國外雨水收集利用情況在國外 , 雨水資源化和雨水的收集利用已有幾十年的歷史。在歐洲和一些非洲國家 , 對雨水進(jìn)行收集利用使之資源化 , 可以有效減輕市政供水壓力 ,對我國一些城市很有借鑒意義。
泰晤士河水公司為了研究不同規(guī)模的水循環(huán)方案 , 設(shè)計(jì)了英國 2000 年的展示建筑 ——世紀(jì)圓頂示范工程。在該建筑物內(nèi)每天回收 500m 3 水用以沖洗該建筑物內(nèi)的廁所 , 其中 100m 3 為從屋頂收集的雨水。這使其成為歐洲的建筑物內(nèi)的水循環(huán)設(shè)施。
從面積相當(dāng)于 12 個(gè)足球場大小的 10 萬 m 2 的圓頂蓋上收集來的雨水 , 經(jīng)過 24 個(gè)專門設(shè)置的匯水斗進(jìn)入地表水排放管中 , 初降雨水含有從圓頂上沖刷下的污染物 , 通過地表水排放管道直接排入泰晤士河。由于貯存容積有限 , 收集的雨水量僅 100m 3 / d ,多余的雨水排入泰晤士河。
收集的雨水在蘆葦床中處理 , 這是污水三級(jí)處理中常用的一種自然處理方法 , 收集的雨水質(zhì)量較好 , 在抽送至級(jí)蘆葦床之前只需要預(yù)過濾。其處理過程包括兩個(gè)蘆葦床 ( 每個(gè)的表面積為 250m 2 )和一個(gè)塘 ( 其容積為 300m 3 ) 。選用了具有高度耐鹽性能的蘆葦 , 其種植密度為 4 株 / m 2 。蘆葦床很容易納入圓頂?shù)木坝^點(diǎn)設(shè)計(jì)中 , 這是一個(gè)很好的生態(tài)
主題。
雨水在蘆葦床中通過多種過程進(jìn)行凈化 : 在蘆葦根區(qū)的天然細(xì)菌降解雨水中的有機(jī)物 ; 蘆葦本身吸收雨水中的營養(yǎng)物質(zhì) ; 床中的礫石、砂粒和蘆葦?shù)母灯疬^濾系統(tǒng)的作用。
公共雨水管收集雨水 , 采用簡單的處理后 , 達(dá)到雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) , 便可用于街區(qū)公寓的廁所沖洗和澆灑庭院。
位于柏林的 HLankwitzBeless 2 luedecke 2 Strasse公寓始建于 50 年代 , 經(jīng)過改建擴(kuò)建 , 居民人數(shù)迅速增加 , 屋頂面積僅有少量增加。通過采用新的衛(wèi)生原則 , 并有效地同雨水收集相結(jié)合 , 實(shí)現(xiàn)了雨水的收集。
從屋頂、周圍街道、停車場和通道收集的雨水通過獨(dú)立的雨水管道進(jìn)入地下貯水池。貯水池容積160m 3 , 經(jīng)幾個(gè)簡單的處理步驟后 , 用于沖廁所和澆灑庭院。該項(xiàng)目的詳細(xì)數(shù)據(jù)資料如表 1 所示。
在尼日利亞的缺水地區(qū) , 雨水是的水源 , 為了將雨水收集作為飲用水水源 , 對于來自不同屋頂材料的現(xiàn)場收集的雨水水質(zhì)進(jìn)行了分析測試。其不同來源雨水的物理化學(xué)性質(zhì)如表 2 所示。
從表 2 可以看出 , 水質(zhì)的化學(xué)需氧量較低 , 溶解氧接近飽和濃度 , 幾乎沒有有機(jī)污染物的污染 , 其他指標(biāo)也優(yōu)于可回用的生活污水的水質(zhì)。
