雨水回收利用方案设计说明
雨水处理利用工程
设
计
方
案
目录
前言 (1)
一、设计依据及原则 (2)
1.1设计依据 (2)
1.2设计原则 (2)
二、雨水利用系统分析 (2)
2.1项目概况 (2)
2.2水量平衡分析 (2)
2.3系统处理能力分析 (3)
2.4系统工艺流程 (3)
三、雨水弃流系统 (3)
四、雨水处理站 (4)
4.1雨水处理站设计 (4)
4.2雨水蓄水池 (4)
4.3清水池 (4)
五、雨水净化处理 (4)
5.1雨水水质 (4)
5.2回用水质 (5)
5.3处理工艺 (6)
5.3.1 混凝 (7)
5.3.2 过滤 (8)
5.3.3 消毒 (8)
六、主要构筑物及设备明细 (9)
6.1构筑物列表 (9)
6.2主要设备表 (9)
6.3运行成本分析 (10)
6.4人员培训及售后服务 (10)
一、设计依据及原则
1.1 设计依据
●《建筑与小区雨水利用工程技术规》(GB50400-2006)；
●《雨水利用工程技术规》(DGJ32/TJ113-2001)；
●《室外给水设计规》（GB50013-2006）；
●《室外排水设计规》(GB50014-2006)；（2014年版）
●《建筑给水排水设计规》(GB50015-2003(2009年版) )；
●主设计单位提供的参数和图纸等资料。
1.2 设计原则
1.安全性：结合工程实际情况，对弃流系统进行合理的高程设计，避免暴雨倒灌，保证雨水收集、处理系统的安全运行。
2.经济性：合理进行雨水弃流和处理的工艺设计，减少初投资和运行费用；智能控制，提高雨水利用率，最大限度的体现雨水利用的经济性。
3.可靠性：选择稳定可靠的工艺，保证处理后水质达标，实现用水的安全、可靠。
4.简便性：雨水弃流、处理处理设施应能自动运行，操作、维护简便，以减少劳动强度。
二、雨水利用系统分析
2.1 项目概况
雨水处理利用工程主要收集屋面雨水及路面雨水，前期雨水做弃流处
理，后期雨水收集，雨水经处理后主要回用于绿化灌溉及道路清洗。
2.2雨水利用量计算
日用水量最大为
地块Q d=16430×3×10-3≈49.3m3/d；
由于降雨的不确定性，雨水作为杂用水水源和补水水源具有不稳定性，则清水池上部应设置自来水补水设施。
2.3设计围：
根据现有资料，本方案主要针对雨水回收利用系统进行设计，包括初期雨水的弃流处理、雨水蓄水、水质净化。不包含雨水收集管网、雨水回用管网和雨水入渗等系统的设计。
2.4 系统处理能力分析
根据上述水量计算，本方案相关设计水量如下：
1.雨水蓄水池容积：目前尚无规对雨水蓄水池容积计算做具体规定，一般认为，该池容积设计需综合考虑可收集雨水量、雨水利用需水量和建设方的投资能力，本项目收集面积分别为9000平米，根据降雨一年重现期，收集水量远大于绿化日用水量38 m3，雨水蓄水池容积应根据用水量进行设计，应保证至少3d的绿化日用水量，从经济合理性角度考虑，建议蓄水池容积按100m3设计。
2.由于降雨的不确定性，雨水作为杂用水水源具有不稳定性，因此绿化用水应考虑设置自来水补水设施。
3.雨水处理设施的处理能力：根据用水量计算结果，雨水处理设施的日处理能力应按日用水量38 m3/d设计，处理设施小时处理雨水量可按10m3/h设计，最长每天运行约4h。
2.5 系统工艺流程
雨水收集利用系统流程如图2所示。
图2 雨水收集利用系统流程图
3.工艺流程说明及设计
雨水利用系统由初期雨水弃流、调蓄存储和净化处理三部分组成，弃流部分主要由安全分流井、雨水弃流控制器和复合流过滤器组成；调蓄存储主要为蓄水池；净化处理部分根据雨水的用途和用量，选择混凝、反应、过滤、消毒的物化法处理工艺。
3.1初期雨水弃流部分
由于降雨过程中，初期的雨水冲刷屋面、道路，其中夹杂着大量的粉尘和泥砂，水质较差，应对其进行弃流处理，使其直接排入市政污水管线，对于后期较为清澈的雨水进行收集储存后经适当的处理回用，以减少处理工序和降低运行费用等。一般建议以初期2-3mm降雨
径流为界，进行弃流和收集。
雨水水质应以实测资料为准，无实测资料时可采用《建筑与小区雨水利用工程技术规》(GB50400-2006) 中的经验值：雨水弃流前的雨水水质为COD Cr、 SS均达到两千多，污染较高，雨水初期径流弃流后的水质为COD Cr 70-110mg/L、SS 20-40mg/L、色度10-40度，连续降雨时径流水质较好。
3.1.1安全分流井
