屋面初期雨水弃流装置的设计及试验
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JOURNALOFJIANGSUUNI、’ERNI-JY(Natural
-第33卷
2
IL
Science
V01.33
第№
.
丑■
Ldltion)
doi:10.3969/j.issn.1671-7775.2012.02.019
屋面初期雨水弃流装置的设计及试验
黄勇强,徐明力,吴春笃,吴
涛
(江苏大学城市水资源与水环境国家重点实验室江苏大学研究中心,江苏镇江212013)
摘要:针对暴雨径流及屋面初期雨水水质较差,不能满足雨水利用的要求,采用初期雨水弃流的水质控制技术,设计了一种组合式屋面初期雨水弃流装置.根据雨水污染物冲刷的规律和降雨的强度,确定了所需弃流池的容积;设计中,将截留在弃流装置中的雨水由底部透水部件直接渗入地下;装置结
构主要采用再生树脂复合材料,底部透水土工布主要采用骨料和粘结剂的合成材料.试验结果表明:
弃流量为3am时,该装置可以截留屋面初期雨水50%一70%的污染物,以SS、浊度、COD为主,最高的去除率分别达到74.95%,50.00%,60.90%;装置不需要进行雨后管理,只需进行定期维护.关键词:弃流装置;初期雨水;弃流;组合式;去除率中图分类号:X522
文献标志码:A
文章编号:1671—7775(2012)02—0219—04
Designandexperimentofsplit-flowdeviceforroofinitialrainwater
HuangYongqiang,XuMingli,WuChundu,WuTao
(Jin睁m
UniversityBranchCenterofStateKeyLabofUrbanWaterResourceand
Environment,Jia=gBuUniversity,刁I蚰jiaIlg,Ji∞铲u
212013,China)
Abstract:Tomakestormrunoffandinitialrainwater诵tlIpoorqualitymeettherequirementofcombinedsplit—flowdeviceofroofinitialrainwater
reuse,a
w鹊designed
to
based
on
water
quality
controltechnolo-
gY.Thesplit-flowcellvolumeWasregulatedaccording
rainwaterpollutantsscouringlawandrainfallin—
tensity.Theintercepted
rainwaterwagpenetrateddirectlyintogroundthroughthebottom
ponents.Thesplit・flowdeviceWasmainly
composed
ofregeneratedresin,whilethe
permeablecorn-
bottompermeable
can
components
weremadeupofaggregateandbindersyntheticmaterial.Thetestresultsshowthatwithini—
tialrainwaterrunoffdiscardingof3mm,50%一70%pollutantsofSS,turbidityandCOD
beintero
ceptedwiththehighestremovalefficieneiesofdevice
74.95%,50.00%,60.90%,respectively.Thedesigned
management
afterrain.
just
needregularmaintenancewithoutanypersonnel
Keywords:split—flowdevice;initialrainwater;split-flow;combined;removalefficiency
目前,城市水资源短缺已成为一个全球性的问题,如能将雨水加以利用,可在一定程度上缓解用水
的压力….然而雨水中含有大量的污染物,尤其是
溶解性污染物.
但是,初期雨水和后期雨水是连续形成的,无法
简单地划分H】,且随降雨量和降雨强度的变化而不
初期雨水水质比较差旧。J,不能满足人们使用的要
求,还可能对处理工艺造成影响.雨水处理过程中,初期雨水弃流是一种非常有效的水质控制技术,合
同.现有初期雨水弃流技术一般是机械阀门控制和
雨量、浊度等的监控相结合,需要的设备较多,技术
也相对复杂,有些还需人工操作,且存在弃流效率
低、耐用性差、投资高等缺点p1.
理设计可控制径流中大部分污染物,包括细小的或
收稿日期:2010一11一18
基金项目:国家“十一五”重大水专项基金资助项目(2008ZX07317—001)
作者简介:黄勇强(1968一)。男.江两石城人。副教授(yqhuang@uj8.edu.cn).主要从事水污染控制技术研究.
徐明力(1986一).男,安徽淮北人,硕上研究生(xuminglil@yahoo.咖.on)。主要从事水污染控制技术研究
本研究针对以上问题对弃流装置进行改进,拟设计一种无阀门、无电子设备、无动力消耗、结构简
单的弃流装置,并将弃流装置作为雨水回用的一个
义”J.因此,需对当地降雨进行数据分析,以确定弃
流量.
国内外一些学者”41根据大量实测曲线统计分析后,给出径流过程中f时刻的污染物质量浓度P,随降雨量变化的一般表达式:
P。=poe“”,
处理单元进行现场试验,分析其应用效果,从而为雨
水弃流技术的进一步推广应用提供参考.
(I)
1初期雨水弃流装置设计
1.1弃流池结构
弃流池结构如图1所示.该装置基本原理是初
式中:Po为初期径流中污染物质量浓度,mg-L~;h为径流开始tmin时的累积降雨量,mm;Kh为以降
雨量为变量的综合冲刷系数,与降雨强度、汇水面性质和污染物性状有关,mm~.
设一场降雨的总降雨量为日,对应不同降雨量时产生的径流面污染负荷为t,一场降雨产生的总
径流面污染负荷为y0.根据定积分的意义,可有:
一
ro=fndh,
J
期雨水由进水管流人弃流池,待进人弃流池的雨水量超过弃流池的容积,后续较为洁净的雨水将从出
水管输出.雨水中污染物质量浓度相对较高的初期雨水截留在弃流池内,通过底部透水层下渗补充地下水.
顶盖
出水管
(2)(3)
0
一
yc=f
J0
P,dh.
