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(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在整個(gè)社會(huì)文明的不斷進(jìn)步中，對(duì)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(jìn)入“后世博時(shí)代”，國(guó)內(nèi)進(jìn)入建設(shè)“美麗中國(guó)”的長(zhǎng)遠(yuǎn)愿景下，對(duì)于合理利用雨水資源，將雨水資源化，并結(jié)合地區(qū)特點(diǎn)，解決城市內(nèi)部的防洪，成為一個(gè)值得關(guān)注的問題。本文針對(duì)在長(zhǎng)三角氣候條件下的雨水及景觀水體的設(shè)計(jì)過程的實(shí)際案例，進(jìn)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(shí)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(guó)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(duì)性的實(shí)用技術(shù)措施，在建筑給排水和景觀以及生態(tài)修復(fù)相交叉的學(xué)科，常由于專業(yè)跨界的原因，對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)不能貫穿始終。在此結(jié)合本設(shè)計(jì)案例進(jìn)行總結(jié)，以供雨水收集利用暨景觀水體處理類似項(xiàng)目借鑒。
2 項(xiàng)目概況
該項(xiàng)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(dǎo)者，十分注重保護(hù)環(huán)境和履行社會(huì)責(zé)任。該企業(yè)設(shè)計(jì)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(jì)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(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中物理、化學(xué)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(shí)現(xiàn)對(duì)廢水的高效凈化，同時(shí)通過營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和水分的生物地球化學(xué)循環(huán)，促進(jìn)綠色植物生長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)廢水的資源化與無害化。原水在流經(jīng)該系統(tǒng)時(shí)，各種污染物在微生物轉(zhuǎn)化、細(xì)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(jì)，主要設(shè)計(jì)參數(shù)有：濾床基質(zhì)原料的配選、孔隙率、水力停留時(shí)間、表面有機(jī)負(fù)荷、表面水力負(fù)荷、處理單元長(zhǎng)寬及其比例、進(jìn)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(duì)各關(guān)鍵參數(shù)建立反應(yīng)器模型，將進(jìn)入到微生態(tài)濾床的污染物降解和分解，最終轉(zhuǎn)化為營(yíng)養(yǎng)原料被植物吸收和轉(zhuǎn)移。
3. 2 技術(shù)特點(diǎn)
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(fù)荷、污染負(fù)荷大，能充分利用整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)同作用，對(duì)BOD5、CODCr、SS、細(xì)菌和重金屬等污染指標(biāo)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(duì)復(fù)雜。垂直潛流生態(tài)濾床氧可通過大氣擴(kuò)散和植物傳輸進(jìn)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(diǎn)是對(duì)有機(jī)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(dāng)會(huì)造成堵塞。
對(duì)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(shí)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(duì)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(shì)。
5 工藝流程簡(jiǎn)介
微生態(tài)濾床水處理系統(tǒng)工藝流程平面設(shè)計(jì)說明：采用微生態(tài)濾床設(shè)計(jì)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(duì)日常水體進(jìn)行維護(hù)，將雨水處理和回用以及景觀水體處理綜合考慮，設(shè)計(jì)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(xiàng)的作用，構(gòu)成整個(gè)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(duì)景觀湖中的觀賞魚類、微生物等的保護(hù)形成長(zhǎng)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(gè)周期性強(qiáng)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(jī)物等富營(yíng)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(dòng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)無人值守。處理后的出水可以常年達(dá)到《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838—2002)三類水以上水質(zhì)。
水質(zhì)化驗(yàn)報(bào)告如下：
1)監(jiān)測(cè)目的
了解水質(zhì)情況。
2)監(jiān)測(cè)信息
樣品類型：污水。
分析日期：2013 年6 月~2014 年9 月(每個(gè)季度1 次)。
3)監(jiān)測(cè)結(jié)果。
水質(zhì)報(bào)告表
4)監(jiān)測(cè)方法及儀器。
從該微生態(tài)濾床出水水質(zhì)長(zhǎng)期持續(xù)監(jiān)測(cè)分析得出，該中水水質(zhì)指標(biāo)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(xiàng)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(shí), 對(duì)該屋頂景觀植物進(jìn)行了約1 年多的觀察監(jiān)測(cè)，總體來說該植物生長(zhǎng)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(zhǎng)勢(shì)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(zhǎng)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(dá)國(guó)家已經(jīng)大量應(yīng)用。我國(guó)許多城市也已經(jīng)使用或者正在計(jì)劃使用中水灌溉小區(qū)、街道、公園里的綠地及樹木。對(duì)于實(shí)現(xiàn)城市污水資源化有重要意義，具有可觀的'社會(huì)效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。該項(xiàng)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(xiàng)目運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用
日常運(yùn)行成本：根據(jù)其水量為500m3 計(jì)算，夏天每5d 一個(gè)循環(huán)周期，每天運(yùn)行4h，則流量為25m3/h，據(jù)此可選擇泵的型號(hào)為WQ25-15-2.2， 每天提升景觀水用電2.2kW ×4h=8.8kW·h，電費(fèi)以0.60 元/kW·h 計(jì)算，則每天費(fèi)用為：8.8kW·h/d×0.60 元/kW·h=5.28 元/d。冬天每天運(yùn)行2h，運(yùn)行費(fèi)用是夏天的一半為2.64 元/d。
webservice 方法，同時(shí)考慮到移動(dòng)辦公逐漸普及，這種方式也可預(yù)留移動(dòng)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(kù)和webservice 部署在不同的服務(wù)器中以減小運(yùn)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(jìn)行修改流程的方式，功能模塊和工作流各自獨(dú)立，很難發(fā)生數(shù)據(jù)交互，只能實(shí)現(xiàn)各功能模塊的錄入查詢，流程則作為單獨(dú)模塊。而且工作流擴(kuò)展性不高，很難實(shí)現(xiàn)多部門共用1 個(gè)流程的情況。
因此，一般大中型企業(yè)會(huì)進(jìn)行定制開發(fā)。基于工作流模式，可實(shí)現(xiàn)每個(gè)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(shí)，每個(gè)模塊的數(shù)據(jù)都在定義好的數(shù)據(jù)表中，可實(shí)現(xiàn)各模塊的數(shù)據(jù)互通。采用1 個(gè)好的工作流引擎，可擴(kuò)展性強(qiáng)，可根據(jù)人員部門不同，自動(dòng)判斷某個(gè)節(jié)點(diǎn)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(xiàng)目備案中，顯示所有的項(xiàng)目信息及流程情況�；蛘撸榭茨骋还こ痰乃匈Y料與展示。這些，有可能會(huì)使用Web 頁面與客戶端的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)。
4 結(jié)語
隨著工程項(xiàng)目的規(guī)模和需求變化，以及企業(yè)信息化的推進(jìn)，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(gè)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(jìng)爭(zhēng)力。
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