关于微生态滤床在雨水利用暨景观水处理中的应用研究论文

1 引言

随着我国国民经济的发展，在整个社会文明的不断进步中，对水资源的合理开发和应用变得越来越重要。在城市发展过程中，水资源不合理利用问题正逐步显现和积累,成为制约城市健康发展的重要因素，建设合理可持续的水环境，构建良性的水生态循环成为城市环境构建中的重要组成部分。在上海进入“后世博时代”，国内进入建设“美丽中国”的长远愿景下，对于合理利用雨水资源，将雨水资源化，并结合地区特点，解决城市内部的防洪，成为一个值得关注的问题。本文针对在长三角气候条件下的雨水及景观水体的设计过程的实际案例，进行总结和反思，提出在生态理念下，合理利用雨水并资源化，同时解决小区域开发情况下，景观自然水系的生态处理与雨水处理系统合并，形成低碳环境下的完整生态水景观环境。

目前国内建筑给排水专业较少人关注可持续城市及绿色建筑研究，缺乏有针对性的实用技术措施，在建筑给排水和景观以及生态修复相交叉的学科，常由于专业跨界的原因，对系统设计和运营不能贯穿始终。在此结合本设计案例进行总结，以供雨水收集利用暨景观水体处理类似项目借鉴。

2 项目概况

该项目地处江苏常州一工业园区，约为30 000m2 围合式的办公空间，作为化工业领导者，十分注重保护环境和履行社会责任。该企业设计研发中心办公楼响应绿色可持续发展的要求，为企业今后的发展拓展空间。

根据建筑设计在水资源的可持续利用，提出生态水系统的解决方案。

3 微型生态滤床技术介绍

3. 1 微型生态滤床

微生态滤床是利用植物- 基质-微生物这一复合生态系统中物理、化学和生物的三重协同作用，通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解，实现对废水的高效净化，同时通过营养物质和水分的生物地球化学循环，促进绿色植物生长，实现废水的资源化与无害化。原水在流经该系统时，各种污染物在微生物转化、细菌分解、氧化、还原、吸收、挥发、蒸腾和沉淀等多重作用下发生分离或转化。

微生态滤床系统作为系统设计，主要设计参数有：滤床基质原料的配选、孔隙率、水力停留时间、表面有机负荷、表面水力负荷、处理单元长宽及其比例、进出水构筑物、隔板装置和防渗材料、景观水生植物配置、水体循环净化周期等。针对各关键参数建立反应器模型，将进入到微生态滤床的污染物降解和分解，最终转化为营养原料被植物吸收和转移。

3. 2 技术特点

微生态滤床按照水流方向分为水平潜流生态滤床和垂直潜流生态滤床，其中水平潜流生态滤床的水力负荷、污染负荷大，能充分利用整个系统的协同作用，对BOD5、CODCr、SS、细菌和重金属等污染指标的去除效果好，卫生条件较好，占地小，处理效果较好，但是控制相对复杂。垂直潜流生态滤床氧可通过大气扩散和植物传输进入床体，其硝化能力高于水平潜流生态滤床，可用于处理氨氮含量较高的污水，缺点是对有机物的去除能力不如水平潜流人工湿地系统，介质选择不当会造成堵塞。

对于雨水暨景观水处理领域，水系属于污染水系，且滤床堵塞可能性较小，容易实现无人值守控制，易于日常管理，与周边景观配合度高，并具有明显的脱氮和除磷效果，成为此类水系生态处理的首选工艺。

4 处理方案的对比

与循环过滤法、曝气法相比较，微型生态滤床系统呈现出不少优势。

5 工艺流程简介

微生态滤床水处理系统工艺流程平面设计说明：采用微生态滤床设计流程，屋面雨水和地面洁净雨水直接流入人工景观湖体，采用湖体的15cm 超高部分作为雨水的贮存容积，用微生态滤床生态处理法对日常水体进行维护，将雨水处理和回用以及景观水体处理综合考虑，设计水系循环处理周期。同常规工艺相比，该系统由于微生态滤中中微生物项的作用，构成整个水系的生态完整性特征，属于典型的生态治理范畴，其中无投药工艺，对景观湖中的观赏鱼类、微生物等的保护形成长效效应，将绿色建筑中的水系可持续发展理念得以充分体现。

