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雨水收集、净化与回用

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发表于 2017-5-11 11:42:02 | 显示全部楼层 |阅读模式

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雨水收集、净化与回用
城市综合水资管理(IUWM)
长三角地工一直是中国水资源比较丰富的地区,但是随着人类活动中产生的大量工业废物,生活垃圾毫无限制地排入自然环境中。2007到2008太湖流域,巢湖流域大面积蓝藻频繁地爆发已使长三角地区大中城市的饮用水源遭受极大的威胁,这一地区的城市已经成为污染性淡水资源短缺城市。
因此,我们将导入 结合水资源敏感性考虑的城市设计 概念:
水资源敏感性城市设计给人们提供了一种可持续性的雨水收集和汇流方案:同时为雨水和中水的循环利用提供了多种可能:而且还创造性的降低与平衡了城市可饮用水的需求。这需要各区政府、发展商以及相关法律机构的协同努力下,水资源敏感性城市设计需要在城市发展建设与道路设计中被一体化实施。


保护自然水资源 建设半人湿地
大量生态景观设计的实践证明,由湿地及水生植物构成的自然水循环体系,其效果要远好于人工的化学净化方式,并对周围的自然环境起到促进与维护的作用。我们的设计更导入了中水过滤与景观水系循环的双重水体过滤系统。
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雨水利用的意义
          雨水作为一种非传统水源,曾被作为灾害加以防治,现在雨水已经成为一种重要的可用水资源,成为缓解水资源紧张状况的重要水源之一,雨水利用是一种资源的开发和节约,以整个城市生态环境的改善有着极其重要的意义。
a)      收集利用雨水,可直接节约水资源,缓解城市供水紧张。
b)     建设渗透设施,使雨水下渗,可涵养地下水;
c)      减轻城区雨洪负荷,减少接纳水体下游洪峰流量和洪涝威胁;
d)     增加浅层土壤的含水量,调节气候,遏制城市热岛效应;
e)      可以减轻城区径流导致的面源污染;减少扬尘污染,降低噪音。



雨水利用的现状
   目前应用的雨水利用技术可分为以下几大类:分散住宅的雨水收集利用中水系统:建筑或小区集中式雨水收集利用中水系统;分散式雨水渗透系统;集中式雨水渗透系统;屋顶花园雨水式利用系统;生态小区雨水综合利用系统(屋顶花园、中水、渗透、水景)等。
湿地公园雨水的利用
             规划地块内,设计希望通过结合场地中的雨水系统,污水系统与环保节能技术的结合来达到景观的可持续发展。
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中水系统
汇集地面径流及渗透的雨水作为水源,并以水泵提升向系统供水。区域内的绿化灌溉用水采用区域内中水给水系统。场地冲洗、道路清扫用水、水景补水等采用区域内中水给水系统。由集水井内水泵提升供给。

雨水系统
   区域内地面径流雨水经拦截、收集并进行处理,然后进入蓄水集水井中作为中水回用或进入水体,既可避免地面径流的雨水对水体的污染,又可以实现水资源的可持续利用。
   水域边设置蓄水集中水井,一方面,考虑此处地形较低;另一方面,蓄水集水井可以临近水域为补水水源。蓄水集水井分别汇集地面径流及渗透的雨水为中水水源。雨水汇集根据保留绿地和新建绿地的不同需求,分别布置沟渠及透水管设施。雨水汇集过程中,采用动植物净化等方式,控制回用水的水质。


污水处理系统
区域内污水处理厂位于永安和杨家滩。污水处理末级的废水提升入湿地上游,利用水生植物在生长过程中降解有机物的功能,利用水体的“自净能力”进一步降低水中的有机物含量,以利于综合利用。

[雨水利用的具体策略]

      生态排水渠
      生态排水渠中土壤具有很好的渗水性,水渠两侧种植深根系植物,吸收涵养水源,尽可能的减少地表水的蒸发。进入生态排水渠的雨水一部分作为植被用水滋养植物,在排水渠周围形成绿化带美化周边环境;一部分通过生态排水渠将雨水排放至蓄水池以备二次利用;另一部分则渗透至地下补充涵养地下水。

  雨水花园
      建立在园路,停车场,车道,屋顶旁边,根系深的植物不仅用来促进雨水渗透,并创造了一个鸟类与蝴蝶的栖息地。雨水花园可以被用在一个小的场地,或者是一个大的环境系统之中。整个雨水花园的建成,不仅充分的利用了雨水资源,更创造了宜人的景色。

