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2022.04.19
公司新聞
3574
所謂綠色給水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是指既能滿足當(dāng)代人的生活需求。又不影響后代人需要的一種尊重自然規(guī)律的發(fā)展模式【1】。要想真正實(shí)現(xiàn)給水排水系統(tǒng)的綠色化發(fā)展，需要我們從宏觀、中觀、微觀等多個(gè)層面不斷地思考與探索。積極尋求新的給水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，不斷推陳出新研發(fā)新的給水排水適應(yīng)技術(shù)。同時(shí)，以小區(qū)、各類園區(qū)為著力點(diǎn)開(kāi)展中試研究．以點(diǎn)帶面地推動(dòng)綠色給水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
1 國(guó)內(nèi)外綠色給水排水發(fā)展現(xiàn)狀
國(guó)內(nèi)外綠色給水排水發(fā)展現(xiàn)狀．大致包含直飲水系統(tǒng)的建設(shè)、低碳化的污水處理、雨水的綜合利用及水資源的可持續(xù)利用4個(gè)方面。
1)直飲水系統(tǒng)的建設(shè)
可以說(shuō)直飲水是當(dāng)今世界發(fā)展的主要潮流，也是發(fā)達(dá)國(guó)家的重要標(biāo)志。在發(fā)達(dá)國(guó)家直飲水已經(jīng)比較普遍，美國(guó)、歐洲、13本的普及率分別為60％、56％和38％。而我國(guó)的直飲水事業(yè)與國(guó)外相差較大，直飲水量?jī)H占城市供水量的1％～3％【2】。
2)低碳化的污水處理
有人說(shuō)"自進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，集中式污水處理正在被分散式污水處理所取代"。在美國(guó)，分散式污水處理已經(jīng)走過(guò)了100多年的歷程，它與集中式污水處理相互補(bǔ)充、相得益彰，解決了不同條件下的污水處理問(wèn)題【3】。在德國(guó)，通過(guò)構(gòu)建分散式雨污水處理設(shè)施系統(tǒng)，就近處理雨污水：其一，建設(shè)PAK濕地污水處理系統(tǒng)，利用介質(zhì)層和濕地植物營(yíng)造生態(tài)系統(tǒng)；其二，將污水分為雨水、灰水和黑水分別處理，實(shí)現(xiàn)資源回收與利用【4】。在我國(guó)，如山西科技城等創(chuàng)新園區(qū)、科技園區(qū)、生態(tài)園區(qū)的排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)也在不斷地摸索與踐行類似的低碳、綠色化的污水處理系統(tǒng)，在方案設(shè)計(jì)時(shí)引入了污染分離消納、循環(huán)利用的理念。
3)雨水的綜合利用
雨水的綜合管理是城市發(fā)展的必然趨勢(shì)。將防汛排澇、雨水利用和面源污染控制綜合考慮。解決城市雨水問(wèn)題。在日本，雨水主要用于補(bǔ)充地下水、復(fù)活泉水、恢復(fù)河川基流、改善生態(tài)條件，目前屋頂集水面積已超過(guò)20萬(wàn)m2[5]：澳大利亞推行的是以"節(jié)水"為核心的城市雨水利用，從源頭收集控制雨水，用水箱收集雨水并用于沖廁和戶外用水【6】：美國(guó)則以提高雨水天然人滲能力為主，建立屋頂蓄水系統(tǒng)和由人滲池、入滲井、草地、透水地面組成的地表回灌系統(tǒng)；而我國(guó)也正在積極推行以"滲、滯、蓄、凈、用、排"相結(jié)合的海綿城市，實(shí)現(xiàn)雨水的自然凈化、自然積存、自然滲透。
4)水資源的可持續(xù)利用
