的方式有许多种形式,例如屋顶集水、地面径流集水、截水网等。其收集效率会随着收集面材质、气象条件(日照、温湿度等)以及降雨时间的长短等因素而有所差异。
建筑工程中的雨水收集有三种方式:如果建筑物屋顶硬化,雨水应该集中引入绿地、透水路面,或引入储水设施蓄存;如果是地面硬化的庭院、广场、人行道等,应该首先选用透水材料铺装或建设汇流设施,将雨水引入透水区域或储水设施中;如果地面是城市主干道等基础设施,应该结合沿线绿化灌溉建设雨水利用设施。
2、 雨水的处理
雨水收集后的处理过程,与一般的水处理过程相似,唯一不同的是雨水的水质明显的比一般回收水的水质好,依据试验研究显示,雨水除了PH值较低(平均约在5.6左右)以外,初期降雨所带入的收集面污染物或泥砂,是最大的问题所在。而一般的污染物(如树叶等)可经由筛网筛除,泥砂则可经由沉淀及过滤的处理过程加以去除。这些设备的组合与处理容量需在经济与集水区条件考量下来调整其大小。处理方法与装置则主要取决于:①集水方式;②雨水取用目的与处理水质的目标;③收集面积与雨水流量;④建设计划与相关的条件;⑤经济能力与管理维护条件。
屋顶雨水收集利用系统流程如下:集水→筛选→沉淀→砂滤→停留槽→消毒(视情况而定)→处理水槽(供水槽)。雨水的处理设备包括有筛选网槽以及两个沉淀槽。沉淀槽下方则设有清洗排泥管,用来方便槽底淤泥的清洗排除,维持沉淀槽的循环使用。这种技术虽然能把收集的雨水进行有效处理,但首次投入成本高,运行成本更高,不符合节能减排的发展方向。
3、 雨水的供应
雨水的使用,在未经过妥善处理前(如消毒等),一般建议用于替代不与人体接触的用水(如卫生用水、浇灌花木等)为主。也可将所收集下来的雨水,经处理与储存的过程后,用水泵将雨水提升至顶楼的水塔,供厕所的冲洗使用。
雨水除了可以用为街厕冲洗用水外,也可用为其它用水如空调冷却水、消防用水、洗车用水、花草浇灌、景观用水、道路清洗等均可使用,此外,也可以经处理消毒后供居民饮用。通常利用雨水贮留渗透的场所一般为公园、绿地、庭院、停车场、建筑物、运动场和道路等。
隐藏在“鸟巢“下的节水秘密
“鸟巢“地下有一个规模庞大的雨洪综合利用系统全天不间断运转,可将塞场及周边区域的雨水收集净化后供场馆使用,大大节约城市宝贵的新水。“鸟巢”雨洪综合利用工程面积相当于6个足球场,整个系统的雨水收集面积达22公顷,年回收利用总量约6.7万立方米,日净产水量可达2000立方米。遍布于场馆及周边绿地的收集引流系统可以将雨水汇集至6座地下蓄水池中,其中最大储水能力高达1.2万立方米。经净化处理后的“雨水”可用于场馆绿化、赛场用水、空调冷却、道路和汽车清洗,以及洗手间冲洗等,且水质远高于国内中水回用标准。通过对雨水资源的有效收集、净化和回用,该系统每年节约的水资源足以注满一座9米高的足球场,因而可确保“鸟巢”70%的用水来自于回用水,其中23%则由雨洪综合利用工程提供。
“鸟巢”采用的是一种“纳滤膜”技术。系统收集的雨水将经过砂滤、超滤、纳滤三重净化步骤,方能投入回用。砂滤可去除水中的悬浮物、胶体等污染物;超滤则以小孔径膜技术滤去水中的细菌和大分子物质;纳滤则是用纳滤膜科技对双重净化过的水做进一步处理。作为膜技术在中国大型公共建筑领域的首个应用案例,“鸟巢”雨洪综合利用工程无疑为国内城市未来的水资源回收利用工作提供了有益借鉴。