關於微生態濾床在雨水利用暨景觀水處理中的應用研究論文
1 引言
隨著我國國民經濟的發展，在整個社會文明的不斷進步中，對水資源的合理開發和應用變得越來越重要。在城市發展過程中，水資源不合理利用問題正逐步顯現和積累,成為制約城市健康發展的重要因素，建設合理可持續的水環境，構建良性的水生態迴圈成為城市環境構建中的重要組成部分。在上海進入“後世博時代”，國內進入建設“美麗中國”的長遠願景下，對於合理利用雨水資源，將雨水資源化，並結合地區特點，解決城市內部的防洪，成為一個值得關注的問題。本文針對在長三角氣候條件下的雨水及景觀水體的設計過程的實際案例，進行總結和反思，提出在生態理念下，合理利用雨水並資源化，同時解決小區域開發情況下，景觀自然水系的生態處理與雨水處理系統合併，形成低碳環境下的完整生態水景觀環境。
目前國內建築給排水專業較少人關注可持續城市及綠色建築研究，缺乏有針對性的實用技術措施，在建築給排水和景觀以及生態修復相交叉的學科，常由於專業跨界的原因，對系統設計和運營不能貫穿始終。在此結合本設計案例進行總結，以供雨水收集利用暨景觀水體處理類似專案借鑑。
2 專案概況
該專案地處江蘇常州一工業園區，約為30 000m2 圍合式的辦公空間，作為化工業領導者，十分注重保護環境和履行社會責任。該企業設計研發中心辦公樓響應綠色可持續發展的要求，為企業今後的發展拓展空間。
根據建築設計在水資源的可持續利用，提出生態水系統的解決方案。
3 微型生態濾床技術介紹
3. 1 微型生態濾床
微生態濾床是利用植物- 基質-微生物這一複合生態系統中物理、化學和生物的三重協同作用，透過過濾、吸附、沉澱、離子交換、植物吸收和微生物分解，實現對廢水的高效淨化，同時透過營養物質和水分的生物地球化學迴圈，促進綠色植物生長，實現廢水的資源化與無害化。原水在流經該系統時，各種汙染物在微生物轉化、細菌分解、氧化、還原、吸收、揮發、蒸騰和沉澱等多重作用下發生分離或轉化。
微生態濾床系統作為系統設計，主要設計引數有：濾床基質原料的配選、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、進出水構築物、隔板裝置和防滲材料、景觀水生植物配置、水體迴圈淨化週期等。針對各關鍵引數建立反應器模型，將進入到微生態濾床的汙染物降解和分解，最終轉化為營養原料被植物吸收和轉移。
3. 2 技術特點
微生態濾床按照水流方向分為水平潛流生態濾床和垂直潛流生態濾床，其中水平潛流生態濾床的水力負荷、汙染負荷大，能充分利用整個系統的協同作用，對BOD5、CODCr、SS、細菌和重金屬等汙染指標的去除效果好，衛生條件較好，佔地小，處理效果較好，但是控制相對複雜。垂直潛流生態濾床氧可透過大氣擴散和植物傳輸進入床體，其硝化能力高於水平潛流生態濾床，可用於處理氨氮含量較高的汙水，缺點是對有機物的去除能力不如水平潛流人工溼地系統，介質選擇不當會造成堵塞。
對於雨水暨景觀水處理領域，水系屬於汙染水系，且濾床堵塞可能性較小，容易實現無人值守控制，易於日常管理，與周邊景觀配合度高，並具有明顯的脫氮和除磷效果，成為此類水系生態處理的首選工藝。
4 處理方案的對比
與迴圈過濾法、曝氣法相比較，微型生態濾床系統呈現出不少優勢。
5 工藝流程簡介
微生態濾床水處理系統工藝流程平面設計說明：採用微生態濾床設計流程，屋面雨水和地面潔淨雨水直接流入人工景觀湖體，採用湖體的15cm 超高部分作為雨水的貯存容積，用微生態濾床生態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，設計水系迴圈處理週期。同常規工藝相比，該系統由於微生態濾中中微生物項的作用，構成整個水系的生態完整性特徵，屬於典型的生態治理範疇，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，將綠色建築中的水系可持續發展理念得以充分體現。
工藝流程說明：由雨水貯水池同景觀水池合建後，經迴圈泵取水至微生態濾床，處理後從迴圈始端注入景觀湖裡。水體產生一個週期性強制性迴圈，在此過程中微生態濾床吸收分解水體中的氮、磷、有機物等富營養物質以防止水系變質。濾床系統在自控系統下自動執行，實現無人值守。處理後的出水可以常年達到《地面水環境質量標準》(GB3838—2002)三類水以上水質。
水質化驗報告如下：
1)監測目的
瞭解水質情況。
2)監測資訊
樣品型別：汙水。
分析日期：2013 年6 月~2014 年9 月(每個季度1 次)。
3)監測結果。
水質報告表
4)監測方法及儀器。
從該微生態濾床出水水質長期持續監測分析得出，該中水水質指標完全可以滿足該辦公樓屋頂綠化灌溉用水要求。開發和利用該類中水用於綠化灌溉是緩解水資源短缺的重要途徑之一。該專案微生態濾床出水流入景觀湖，經湖裡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良好，葉色正常，長勢較好，與同一區域的自來水灌溉的植物相比，基本一致，未見有生長異常現象。
作為節約水資源的重要方法，用中水代替飲用水灌溉綠地在發達國家已經大量應用。我國許多城市也已經使用或者正在計劃使用中水灌溉小區、街道、公園裡的綠地及樹木。對於實現城市汙水資源化有重要意義，具有可觀的'社會效益、環境效益和經濟效益。該專案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。
6 專案執行維護費用
日常執行成本：根據其水量為500m3 計算，夏天每5d 一個迴圈週期，每天執行4h，則流量為25m3/h，據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。冬天每天執行2h，執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式的呼叫。此外，在資料量較大的情況下可以將資料庫和webservice 部署在不同的伺服器中以減小執行壓力和增加效能。
3. 2 功能模組和工作流
如果採用透過設定即可進行修改流程的方式，功能模組和工作流各自獨立，很難發生資料互動，只能實現各功能模組的錄入查詢，流程則作為單獨模組。而且工作流擴充套件性不高，很難實現多部門共用1 個流程的情況。
因此，一般大中型企業會進行定製開發。基於工作流模式，可實現每個功能模組都可自行定義是否發起工作流的效果。開發時，每個模組的資料都在定義好的資料表中，可實現各模組的資料互通。採用1 個好的工作流引擎，可擴充套件性強，可根據人員部門不同，自動判斷某個節點應該由誰審批。而表示層，可根據頁面不同，按功能模組顯示所有資料或按工程顯示資料。比如，在專案備案中，顯示所有的專案資訊及流程情況。或者，檢視某一工程的所有資料與展示。這些，有可能會使用Web 頁面與客戶端的結合來實現。
4 結語
隨著工程專案的規模和需求變化，以及企業資訊化的推進，資訊系統的重要性已經越發凸顯。企業資訊化從本質上講就是管理的資訊化，企業資訊化的水平也就是企業管理水平的具體體現。1 個好的資訊系統，可以降低企業成本，提高工程管理企業的競爭力。