水資源的可持續(xù)利用是全世界共同的任務(wù)，一些國(guó)家較早認(rèn)識(shí)到了水資源危機(jī)的嚴(yán)重性．將水資源保護(hù)和利用提升到重要戰(zhàn)略高度．并開(kāi)展了大量實(shí)踐工作。馬德里市的污水處理率為100％．年處理量3億m3，凈化后的再生水通過(guò)長(zhǎng)約150km的地下管道供給噴泉和城市清潔等公共用水，年利用量高達(dá)600萬(wàn)m3[2]。新加坡則將雨水全部收集回用．全國(guó)有一半的國(guó)土面積是集水區(qū)，雨水收集存儲(chǔ)后，輸送至自來(lái)水廠處理，處理后的水用于居民飲用。在我國(guó)，無(wú)論是污水再生利用還是雨水利用都處于剛剛起步階段，全國(guó)污水再生利用率不足30％．雨水利用率則低于10％。
2 項(xiàng)目概況及核心設(shè)計(jì)理念
2.1項(xiàng)目概況
貴安生態(tài)文明創(chuàng)新園(下文簡(jiǎn)稱"創(chuàng)新園")位于貴州省貴安新區(qū)中心區(qū)．是中英兩國(guó)生態(tài)技術(shù)戰(zhàn)略合作的開(kāi)端。園區(qū)規(guī)劃用地約619hm2，總建筑面積9672m2，總?cè)菁{人數(shù)約410人，西鄰百馬大道和月亮湖公園，南鄰貴安新區(qū)臨時(shí)行政中心，北側(cè)為松林，區(qū)位條件優(yōu)良。園區(qū)建設(shè)以"生態(tài)、低碳、安全、智慧"為核心，并致力于打造一個(gè)獨(dú)特且領(lǐng)先的綠色技術(shù)展示平臺(tái)。
2.2核心設(shè)計(jì)理念
結(jié)合國(guó)內(nèi)外綠色給水排水技術(shù)的發(fā)展及創(chuàng)新園的功能定位(創(chuàng)新園給水排水系統(tǒng)的總體定位為"生態(tài)、低碳、安全、智慧")，通過(guò)構(gòu)建基于節(jié)水優(yōu)先的分質(zhì)供水系統(tǒng)、基于源頭分離的負(fù)壓排水系統(tǒng)、基于海綿城市的自然排水系統(tǒng)、基于資源化利用的末端處理系統(tǒng)，形成高效循環(huán)的水資源體系，如圖1所示。
3 項(xiàng)目創(chuàng)新及新技術(shù)應(yīng)用
創(chuàng)新園的建設(shè)理念先進(jìn)，但其項(xiàng)目開(kāi)發(fā)及建設(shè)時(shí)序存在著一定的不確定性，因此設(shè)計(jì)方案不僅要立足于創(chuàng)新園的實(shí)際需求，還要涵蓋給水排水領(lǐng)域的全部?jī)?nèi)容，與創(chuàng)新園綠色化發(fā)展的理念相契合，這樣才能很好地應(yīng)對(duì)項(xiàng)目的分期開(kāi)發(fā)，從而保證創(chuàng)新園支撐系 統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。因此，該項(xiàng)目在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)引入了源分 離污水處理系統(tǒng)、負(fù)壓污水收集系統(tǒng)、低影響開(kāi)發(fā)雨 水利用系統(tǒng)等多項(xiàng)技術(shù)。
3.1源分離污水處理系統(tǒng)
源分離污水處理系統(tǒng)，即將污水分為褐水、黃水和灰水分別進(jìn)行處理、利用與資源化，與創(chuàng)新園"低碳、 綠色"的發(fā)展理念相契合。
1）褐水處理系統(tǒng)
褐水主要是指糞便等營(yíng)養(yǎng)鹽含量較高的混合生活污水，一般污染物質(zhì)量濃度較高的廚房廢水也可歸 入此類，園區(qū)的綠化垃圾如秸稈、樹(shù)枝等也可以通過(guò)褐水處理系統(tǒng)一并進(jìn)行處理。在處理時(shí),秸稈和樹(shù)枝等 可通過(guò)厭氧熱解生成生物炭，糞便、餐廚垃圾和有機(jī) 垃圾等可通過(guò)厭氧發(fā)酵形成沼氣和綠色肥料E。
2） 黃水處理系統(tǒng)
黃水主要是指尿液廢水，其處理工藝主要采用的是吸附塔的結(jié)晶流化床工藝，該工藝能有效地去除黃水中的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素并獲取有機(jī)肥料卩-氣
3）灰水處理系統(tǒng)
