關(guān)于微生態(tài)濾床在雨水利用暨景觀水處理中的應(yīng)用研究論文
1 引言
隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，在整個社會文明的不斷進步中，對水資源的合理開發(fā)和應(yīng)用變得越來越重要。在城市發(fā)展過程中，水資源不合理利用問題正逐步顯現(xiàn)和積累,成為制約城市健康發(fā)展的重要因素，建設(shè)合理可持續(xù)的水環(huán)境，構(gòu)建良性的水生態(tài)循環(huán)成為城市環(huán)境構(gòu)建中的重要組成部分。在上海進入“后世博時代”，國內(nèi)進入建設(shè)“美麗中國”的長遠愿景下，對于合理利用雨水資源，將雨水資源化，并結(jié)合地區(qū)特點，解決城市內(nèi)部的防洪，成為一個值得關(guān)注的問題。本文針對在長三角氣候條件下的雨水及景觀水體的設(shè)計過程的實際案例，進行總結(jié)和反思，提出在生態(tài)理念下，合理利用雨水并資源化，同時解決小區(qū)域開發(fā)情況下，景觀自然水系的生態(tài)處理與雨水處理系統(tǒng)合并，形成低碳環(huán)境下的完整生態(tài)水景觀環(huán)境。
目前國內(nèi)建筑給排水專業(yè)較少人關(guān)注可持續(xù)城市及綠色建筑研究，缺乏有針對性的實用技術(shù)措施，在建筑給排水和景觀以及生態(tài)修復相交叉的學科，常由于專業(yè)跨界的原因，對系統(tǒng)設(shè)計和運營不能貫穿始終。在此結(jié)合本設(shè)計案例進行總結(jié)，以供雨水收集利用暨景觀水體處理類似項目借鑒。
2 項目概況
該項目地處江蘇常州一工業(yè)園區(qū)，約為30 000m2 圍合式的辦公空間，作為化工業(yè)領(lǐng)導者，十分注重保護環(huán)境和履行社會責任。該企業(yè)設(shè)計研發(fā)中心辦公樓響應(yīng)綠色可持續(xù)發(fā)展的要求，為企業(yè)今后的發(fā)展拓展空間。
根據(jù)建筑設(shè)計在水資源的可持續(xù)利用，提出生態(tài)水系統(tǒng)的解決方案。
3 微型生態(tài)濾床技術(shù)介紹
3. 1 微型生態(tài)濾床
微生態(tài)濾床是利用植物- 基質(zhì)-微生物這一復合生態(tài)系統(tǒng)中物理、化學和生物的三重協(xié)同作用，通過過濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物分解，實現(xiàn)對廢水的高效凈化，同時通過營養(yǎng)物質(zhì)和水分的生物地球化學循環(huán)，促進綠色植物生長，實現(xiàn)廢水的資源化與無害化。原水在流經(jīng)該系統(tǒng)時，各種污染物在微生物轉(zhuǎn)化、細菌分解、氧化、還原、吸收、揮發(fā)、蒸騰和沉淀等多重作用下發(fā)生分離或轉(zhuǎn)化。
微生態(tài)濾床系統(tǒng)作為系統(tǒng)設(shè)計，主要設(shè)計參數(shù)有：濾床基質(zhì)原料的配選、孔隙率、水力停留時間、表面有機負荷、表面水力負荷、處理單元長寬及其比例、進出水構(gòu)筑物、隔板裝置和防滲材料、景觀水生植物配置、水體循環(huán)凈化周期等。針對各關(guān)鍵參數(shù)建立反應(yīng)器模型，將進入到微生態(tài)濾床的污染物降解和分解，最終轉(zhuǎn)化為營養(yǎng)原料被植物吸收和轉(zhuǎn)移。
3. 2 技術(shù)特點
微生態(tài)濾床按照水流方向分為水平潛流生態(tài)濾床和垂直潛流生態(tài)濾床，其中水平潛流生態(tài)濾床的水力負荷、污染負荷大，能充分利用整個系統(tǒng)的協(xié)同作用，對BOD5、CODCr、SS、細菌和重金屬等污染指標的去除效果好，衛(wèi)生條件較好，占地小，處理效果較好，但是控制相對復雜。垂直潛流生態(tài)濾床氧可通過大氣擴散和植物傳輸進入床體，其硝化能力高于水平潛流生態(tài)濾床，可用于處理氨氮含量較高的污水，缺點是對有機物的去除能力不如水平潛流人工濕地系統(tǒng)，介質(zhì)選擇不當會造成堵塞。
對于雨水暨景觀水處理領(lǐng)域，水系屬于污染水系，且濾床堵塞可能性較小，容易實現(xiàn)無人值守控制，易于日常管理，與周邊景觀配合度高，并具有明顯的脫氮和除磷效果，成為此類水系生態(tài)處理的首選工藝。
4 處理方案的對比
與循環(huán)過濾法、曝氣法相比較，微型生態(tài)濾床系統(tǒng)呈現(xiàn)出不少優(yōu)勢。
5 工藝流程簡介