  雨水湿地
     雨水湿地是利用雨水构建的一个人工湿地系统。这种系统可以通过微生物分解,植物阻隔、分解、吸收等方式,最大限度的净化雨水中的污染物。雨水湿地在浅水池里的临时蓄水可以满足湿地植物的生长所必需的条件。雨水湿地同样可以增加微生物的数量,这些微生物可以吸收可溶性碳、营养物 ,减少潜在的生化需氧量,并降低排泄物中大肠杆菌的浓度。建设这种湿地的主要目的是用来进行暴雨洪水控制,以及水质的改善。

  雨水收集和净化的核心内容
  雨水运用为城市景观灌溉用水的体系建设-----将雨水收集净化系统对接于城市景观灌溉用水可以同时产生很多益处,例如:在水质控制、生物迁徙、公共空间塑造以及城市视觉多样性的打造方面做出贡献。
  少雨水的无谓流失-----在城市发展建设过程中准备一些暂时性的雨水收集手段和潜在的再利用手段,可以有效地减少雨水在地表的流失:
  在发展成本最小化的同时,创造附加价值----雨水收集措施可以降低污水排水放量,减少污水排放设施的建设费用
  降低可饮用水的需求----通过净化处理,将收集的雨水转化为生活用水的供给(例如:厕所、花园和洗衣间),这样就降低了对清洁水源的需求。
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[湿地水质净化原理]
  从污水厂排出末级污水,通过分流降低水的流速,进入蓄水池1。蓄水池1两侧铺有砾石,起到减缓水流速度并拦截较大体积固体颗粒物的作用。
经过蓄水池1初步净化的污水进入湿地植物净化区,经植物净化区(梯田过滤净化区)、重金属净化区、病原体净化区和水质稳定区。经过净化后的水进入蓄水池2存储。蓄水池2通过对净化末端的水进行水质监测,以确保从蓄水池2排出的水达到景观用水的标准,最终实现湿地水质净化与二次利用。
湿地水质净化分为以下几大区域:蓄水池1,湿地植物净化区,蓄水池2,景观用水区等四个区域。
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[湿地水质净化原理]
  蓄水池1
      经过二次分流的污水进入蓄水池1,大量悬浮颗粒。通过放置在进水管、出水管的砾石过滤得以去除,减轻生物处理负荷。
  植物综合净化区
      经过污水处理厂处理的末级污水,通过分流方式进入植物综合净化区。设计时应保证水与植被接触面积尽可能大,以进行挺水、浮水、沉水植物的混合种植。
  植物配置原则:
  挺水植物:芦苇、荻、茭白,水芹、泽泻、菖蒲,千屈菜
  浮水植物:凤眼莲、浮萍、槐叶萍
  沉水植物:眼水菜、金鱼藻


植物床净化区
     植物床选择沙质土壤、滤沙层、煤渣层、粗沙层和砾石层共五层过滤层。污水中不易被植物吸收的有机组织体,通过土壤过滤被滞留在土壤中,通过微生物分解为易被植物吸收的无机盐和气体,然后被植物吸收或者释放到空气中,从而除去水体中化学污染物。
梯田过滤净化区
     从山体汇集的雨水,利用梯田高差,对雨水进行层层过滤净化,利用U管连通原理,通过控制水位来确定种植水田和旱田。
植物配置原则:
具有吸附能力的农作物:水稻、慈姑、菱、茭白、芋、莲藕、玉米、油菜等。
具有吸污能力的花卉植物:菖蒲、鸢尾、马蔺、千屈菜、水葱、水芹等。

重金属净化区
  植物能吸附、富集如重金属铅、汞、砷、镉等。
植物配置原则:
以沉水植物为主:眼子菜、金鱼藻、轮藻、苦草
以浮水植物为辅:凤眼莲、睡莲、浮萍
少量种植挺水植物:香蒲、芦苇、鸢尾、菰


病原体净化区
一些水生植物可以从根部释放抗生素,当污水经过这些植物时,一系列病原体如大肠杆菌、沙门氏菌属和肠球菌等被去除。根据目前国内外研究,这些植物主要以挺水植物为主。
植物配置原则:

以挺水植物为主:芦苇、香蒲、水芹、菖蒲

营养物净化区
    水中无机磷、氨氮等可以一些水生植物所摄取,并转化为植物蛋白质、有机氮、ATP、PNA等有机成分,通过植物收割得以去除。其它不易被植物吸收的大部分氮通过水和土壤中微生物的降解,一部分释放到空气中,一部分被植物吸收。其中,生根植物直接从土壤中去除氮、磷等营养物质,而浮水植物则在水中去除营养物质。
植物配置原则:
挺水植物:芦苇、香蒲、水葱、鸢尾、菰
浮水植物:浮躁、凤眼莲、睡莲、槐叶萍