设£为汇水面雨水径流在冲刷过程中污染物负
荷的迁移携带率,也称面污染负荷率,则
(4)
k一%
胁而
竺"
J.J.SansMone等人”…提出.初期20%径流中的污染负荷占整场降雨的80%.通过对4—8月近10场典型降雨进行水质测定,得到径流中COD冲刷曲
线,如图2所示.由图2可知,屋面初期径流中COD
图1弃流装置结构
质量浓度均较大,COD质量浓度均随累积降雨量的增加而降低,3mm前后达到稳定.
该装置具有以下特点:采用组合方式,弃流池的
容积可调.被弃流的雨水由弃流池底部直接渗入地
下,实现雨水的自动弃流.1.2装置材料选择
由于设计的弃流装置在屋面汇水面积为350
直径800mm的圆形盖体;井壁采用1
m2
的雨水示范区运行,初步选定弃流井的井盖采用轻型
000mm×
加mm
x5
mm的方形板,材质均为再生树脂复合材
图2部分屋面径流COD冲刷曲线
料,其具有较好的抗压、抗折强度和抗冲击韧性;进出
水管采用直径220mm的塑料管道;底部透水工布采用骨料和粘结剂合成的耐候性透水材料.1.3弃流池容积确定
研究雨水径流对污染物的冲刷和输送规律对雨水利用系统的水质控制具有重要作用.国外研究者
根据不同降雨量对应的COD质量浓度,由式
(1)计算每场降雨屋面平均综合冲刷系数E值、模拟曲线与实测曲线的拟合度月2见表1由表1可知,K值略有起伏,这主要由降雨强度、屋面污染情况不同造成的,而由拟合系数分析,拟合方程的拟合度均较好,说明屋面雨水径流中COD质量浓度随累积降雨量呈指数下降趋势.
建立的模型主要有统计模型和机理模型”“.初期径流研究具有地区特异性,即只有基于当地特定条件下的研究才对初期径流弃除量的确定具有指导意
臣二
表1屋面雨水径流COD的冲刷曲线拟台
注:Y表示污染物质量浓度,x表示降雨量
根据式(4),计算不同降雨量时的屋面污染负弃流装置内截留的雨水及出水管的雨水进行水质检荷率L,得到屋面污染负荷率随降雨量的变化曲线,
测.监测结果表明:弃流装置的运行效果良好,如表如图3所示.
2所示,截留在弃流池的雨水污染物质量浓度明显高于出水口雨水污染物质量浓度,其中ss和浊度的
差别最为明显.弃流3film初期雨水,ss、浊度、COD
最高去除率分别达到74.95%,50.oo%,60.90%,NH。+一N,TP,TN的最高去除率也达到了40.85%,34.00%,23.45%.结果表明,弃流装置对初期雨水
中ss、浊度、COD的控制效果要优于NH。+一N,TP,
TN,进而表明弃流池所截留的50%一70%污染物中
以sS、浊度、COD为主.
图3屋面污染负荷率随降雨量的变化
根据式(4)所得屋面污染平均负荷率与降雨量表2初期雨水弃流装置进出水水质
mg・L
的关系可知,初期lmm的雨水径流中,平均携带着
日期水源P(ss)
浊度p(COD)p(NHt—N)p(Yv)p(州)
屋面污染负荷总量的24.2%.随着降雨量的增加,
雨水中污染负荷也在增大,但是增大速率却越来越
低,3mm时基本达到稳定.因此,在雨水利用过程
中,有效排去屋面初期3mm的降雨,即去除污染负荷总量的60%左右.由此确定了初期弃流量.进而可以通过调节螺栓最终确定弃流装置的容积.这样不仅会极大地减轻雨水处理设施的负荷,而且减少了贮存设施的体积,节省了投资”….
2结果分析
通过对镇江雨水污染物冲刷规律及降雨强度的
3结论
分析,确定了弃流量为3ml/1初期雨水,示范区汇水面积为350m2,进而确定了所需弃流池的池容为1
1)由现场处理效果得知,弃流装置对不同污染m3.弃流装置在镇江雨水利用示范区运行,弃流装
物的控制效果存在差异,3“n弃流量可截留50%~置工况相当稳定.截留在弃流池内的雨水通过底部
70%污染物,其中ss、浊度、COD的去除效果最为明的透水工布直接渗人地下,无需雨后人工排水.由
显,最高去除率分别达到了74.95%,50.00%,
COD的冲刷规律,通过式(4)计算得到4月19日,5印.90%,NHd+一N、TN和什的去除率相对较低.
月12日、6月5日、6月19日和6月30日这5天2)弃流装置可以根据地区的降雨状况和雨水COD截留率分别为62%,49%,55%,70%和54%.污染物的冲刷规律确定所需的弃流量,从而避免了其污染物的截留率约在50%~70%之间,表明弃流
弃流量过多或过少的问题,提高弃流装置的经济性.
3
into的初期雨水对雨水中污染物的控制效果较好.
3)经现场试验,弃流装置无动力部件、管理方分别于5月2日、5月12日、6月5日、6月19
便,不需人员进行雨后排水,只需定期进行维护,弃
日、6月30日和7月14日对降雨过程中初期雨水
流的雨水将由透水层渗入地下,补充地下水,在以后
222
的雨水处理和利用中将有较为广阔的应用前景.
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(责任编辑赵鸥)
屋面初期雨水弃流装置的设计及试验
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):
黄勇强, 徐明力, 吴春笃, 吴涛, Huang Yongqiang, Xu Mingli, Wu Chundu, Wu Tao江苏大学城市水资源与水环境国家重点实验室江苏大学研究中心,江苏镇江,212013江苏大学学报(自然科学版)
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引用本文格式:黄勇强. 徐明力. 吴春笃. 吴涛. Huang Yongqiang. Xu Mingli. Wu Chundu. Wu Tao 屋面初期雨水弃流装置的设计及试验[期刊论文]-江苏大学学报(自然科学版) 2012(2)