工艺流程说明：由雨水贮水池同景观水池合建后，经循环泵取水至微生态滤床，处理后从循环始端注入景观湖里。水体产生一个周期性强制性循环，在此过程中微生态滤床吸收分解水体中的氮、磷、有机物等富营养物质以防止水系变质。滤床系统在自控系统下自动运行，实现无人值守。处理后的出水可以常年达到《地面水环境质量标准》(GB3838—2002)三类水以上水质。

水质化验报告如下：

1)监测目的

了解水质情况。

2)监测信息

样品类型：污水。

分析日期：2013 年6 月~2014 年9 月(每个季度1 次)。

3)监测结果。

水质报告表

4)监测方法及仪器。

从该微生态滤床出水水质长期持续监测分析得出，该中水水质指标完全可以满足该办公楼屋顶绿化灌溉用水要求。开发和利用该类中水用于绿化灌溉是缓解水资源短缺的重要途径之一。该项目微生态滤床出水流入景观湖，经湖里的绿化提升泵直接提升至屋面，供屋顶绿化灌溉使用。

同时, 对该屋顶景观植物进行了约1 年多的观察监测，总体来说该植物生长良好。所观察到的屋顶景观植物外观形态良好，叶色正常，长势较好，与同一区域的自来水灌溉的植物相比，基本一致，未见有生长异常现象。

作为节约水资源的重要方法，用中水代替饮用水灌溉绿地在发达国家已经大量应用。我国许多城市也已经使用或者正在计划使用中水灌溉小区、街道、公园里的绿地及树木。对于实现城市污水资源化有重要意义，具有可观的社会效益、环境效益和经济效益。该项目为该类中水在绿地灌溉的.研究及推广提供一定的参考依据。

6 项目运行维护费用

日常运行成本：根据其水量为500m3 计算，夏天每5d 一个循环周期，每天运行4h，则流量为25m3/h，据此可选择泵的型号为WQ25-15-2.2， 每天提升景观水用电2.2kW ×4h=8.8kW·h，电费以0.60 元/kW·h 计算，则每天费用为：8.8kW·h/d×0.60 元/kW·h=5.28 元/d。冬天每天运行2h，运行费用是夏天的一半为2.64 元/d。

webservice 方法，同时考虑到移动办公逐渐普及，这种方式也可预留移动程序的调用。此外，在数据量较大的情况下可以将数据库和webservice 部署在不同的服务器中以减小运行压力和增加性能。

3. 2 功能模块和工作流

如果采用通过设置即可进行修改流程的方式，功能模块和工作流各自独立，很难发生数据交互，只能实现各功能模块的录入查询，流程则作为单独模块。而且工作流扩展性不高，很难实现多部门共用1 个流程的情况。

因此，一般大中型企业会进行定制开发。基于工作流模式，可实现每个功能模块都可自行定义是否发起工作流的效果。开发时，每个模块的数据都在定义好的数据表中，可实现各模块的数据互通。采用1 个好的工作流引擎，可扩展性强，可根据人员部门不同，自动判断某个节点应该由谁审批。而表示层，可根据页面不同，按功能模块显示所有数据或按工程显示数据。比如，在项目备案中，显示所有的项目信息及流程情况。或者，查看某一工程的所有资料与展示。这些，有可能会使用Web 页面与客户端的结合来实现。

4 结语

随着工程项目的规模和需求变化，以及企业信息化的推进，信息系统的重要性已经越发凸显。企业信息化从本质上讲就是管理的信息化，企业信息化的水平也就是企业管理水平的具体体现。1 个好的信息系统，可以降低企业成本，提高工程管理企业的竞争力。