灰水是指洗浴、盥洗、洗衣機(jī)等雜排水，其特點(diǎn)是水中的懸浮物、有機(jī)物、營(yíng)養(yǎng)物（氮、磷）及微生物含量 比混合生活污水低四?；宜幚碇饕捎玫氖寝r(nóng)村微動(dòng)力一體化設(shè)備，利用生物化學(xué)處理和MBR處理，提高 出水水質(zhì)，達(dá)到回用于景觀水體的標(biāo)準(zhǔn)。
3.2 負(fù)壓污水收集系統(tǒng)
考慮到園區(qū)項(xiàng)目分期建設(shè)，先期建設(shè)的項(xiàng)目污水 產(chǎn)生量相對(duì)較少，而污水經(jīng)源頭分離后，各管道內(nèi)實(shí)際流動(dòng)的污水量及流速也會(huì)明顯減小，易造成污染物在管道內(nèi)淤積并腐蝕管網(wǎng)，而負(fù)壓污水收集系統(tǒng)由于其特殊的工作原理與工作特性,剛好可有效解決以上問(wèn)題, 為創(chuàng)新園綠色給水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐提供了便利。
負(fù)壓污水收集系統(tǒng)由負(fù)壓收集器、負(fù)壓管道及負(fù) 壓收集站組成。負(fù)壓收集器為污水的前端收集系統(tǒng)，當(dāng)負(fù)壓收集器內(nèi)的污水達(dá)到預(yù)定液位后，會(huì)發(fā)出一個(gè)信號(hào)傳遞給末端的負(fù)壓收集站，負(fù)壓收集站開(kāi)始工作，形 成負(fù)壓，將負(fù)壓收集器內(nèi)的污水抽吸至負(fù)壓收集站，再將收集到的污水不斷地輸送給終端的污水處理系統(tǒng)。
負(fù)壓管道是負(fù)壓污水收集系統(tǒng)的一個(gè)中間環(huán)節(jié)， 基于負(fù)壓污水收集系統(tǒng)的工作原理及工作特點(diǎn)，負(fù)壓管道的管徑較常規(guī)重力流污水管道明顯減小，其管徑多介于75?160mm之間。在敷設(shè)過(guò)程中負(fù)壓管道可成束排列，管道埋深也可明顯減小，對(duì)管道坡降的要求也相對(duì)較低，更適用于復(fù)雜地形，一般情況下亦無(wú)需按照常規(guī)污水管道每隔30m設(shè)置1個(gè)檢查井，可節(jié)約 土方、管材、空間。
3.3 低影響開(kāi)發(fā)雨水利用系統(tǒng)
3.3.1透水鋪裝
為了充分發(fā)揮"海綿體"的特性，園區(qū)路面及停車(chē) 場(chǎng)釆用高分子納米合金材料和四維蜂巢約束系統(tǒng)（見(jiàn)圖2）,該系統(tǒng)具有使用壽命長(zhǎng)、施工周期短、維護(hù)成本低、便于雨水下滲、可減少水土流失等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)在進(jìn) 行園區(qū)建設(shè)時(shí)還將石料填入柔性鋼絲籠中達(dá)到一定 的孔隙率，逐層砌筑成柔性擋土構(gòu)筑物，從而形成石 籠擋墻（見(jiàn)圖3）,保證水土自然交換，防止水土流失， 保證園區(qū)排水安全。
3.3.2多級(jí)臺(tái)地
依據(jù)原始地形，借鑒貴州省當(dāng)?shù)靥萏锬Ｊ皆O(shè)置臺(tái) 地化解高差（見(jiàn)圖4）,臺(tái)地內(nèi)部平緩。擋墻與平臺(tái)之間。
留100-200 mm的高差，用于滯水。充分借助自然力量，選擇順應(yīng)地形、成本低、維護(hù)少的技術(shù)措施，大大降低建設(shè)成本。
3.3.3下沉式綠地
下沉式綠地可利用植被截留、土壤滲透截留凈化雨水。園區(qū)的西北角、東南角及東北角地勢(shì)較低，現(xiàn)狀為天然的洼地，適宜進(jìn)行下沉式綠地建設(shè)與改造。
3.3.4濕塘
濕澹是具有雨水調(diào)蓄和凈化功能的景觀水體，平時(shí)發(fā)揮正常的景觀及休閑、娛樂(lè)功能，暴雨發(fā)生時(shí)發(fā)揮調(diào)蓄功能。創(chuàng)新園在地形上呈馬鞍形，形成了大、小 2個(gè)臺(tái)地及1個(gè)谷地，具備建設(shè)濕塘的天然條件。
3.3.5蓄水模塊及雨水資源化利用