微生態(tài)濾床水處理系統(tǒng)工藝流程平面設(shè)計說明：采用微生態(tài)濾床設(shè)計流程，屋面雨水和地面潔凈雨水直接流入人工景觀湖體，采用湖體的15cm 超高部分作為雨水的貯存容積，用微生態(tài)濾床生態(tài)處理法對日常水體進行維護，將雨水處理和回用以及景觀水體處理綜合考慮，設(shè)計水系循環(huán)處理周期。同常規(guī)工藝相比，該系統(tǒng)由于微生態(tài)濾中中微生物項的作用，構(gòu)成整個水系的生態(tài)完整性特征，屬于典型的生態(tài)治理范疇，其中無投藥工藝，對景觀湖中的觀賞魚類、微生物等的保護形成長效效應(yīng)，將綠色建筑中的水系可持續(xù)發(fā)展理念得以充分體現(xiàn)。
工藝流程說明：由雨水貯水池同景觀水池合建后，經(jīng)循環(huán)泵取水至微生態(tài)濾床，處理后從循環(huán)始端注入景觀湖里。水體產(chǎn)生一個周期性強制性循環(huán)，在此過程中微生態(tài)濾床吸收分解水體中的氮、磷、有機物等富營養(yǎng)物質(zhì)以防止水系變質(zhì)。濾床系統(tǒng)在自控系統(tǒng)下自動運行，實現(xiàn)無人值守。處理后的出水可以常年達到《地面水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3838—2002)三類水以上水質(zhì)。
水質(zhì)化驗報告如下：
1)監(jiān)測目的
了解水質(zhì)情況。
2)監(jiān)測信息
樣品類型：污水。
分析日期：2013 年6 月~2014 年9 月(每個季度1 次)。
3)監(jiān)測結(jié)果。
水質(zhì)報告表
4)監(jiān)測方法及儀器。
從該微生態(tài)濾床出水水質(zhì)長期持續(xù)監(jiān)測分析得出，該中水水質(zhì)指標完全可以滿足該辦公樓屋頂綠化灌溉用水要求。開發(fā)和利用該類中水用于綠化灌溉是緩解水資源短缺的重要途徑之一。該項目微生態(tài)濾床出水流入景觀湖，經(jīng)湖里的綠化提升泵直接提升至屋面，供屋頂綠化灌溉使用。
同時, 對該屋頂景觀植物進行了約1 年多的觀察監(jiān)測，總體來說該植物生長良好。所觀察到的屋頂景觀植物外觀形態(tài)良好，葉色正常，長勢較好，與同一區(qū)域的自來水灌溉的植物相比，基本一致，未見有生長異常現(xiàn)象。
作為節(jié)約水資源的重要方法，用中水代替飲用水灌溉綠地在發(fā)達國家已經(jīng)大量應(yīng)用。我國許多城市也已經(jīng)使用或者正在計劃使用中水灌溉小區(qū)、街道、公園里的綠地及樹木。對于實現(xiàn)城市污水資源化有重要意義，具有可觀的'社會效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。該項目為該類中水在綠地灌溉的研究及推廣提供一定的參考依據(jù)。
6 項目運行維護費用
日常運行成本：根據(jù)其水量為500m3 計算，夏天每5d 一個循環(huán)周期，每天運行4h，則流量為25m3/h，據(jù)此可選擇泵的型號為WQ25-15-2.2， 每天提升景觀水用電2.2kW ×4h=8.8kW·h，電費以0.60 元/kW·h 計算，則每天費用為：8.8kW·h/d×0.60 元/kW·h=5.28 元/d。冬天每天運行2h，運行費用是夏天的一半為2.64 元/d。
webservice 方法，同時考慮到移動辦公逐漸普及，這種方式也可預留移動程序的調(diào)用。此外，在數(shù)據(jù)量較大的情況下可以將數(shù)據(jù)庫和webservice 部署在不同的服務(wù)器中以減小運行壓力和增加性能。
3. 2 功能模塊和工作流
如果采用通過設(shè)置即可進行修改流程的方式，功能模塊和工作流各自獨立，很難發(fā)生數(shù)據(jù)交互，只能實現(xiàn)各功能模塊的錄入查詢，流程則作為單獨模塊。而且工作流擴展性不高，很難實現(xiàn)多部門共用1 個流程的情況。
因此，一般大中型企業(yè)會進行定制開發(fā)。基于工作流模式，可實現(xiàn)每個功能模塊都可自行定義是否發(fā)起工作流的效果。開發(fā)時，每個模塊的數(shù)據(jù)都在定義好的數(shù)據(jù)表中，可實現(xiàn)各模塊的數(shù)據(jù)互通。采用1 個好的工作流引擎，可擴展性強，可根據(jù)人員部門不同，自動判斷某個節(jié)點應(yīng)該由誰審批。而表示層，可根據(jù)頁面不同，按功能模塊顯示所有數(shù)據(jù)或按工程顯示數(shù)據(jù)。比如，在項目備案中，顯示所有的項目信息及流程情況。或者，查看某一工程的所有資料與展示。這些，有可能會使用Web 頁面與客戶端的結(jié)合來實現(xiàn)。
4 結(jié)語
隨著工程項目的規(guī)模和需求變化，以及企業(yè)信息化的推進，信息系統(tǒng)的重要性已經(jīng)越發(fā)凸顯。企業(yè)信息化從本質(zhì)上講就是管理的信息化，企業(yè)信息化的水平也就是企業(yè)管理水平的具體體現(xiàn)。1 個好的信息系統(tǒng)，可以降低企業(yè)成本，提高工程管理企業(yè)的競爭力。
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