安全分流井井底标高低于雨水弃流管，雨水汇集管与弃流管标高相同。分流井通过雨水收集管连接至弃流控制器。井设有水质传感器，水质信号传输至弃流控制器用以控制雨水收集管道的开闭。分流井雨水收集管距井底有一定高度（但低于雨水汇集管），作为沉泥空间；井底可渗水（或预埋钢套管），便于降雨结束后清理。
3.1.2弃流控制器
弃流控制器前端具有格栅，用于拦截大颗粒悬浮物，栅条间距3mm，雨停后将提篮格栅取出倾倒即可。弃流控制器附带控制箱，控制箱具有雨量传感器。
弃流控制器无须人工控制，完全由置PLC控制程序进行多点信号串联监测控制，可对降雨的雨型、频次、雨量、pH值、暴雨倒灌等进行记忆处理，根据测试数据调整弃流时间和流量，收集优质雨水。多点信号串联监测控制点位包括：
根据汇流面积、汇流时间，确定弃流初期2-3mm降雨径流的时间
(常规值)；
根据雨频确定收集时间(动态值)；
根据雨水水质在线监测结果，确定弃流时间(监测值)；
根据分流井水位，确定是否收集(报警值)。
设备性能参见下表。弃流控制器直接置于安全分流井之后，尽量缩小其间距离。
3.1.3复合流过滤器
复合流过滤器采用折流、逆向流的复合流原理，不间断对雨水进行分离过滤。其结构顺畅、工艺完善，从根本上克服了过滤器的前期过滤堵塞问题及反洗结淤的弊病，保证在降雨过程中，无人操作状态下，雨水不堵塞、不结淤、过滤顺畅。设备过滤精度为1mm。
设备性能参见下表。复合流过滤器置于收集管路末端，进入蓄水池之前。
设备性能表
3.1.4弃流过滤过程功能分析
（1）安全方面
本系统必须保证建筑区域的排水安全，利用安全分流井，进行分流收集和初期雨水弃流、过大流量弃流，相当于未在雨水排水支管或干管上加装阀门等阻断、截流设备。当降雨径流量超过设置的用来收集优质雨水分流管的最大流量，或系统发生故障时，多余的径流量可继续通过安全分流井中的弃流排水管排出，避免在暴雨时由于系统失灵或人为误操作造成溢水事故。同时，该系统具有自动报警功能，信号可传输直值班室。
复合流过滤器采用折流、逆向流的复合流原理，不间断对雨水进行分离过滤。其结构顺畅，可保证在降雨过程中，无人操作状态下，不堵塞、不结淤。
（2）水质保障方面
系统设有弃流控制装置，该装置采用多点信号控制弃流水量，选取最佳弃流量，收集优质的雨水。弃流后雨水经过复合流过滤器，有效减少了雨水中夹带的杂质进入蓄水池，从而减少了对优质雨水的二次污染。
（3）经济方面
安全分流井的设计既可保证系统排水安全，又可减少系统投资。安全分流井可以实现弃流排水管与雨水收集管之间的管径差异，降低管网和后续弃流装置的投资。另外，通过弃流、初级过滤等措施从源头控制进入处理设施的雨水水质，防止优质雨水的二次污染，降低水
质处理的负荷，节约投资与运行成本。
3.2雨水的调蓄储存
3.2.1蓄水池容积
根据本项目水量平衡分析结果
雨水蓄水池容积建议按雨水汇集全额收集设计，即
V=100m3。
蓄水池采用混凝土结构，尺寸：L×B×H=6000mm×4500mm×4000mm。
3.2.2蓄水池功能设计
雨水经初期弃流后进入蓄水池，蓄水池兼具沉淀功能，进水和出水都需要避免扰动沉积物，以免影响后续处理流程。进水可采取淹没式进水，且进水口斜向上或水平。进水可采取淹没式进水，且进水口斜向上或水平，出水通过设于池的过滤提升泵送至雨水处理系统。此外，蓄水池要设有排泥装置，以免过量沉淀。
3.3雨水净化处理
3.3.1雨水水质
此次项目收集的雨水为屋面雨水，雨水水质应以实测资料为准，本项目无实测资料，因此方案设计中参考《建筑与小区雨水利用工程技术规》(GB50400-2006)中的经验值：其中，屋面雨水初期径流弃流后的水质： COD Crr 70-110mg/L、SS 20-40mg/L、色度10-40度。
本项目按弃流后的雨水水质进行设计
3.3.2用水水质
本项目计划将雨水回用于绿化，根据《建筑与小区雨水利用工程技术规》(GB50400-2006) 的规定，回用水的COD Cr、SS指标应满足表2的水质标准。
3.3.3处理工艺
雨水当中的污染物主要以无机物为主，并含有大量的泥砂。雨水的可生化性很差，一般不采用生物处理技术，且避免引起细菌总数的增加。根据《建筑与小区雨水利用工程技术规》(GB50400-2006)的工艺流程设计要求，应采用物理、化学方法进行处理。
处理水量：根据用水量计算，日用水量38 m3/d。雨水净化处理能力按10m3/h设计，平均每天运行约4h。