貴安新區(qū)多年平均降雨量約為1106mm,而創(chuàng)新 園總建設(shè)用地面積為6.9hm2,則園區(qū)內(nèi)年均降雨總量 約為7.6萬(wàn)m3,下沉式綠地、蓄水模塊等積蓄的雨水可 用于園區(qū)的綠化、道路澆灑等，緩解再生水的用水壓力。蓄水模塊示意圖如圖5所示；雨水回用于景觀水池 如圖6所示。
4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
4.1基于節(jié)水優(yōu)先的分質(zhì)供水系統(tǒng)
考慮優(yōu)水優(yōu)用的原則，將園區(qū)內(nèi)的供水分為兩大系統(tǒng)，一路為供給生活的自來(lái)水系統(tǒng)，一路為供給建筑沖廁及綠化澆灑等的非常規(guī)水系統(tǒng)。其中非常規(guī)水資源主要為園區(qū)的再生水及通過(guò)低影響開(kāi)發(fā)設(shè)施收集到的雨水。
4.1.1供水配置方案
園區(qū)內(nèi)的建筑由餐飲、辦公及配套公建組成，最高日室內(nèi)用水量約為82m3/d。考慮優(yōu)水優(yōu)用的原則，建筑 沖廁用水由再生水供給,約占室內(nèi)總用水量的60%【10】, 生活用水由自來(lái)水供給,每日新鮮水需求量約為33m3。
4.1.2再生水供給策略
再生水是園區(qū)可利用的重要水資源之一，宜將其納入園區(qū)水資源統(tǒng)一調(diào)配，并優(yōu)先回用于建筑沖廁，其余用于綠化、道路澆灑及園區(qū)生態(tài)補(bǔ)水，其產(chǎn)水能力及需求分析如表1所示。
因此，為滿足園區(qū)再生水的使用需求，除自供給外仍需要貴安新區(qū)城市再生水管網(wǎng)補(bǔ)充供給。
4.2 基于源頭分離的負(fù)壓排水系統(tǒng)
4.2.1 負(fù)荷預(yù)測(cè)
園區(qū)內(nèi)污水由居民生活污水和公建污水組成，污水排放系數(shù)取0.85,日變化系數(shù)為1.3,污水集中處理 率為100%,平均日污水總量約為54m3/d。沖廁用水約占60%,可近似認(rèn)為園區(qū)內(nèi)實(shí)際產(chǎn)生的灰水量占污水總量的40%,黃水與褐水按1：1進(jìn)行分配各占30%, 則灰水、黃水、褐水的排放量分別為22、16、16m3/d。
4.2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與設(shè)施布局
在園區(qū)東南角設(shè)置污水資源化中心1座，設(shè)置灰 水、黃水和褐水3套污水處理工藝，其中灰水處理設(shè)施 按再生水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，資源化中心總占地面積約780m2。并設(shè)置灰水、黃水、褐水3套負(fù)壓排水管道，將污水分類收集并輸送至資源中心，如圖7所示。
園區(qū)內(nèi)各建筑物內(nèi)需采用源分離潔具，以實(shí)現(xiàn)糞 便和尿液的分離，保證園區(qū)污水分類收集、分類處理 的可行性。
4.3基于海綿城市的自然排水系統(tǒng)
4.3.1指標(biāo)選取
參照《貴安新區(qū)中心區(qū)海綿城市專項(xiàng)規(guī)劃》中的相關(guān)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，確定規(guī)劃區(qū)的年徑流總量控制率為85 %, 其對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)降雨量為32mm。
創(chuàng)新園現(xiàn)狀以耕地為主，開(kāi)發(fā)建設(shè)前的綜合徑流 系數(shù)約為0.15,開(kāi)發(fā)建設(shè)后雖然下墊面組成發(fā)生了變化,但通過(guò)采取透水鋪裝、下沉式綠地等措施，盡量維持開(kāi)發(fā)后的水文特征接近于開(kāi)發(fā)前的水文特征。
4.3.2場(chǎng)地分析及功能設(shè)施布局
結(jié)合創(chuàng)新園的天然產(chǎn)匯流分析、天然匯水分區(qū)以及創(chuàng)新園的用地布局（見(jiàn)圖8）,將園區(qū)劃分為4個(gè)主要的排水分區(qū)，并以此作為創(chuàng)新園海綿化建設(shè)的設(shè)計(jì)分區(qū)，落實(shí)建設(shè)任務(wù)。