水质稳定调节区
经过一系列过滤净化后的雨水和污水,其水质可以达到使用要求。为保持水质稳定,可在水体中增设曝气增氧设施,提高水体含氧量,为动植物提供良好生存环境,维护水体内生态系统稳定,保持水质不变。

蓄水池2
经湿地植物净化后水进入蓄水池2,在水利用之前进行最终水质监测,确保水质达标,在与景观用水系统相连接之间有一个阀门,可根据景观用水的需求量来控制蓄水池2 的出水量。


[耐水湿植物]
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[城市水资源综合管线]
考虑所有4种水源(饮用水、污水、再生水和雨水)的综合使用最大限度地满足社会利益。

[再生水资源的循环利用]
把重点放在常规水源、屋顶水、地表水、再循环水和排入水潜在的综合利用的可能性上,这些潜在的综合利用可能性包括:
运用雨水收集系统去为洗衣房、厕所和家用热水提供水源;
不可饮用的地表水去为社区绿化灌溉提供水源;
将净化处理以后的污水与中水在此运用到灌溉的水源中。
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[绿色节水设计]
雨水收集系统和消防喷淋系统用不的回收
在建筑四周设置集中的雨水收集池,既作为室外水体景观,当夏季南风吹过水面时,通过水体的蒸发致冷效应,实现对新风的预冷处理,在一定程序上降低了空调系统新风处理能耗,有助于提高空调系统的能效;同时,来自屋顶、周边场地的雨水,经过收集池的收集、沉淀、蓄积,在满足景观使用需要之外,还可以国植被灌溉、车辆冲洗提供水源,这种对于雨水的深度使用,不仅有助于减少建筑对市政自来水资源的用量,还可以缓解建筑及周边区域对市政雨水管网形成的压力,经过设计完全可以取消该区域的市政雨水管道,从而节省了相关的建造与维护费用。


水回收系统
  毛管渗滤土地污水处理技术是一种利用土壤—生物系统对污水进行净化的高效、低能耗、低成本生态污水处理系统,是根据国外研发的土壤毛细管浸润扩散原理,研制成功的一种浅型土壤污水处理系统。
  污水进入地沟式土地渗透处理系统,经过土壤的物理、化学作用和微生物的生化作用,以及表层土壤种植物的吸收利用后,得到净化和除臭,净化后的水通过收集系统后直接回用或排放。
  该技术的建造成本约为1500-2500元/吨,该技术的最大优势是维护费用低廉,一般约为0.08-0.15元/吨,相对于目前居民生活和行政事业单位污水处理费0.6元/吨的标准,不仅便宜很多,而且经过处理的污水还可以进一步用于灌溉和冲洗,是一项经济效益突出而且成熟的绿色技术。


热水供应系统的节能节水
  建筑自带的能源系统所提供的能量在满足日常供暖或降温需要后剩余的将被用来加热从深达300M的地下蓄水层中抽出地下水然后再送回地层中存储以这种手段来利用多余的能量。绝热性能良好的地层能有效地防止这些热水的热损失。 在冬季热水被抽出来为室内供暖在夏季热水则用来驱动制冷设备以提供冷却水。底层中的冷水在炎热的天气则可抽取来作为天花板冷却系统中的冷却剂使用。
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被动式太阳能系统
直接得热式:所吸收的太阳能,一部分以辐射、对流的方式在室内空间传递,一部分储存在楼板、墙体等吸热体和储热体中,等室温低于这些储热体时,热能就会以辐射的形式散热,达到室内在晚间和阴天的保暖效果。
间接得热式:相连式阳光房与双层玻璃幕墙储热。
阳光房附建在房屋顶的一侧,构造简单,容易实施,并种植植物,增加室内氧气含量,改善空气质量。其得热率与直接得热相比为前都的1/2,但夜晚持续向室内供热,室温波动小,双层玻璃幕墙其原理阳光房类似。采用(100—300mm) 的窄通道幕墙。


主动式太阳能系统
    热水集热式地板辐射采暖兼生活热水供应系统。
    在屋顶设置的太阳能集中热器,系统有集热循环水泵,辅助蓄热水箱,供热水箱,采暖循环水泵,辅助热源—燃气锅炉,辅助热源的热水循环泵,辅助加热换热器,地板辐射采暖盘管。热媒水通过盘管向房间散发出热量后温度降低,再返回蓄热水箱,由集热泵送到太阳集热器重新加热:夜间或阴天太阳热能不足时,则由辅助热源加热系统保证供暖。
此外建筑上安装有太阳能电池板用来给通风辅助装置和其他驱动装置提供电能。