雨水处理工艺采用混凝-过滤工艺，具体工艺流程如图2所示。
图2：雨水处理工艺流程图
(1)混凝反应：
本项目为雨水回收系统，雨水中含大量空气中的粉尘，在水中形成大量的悬浮物，而粉尘形成的悬浮物粒径非常小，单纯使用填料式
过滤器（石英砂、活性炭、浮动床均属于填料式过滤器）难以达到理想的过滤效果，故我司为本项目配备混凝反应器以提高过滤效率。混凝过程利用混凝剂对悬浮物质的聚合作用，将水中的污染物质聚集起来后形成较大直径的絮状物质，通过过滤装置将其从水中分离出来。混凝剂可采用聚合氯化铝(PAC)，聚合效果较为明显，混凝剂与雨水混合后进入反应器，药剂与污染物反应生成较大混凝体，经过滤器滤除。
加药装置的作用是向处理水中定量投加混凝药剂。加药装置由加药罐、搅拌机和计量加药泵共同组成，加药罐储存药液，搅拌机用于加药罐药液的搅拌，使之药液中药剂均匀分布不形成沉淀，计量泵用于药液的定量投加。
加药装置性能参数：
①加药罐
材质：PE（聚乙烯），耐腐蚀性强
外形尺寸：直径710mm、高980mm。
有效容积：300L
②搅拌机
功率：0.37kW
③计量加药泵
最大输出流量：10L/h
最大输出压力：0.6MPa
电机功率：42W
混凝反应器性能参数：
材质：钢质，外防腐；
外形尺寸：直径1200mm、高2200mm(有效高度，不包括搅拌电机)；
主要结构：反应罐体、进水口、出水口、泄水口、排气口、吊装环；
搅拌电机：1.1kW；
水力停留时间：15min；
药剂主要成分为聚合滤化铝（PAC）；
投加浓度：10%
投加方式：粉末型药剂，按10%浓度配制人工溶药，注入加药罐，计量泵自动投加。应在调试时根据来水水质进行调整，确定实际投加量。
(2)过滤——浮动床过滤器
传统的过滤器存在着过滤流速较小，设备占地面积大，使用周期短，反冲洗水量大等缺点，我公司所研制的浮动床过滤器恰恰弥补了传统工艺的不足。浮动床式全自动过滤器融合全新的设计理念，是采用最新的专利技术研制而成的新一代水处理设备。
该过滤器针对所采用的过滤介质的悬浮特性，采用了逆流过滤、无压力顺流再生的工作方式，解决了传统过滤器设备容易堵塞和介质再生效果差、自耗水量高、排污水量大等问题，同时比石英砂、多介质等粒料型过滤器的过滤流速提高了2-3倍，且设备体积、重量大大降低，是粒料型过滤器的替代产品。该过滤器实现了过滤精度与进水压力及流速的自适应性，进水压力增大时，流速加快，过滤层的紧密度增强，相应的过滤精度也提高。
设备过滤流速高达40-60m/h，体积较通用类过滤器减小近1/3。本设备具有压力损失小、过滤反洗效果好、可实现全自动无人值守、设备运行管理费用低等优点。PLC控制单元发出信号，通过控制各阀门的通断完成正常过滤状态到介质再生状态的切换，过滤介质的再生过程及相关的时间参数是通过人机界面进行设定的，可以根据实际需要设定再生过程的重复次数。
性能参数：
材质：钢质，外防腐
外形尺寸：直径800mm、高2240mm。
滤速：35m/h
排污水量：0.25t/次
压力损失：0.03-0.08MPa
设备净重：450kg
设备运行重量：970kg
气源强度30-50L/m2·s-1
设备特点：
设备过滤速度高，最大可高达40m/h，体积较通用类过滤器减小近1/3。
以松散的多规格比重小于1的圆球形粒径介质代替了传统的石英砂介质，实现了过滤精度的自适应，可以达到很高的过滤精度，可以完全替代石英砂、多介质、纤维球等通用过滤器。
实现了过滤精度与进水压力及流速的自适应性，进水压力增大时，流速加快，过滤层的紧密度增强，相应的过滤精度也提高。
过滤介质再生的过程是一个无压力、稀释性的溶解过程。这个过程实质上是通过松散过滤介质进而扩充污物存在空间的过程，从而使大量的污物从介质中溶出并分层，最后排出。
本设备具有压力损失小，过滤反洗效果好，可实现全自动无人值守、设备运行管理费用低等优点。
(3)消毒
对处理后的回用水采用次氯酸钠溶液进行消毒，以保证回用水的细菌指标达到要求。
加药装置由一个储药罐和一台加药计量泵组成，储药罐采用PE 材质，计量泵采用进口隔膜泵。
该工艺成熟稳定，污染物去除率可达到85%以上，且运行操作简单，完全自动化控制，降低劳动强度。
(4)清水池
消毒反应的场所，并存储一定容积处理后的清水，以备绿化回用。
采用混凝土结构，有效容积40立方。
设自来水自动补水设施一套。
四、主要构筑物及设备明细
4.1 构筑物列表（土建部分）
4.2 主要设备表