4.3.3自然排水系統(tǒng)
創(chuàng)新園雨水系統(tǒng)規(guī)劃以"自然積存、自然滲透、自然凈化"為核心，取消傳統(tǒng)的雨水管渠集中收集的模式，使區(qū)域內(nèi)的雨水就近下滲及順地勢(shì)排放至下沉式綠地、濕澹等調(diào)蓄設(shè)施,從而實(shí)現(xiàn)雨水的間接利用。自然排水系統(tǒng)如圖9所示。
4.3.4溢流及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
為了更好地實(shí)時(shí)掌握低影響開(kāi)發(fā)設(shè)施的運(yùn)行狀 態(tài)，實(shí)現(xiàn)園區(qū)"海綿"建設(shè)效果的定量化評(píng)估，將在園區(qū)設(shè)置2個(gè)雨量計(jì)、4個(gè)流量計(jì)和10個(gè)液位計(jì)分別監(jiān) 控園區(qū)的降雨量、雨水外排量和雨水下滲利用量。
從保證園區(qū)排水安全的角度出發(fā)，按50年一遇強(qiáng)降雨的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)園區(qū)消納、滯留、積蓄雨水的能力進(jìn)行校核，并在園區(qū)北側(cè)及東南側(cè)下沉式綠地中設(shè)置4處雨水溢流口，溢流管管徑為600mm,保證強(qiáng)降雨時(shí)園區(qū)內(nèi)的雨水可在2h內(nèi)全部排除。
4.4基于資源化利用的末端處理系統(tǒng)
在末端進(jìn)行分類處理和資源化回收，形成再生水和有機(jī)肥料，建立水、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與能源的循環(huán)圈，實(shí)現(xiàn)污廢零排，是生態(tài)文明創(chuàng)新園建設(shè)的終極目標(biāo)。
園區(qū)內(nèi)的餐廚垃圾產(chǎn)生量按0.1kg/（人.d）考慮， 則園區(qū)每天產(chǎn)生的餐廚垃圾總量約為41kg,經(jīng)廚余垃圾粉碎機(jī)粉碎后，由褐水系統(tǒng)收集至資源中心，經(jīng)厭氧發(fā)酵處理回收利用，無(wú)需單獨(dú)收集及轉(zhuǎn)運(yùn)。園區(qū)綠化垃圾則由環(huán)衛(wèi)工人收集后，清運(yùn)至資源中心，進(jìn)行生態(tài)化處理。綠化垃圾產(chǎn)生量按20kg/hm2估算，則園區(qū) 每年產(chǎn)生的綠化垃圾總量約為93kg。
5 結(jié)語(yǔ)
給水排水規(guī)劃是城市建設(shè)規(guī)劃中的重要一環(huán)，綠 色、環(huán)保、節(jié)能已成為未來(lái)城市發(fā)展的方向，在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)要勇于創(chuàng)新，通過(guò)新的理念、新的技術(shù)更好地支撐給水排水的設(shè)計(jì)工作，用以指導(dǎo)我國(guó)城市的科學(xué)建設(shè)與發(fā)展。
污水處理是我國(guó)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、低碳綠色發(fā)展的重要途徑，在系統(tǒng)規(guī)劃、建設(shè)和運(yùn)行的全過(guò)程中，需要梳理低碳規(guī)劃理念，選擇適宜的低碳污水處理技術(shù)，在保障處理效果的前提下，最大限度地削減碳排放，并盡 可能地實(shí)現(xiàn)資源回收。
貴安新區(qū)生態(tài)文明創(chuàng)新園只是綠色給水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)探討與應(yīng)用，其運(yùn)行效果尚待時(shí)間的檢驗(yàn)，而我國(guó)綠色給水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的推行也需不斷地嘗試與探索，以點(diǎn)帶面逐漸推廣。