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[绿色建筑标准]        
室外遮阳
A)    当窗帘放下时也可以看到外面的情况
B)    完全嵌入外立面系统中,很高兴的风稳定性
C)    在太阳角度较低的情况下也可以阻住75%的光线
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新风置换
a)      分散式中央通风系统,新风从顶端和底部同时供向中部,充分利用管井
b)     通过设在顶端和底部通风系统设备对新风进行高效的热回收及加湿或除显

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屋顶绿化
在建筑屋顶上设计屋顶花园,在一楼设计户外绿化,并结合垂直绿化等多种绿化形式,有效改善建筑微气候,降低城市热岛效应。
运用实力来表现屋顶绿化的技术层面和不同坡度的处
绿化屋顶可采用倒置式保温体系,再利用屋面绿化技术,形成冬季保温、夏季隔热又可增加绿化面积的复合型屋面,以达到有效较少能耗的作用。
通过不同形式的屋顶绿化的处理,可以显著提高区域绿化率,同时创造生态景观建筑。
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    黄土裸露是城市行道树树池的“通病”。据有关部门调查,城市百分之五十的扬尘来自行道树树池裸露的黄土,为此一度让园林绿化部门伤透脑筋。园林绿化部门尝试为部分树池铺起鹅卵石、塑料箅子、石子木屑以及透水混凝土,以消灭黄土裸露,但收效甚微。鹅卵石美观却“留不住”,大都进了市民的鱼缸;塑料箅子易铺却易老化,抑尘效果差,不易清理,而且不环保。
    典石透水彩石是由天然彩石和高分子粘合剂粘合而成,铺层内外的空气可以进行自由交换,是一种会呼吸的生态地面材料。高分子粘合剂在骨材之间具有极强的结合力,抗压、抗折强度、表面耐磨度和硬度均高于传统地面材料,同时耐候性极佳。高分子粘合剂无毒、无腐蚀,抗紫外线。骨料采用天然彩石,是理想的环保产品。20%-30%的空隙率,可充分满足树木的呼吸要求并使地面具有优良的降噪性,同时减尘效果最为明显。它超越了传统树池的概念,根据周围自然环境,进行图案设计,不仅拥有多种色彩方案,同时又再现了天然石材的亮泽质感。作为透水地坪系列产品,生态透水彩石继承了透水地坪所有透水、透气、环保等特性。它既起到了美化街路的作用,又保证了植物取水及生长的需要。典石生态透水彩石不仅用于树池铺装其应用范围极其广泛,可用于客厅图案,室外人行道、踏步梯、园林造景、主题广场、游泳池、图案标志等,其骨料天然质地轻盈等特点更是适用于屋顶花园的地面铺装,景观效果极佳。不仅安全防滑,更具有足底按摩保健功能,可供设计师,建筑师任何造型之要求。该产品施工方便,不受造型所限,天然品味,精美绝伦,尽显豪华气派,是塑造生态景观不可多得的绿色材料。
   典石生态透水彩石的生态效益更是不可估量。1.收集降雨、补充地下水: 对于城市地下水资源严重缺乏的现状,典石生态透水彩石在这方面给予了更好的解决。改善城市“人造沙漠”现状,平衡城市生态系统。良好的透水性使雨天大量雨水直接进入土壤补充地下水的含量。2.降低城市热岛效应: 典石生态透水彩石在雨后无积水、不打滑、保证行人安全,铺层下的水份在阳光的照射下经过缓慢蒸发起到调节地面湿度和温度的作用,改善了城市植物的生长环境,同时也可以蓄养地下水,减少了植物灌溉水的用量;减尘、降噪、舒适的步行感觉、独特的装饰效果与大自然的和谐统一是生态城市建设不可缺少的组成部分。3.让土地在自然中自由的呼吸: 生态透水铺装对土地环境的影响起了很大的决定性因素,于是北京、上海等大城市以及西部一些缺水的城市已经很深刻的意识到这点。所以在近几年的发展中许多城市设计规划除了考虑土地的充分利用,已经把改善土地环境的透水性放在重中之重的位置。
   为适应建设节约环保型社会走可持续发展道路,已经在全国很多城市将透水性材料应用于市政步道,增加了城市居住舒适感,让每一位生活在这个城市里的居民都感受到科技带给他们的美好。
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