丹麥 98 % 以上的供水是地下水。丹麥土地面積 43 000 km 2 , 由四部分組成 : Zealand 島、 Funen ,Bornholm 和 Jutland 半島。年平均降雨量從西南部的 900mm 到東部的 500mm 。年凈降雨量是年平均降雨量的 30 % ～ 50 % , 或者滲入地下形成地下水或者徑流進(jìn)入小溪、河流和湖泊。但是由于目前的取水 ( 或可持續(xù)取水 ) 的比率除了在哥本哈根市周圍的地區(qū)外 , 都小于 1 , 一些地區(qū)的含水層已經(jīng)被過度開采。為此在丹麥開始尋找可替代的水源 , 以減少地下水的消耗。
在城市地區(qū)從屋頂收集雨水 , 收集后的雨水經(jīng)過收集管底部的預(yù)過濾設(shè)備 , 進(jìn)入貯水池進(jìn)行儲(chǔ)存。使用時(shí)利用泵經(jīng)進(jìn)水口的浮筒式過濾器過濾后 , 用于沖洗廁所和洗衣服。
全年系統(tǒng)的水量平衡以 75m 2 的屋頂和 3 個(gè)人進(jìn)行計(jì)算。以年降雨量平均為 600mm 為例 ( 全年降雨量是不均勻分布的) ,7個(gè)月的降雨(7～ 1 月 ) 就足以滿足沖洗廁所的用水。而洗衣服的需水量僅 4 個(gè)月就可以滿足。
從丹麥屋頂收集的年降雨量為 2 290 萬 m 3 ,相當(dāng)于目前飲用水生產(chǎn)總量的 24 % 。每年能從居民屋頂收集 645 萬 m 3 的雨水 , 如果用于沖洗廁所和洗衣服 , 將占居民沖洗廁所和洗衣服實(shí)際用水量的68 % 。相當(dāng)于居民總用水量的 22 % , 占市政總飲用水產(chǎn)量的 7 % 。
我國許多建筑物已建有完善的雨水收集系統(tǒng) ,但是沒有處理和回用系統(tǒng)。例如上海浦東國際機(jī)場航站樓已經(jīng)建有完善的雨水收集系統(tǒng)用來收集浦東國際機(jī)場航站樓屋面雨水 [5] 。航站樓屋面各組成部分的水平投影面積綜合達(dá) 176 150m 2 。該面積遠(yuǎn)大于倫敦世紀(jì)圓頂?shù)拿娣e。在暴雨季節(jié)收集雨量為500m 3 / h ; 如果這些雨量能被有效地處理和加以利用 , 比處理輕污染的生活污水更經(jīng)濟(jì)、簡便易行。而類似的如國際會(huì)展中心 , 國際機(jī)場等 , 在國內(nèi)基本上擁有完善的雨水收集系統(tǒng)。
在我國的內(nèi)蒙西部、寧夏、甘肅、青海和新疆的大部分地區(qū) , 年降水量不足 200mm [6] 。例如寧夏屬于嚴(yán)重缺水的地區(qū) , 在該地區(qū)的水資源的分布情況是 : 地表水平均年資源量為 8 1 5 億 m 3 , 地下水平均年資源量為 16 1 2 億 m 3 , 平均年降雨總量為 157 億m 3 ; 重復(fù)計(jì)算量為 14 1 8 億 m 3 ; 平均年水資源總量為9 1 9 億 m 3 。可見該地區(qū)的主要水資源是雨水。而且在當(dāng)?shù)厝藗円呀?jīng)自發(fā)地進(jìn)行雨水的收集和利用。
城市街道、住宅和大型建筑使城市的非滲透水面積達(dá) 90 % [7] 。如果能將雨水進(jìn)行有效的收集和處理 , 用作生活雜用水 , 景觀用水 , 要比回用生活污水更便宜 , 且工藝流程簡單 , 水質(zhì)更可靠 , 細(xì)菌和病毒的污染率低 , 出水的公眾可接受性強(qiáng)。
我國有些地區(qū)地下水開采過度導(dǎo)致地下水水位下降 , 如能將雨水收集處理后回注地下 , 對于暴雨洪水的水量起到調(diào)蓄作用 , 削減洪澇災(zāi)害 , 同時(shí)還能補(bǔ)充地下水。雨水的利用將緩解水資源的短缺 , 促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。