深圳某高檔住宅區(qū)湖水治理及循環(huán)利用
隨著人民生活水平不斷提高，人們?cè)诰幼》矫娴淖非笥鷣碛摺－h(huán)境優(yōu)美，配套設(shè)施完善，文化氛圍濃郁的高尚住宅區(qū)越來越為人們所推崇。因此，房地產(chǎn)開發(fā)商不惜花費(fèi)巨資，建造綠色生態(tài)住宅區(qū)，以期樹立自己的品牌效應(yīng)。水景是高尚綠色住宅區(qū)必不可少的環(huán)境工程，如何在滿足環(huán)境需求的同時(shí)，科學(xué)地將水資源優(yōu)化配置，達(dá)到節(jié)水、節(jié)能、節(jié)省一次性投資是一個(gè)系統(tǒng)工程。
1 棲湖花園簡(jiǎn)介
棲湖花園位于深圳華僑城燕棲湖鄰岸，是波托菲諾(108萬m2)項(xiàng)目的有機(jī)組成部分。棲湖花園北部為高爾夫球俱樂部和一輝花園，南為荔枝林，東部為天鵝堡花園，東南為歡樂谷娛樂城，其北面為香山西街和香山中街，東面為杜鵑山西街。居于棲湖花園腹部的燕棲湖為一天然湖泊，湖泊總面積約為 7．5萬m2，水深約2～2．5 m，湖面中央有一天然島，地理?xiàng)l件優(yōu)越，自然環(huán)境得天獨(dú)厚。
2 湖水水源及水質(zhì)情況
燕棲湖的水源主要來源于周邊地區(qū)的雨水。上游端位于波托菲諾項(xiàng)目中的天鵝堡花園的天鵝湖在雨季時(shí)會(huì)有一部分水經(jīng)歡樂谷娛樂城轉(zhuǎn)輸進(jìn)入燕棲湖；周圍市政道路香山中街和杜鵑山西街市政雨水管收集的雨水通過DN=1200雨水管排入湖內(nèi)；棲湖花園的雨水經(jīng)雨水管收集后就近排入湖內(nèi)；旱季時(shí)，湖底的涌泉亦會(huì)補(bǔ)充部分水源。在雨季時(shí)，由于天鵝湖有大量的雨水進(jìn)入燕棲湖，加之周邊地區(qū)的雨水(含有較多懸浮物)亦排入湖內(nèi)，使得湖水較渾濁。非雨季時(shí)，因湖面平靜，水中懸浮物量少，水質(zhì)較清潔。在夏季，受強(qiáng)烈陽光照射，表層水溫較高，水中有較多養(yǎng)分(如分解后的有機(jī)物)等原因，故常有較多浮游生物(如藻類等)繁殖，使水帶有顏色和不良?xì)馕丁?/p>
燕棲湖是棲湖花園景觀的中心，它與華僑城整個(gè)主題旅游架構(gòu)相輔相承，自然地融為一體，是棲湖花園業(yè)主休閑娛樂的主要去處。所以湖水水質(zhì)的好壞，不僅影響到小區(qū)環(huán)境，而且也間接地影響到華僑城的大環(huán)境。因此，整治燕棲湖，保證在非雨季時(shí)，湖水清澈透亮是華僑城大環(huán)境的要求。
3 湖水治理
(1)控制湖水水源。
為保證湖水不受污染或盡量少受污染，采取如下措施：在天鵝湖流入燕棲湖的雨水管出水口處設(shè)置格柵，以攔截大塊懸浮物進(jìn)入湖內(nèi)。截流原排入湖的生活污水，使其直接排入市政污水管網(wǎng)，以免生活污水中的有機(jī)物及氮磷等植物營養(yǎng)進(jìn)入湖中對(duì)湖水造成污染。
(2)整治湖岸。
為防止在雨季時(shí)，湖流域范圍內(nèi)雨水進(jìn)湖時(shí)沖刷岸邊，造成水土流失，增加湖水懸浮物濃度，已采用大量毛石鋪砌湖岸，并延伸至湖底。
(3)化學(xué)法殺藻。
藻類滋生是影響湖水水質(zhì)的主要原因。據(jù)有關(guān)資料介紹，當(dāng)水中總磷超過 0．015 mg／L，氮超過0．3mg／L時(shí)，藻類便會(huì)大量繁殖。對(duì)于藻類控制，重點(diǎn)是去除水中的磷。去除磷的方法有生物法、氧化法、化學(xué)沉淀法等，常采用的是化學(xué)沉淀法。殺藻常用的藥劑有硫酸銅、漂白粉、明礬、聚鋁和硫酸亞鐵等。由于硫酸銅對(duì)魚類有毒性，不宜用于有魚類的湖水；鐵鹽會(huì)增加水的色度，因此燕棲湖滅藻采用的藥劑為漂白粉，其投加量為 0．5～1 mg／l。
(4)人造堤壩瀑布和噴泉景觀。
根據(jù)燕棲湖的自然形狀及地勢(shì)，人為砌造兩個(gè)堤壩由東至西將湖面劃分為三個(gè)高度，分別為10．28 m，9．5 m和7．5 m。上游堤壩長(zhǎng)為24 m，下游堤壩長(zhǎng)為32 m，上下游水面落差分別為0．78 m和2 m。堤壩所形成的堰形為寬頂堰，由水力學(xué)知，寬頂堰過流水股狀態(tài)主要與流量有關(guān)，流量小時(shí)水股貼堰壁下淌，當(dāng)流量達(dá)到起拋流量4．3 L／(m·s)時(shí)，水股即脫離堰壁射入空中，形成瀑布。為形成景觀瀑布，上下游堤壩的流量應(yīng)不小于起拋流量值。為了滿足人們觀賞的要求，在9．5 m和7．5m高度的湖面中央分別設(shè)置一個(gè)大型燈光噴泉水景。瀑布和噴泉在改善小區(qū)環(huán)境的同時(shí)，亦起到了增加水中溶解氧(DO)含量，使水活化和降低水溫的作用。
(5)湖水循環(huán)周期和循環(huán)流量的確定。
循環(huán)周期和循環(huán)流量決定了處理設(shè)備能力的大小，即一次性投資的多少，因此合理確定循環(huán)周期非常重要。燕棲湖湖面面積為7．5萬m2，平均水深取2．4 m，則湖水容量為18萬m3。為了保障易滋生藻類的湖水經(jīng)治理后符合水景用水的感官要求，參照有關(guān)資料介紹：水景用水為自來水時(shí)，要保證有良好的水質(zhì)，一般7-15天需換水1次。再經(jīng)多方調(diào)研和燕棲湖周邊的實(shí)際情況最終確定按河道推進(jìn)式設(shè)計(jì)水流，循環(huán)周期為4天。即暴雨過后，最長(zhǎng)4天即可使湖水再次返清。因此循環(huán)流量為1 875 m3／h，取1900m3／h。
(6)處理設(shè)備的選定。
湖水處理設(shè)備應(yīng)有效去除水中的懸浮物，同時(shí)設(shè)備占地面積小，日常運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低，運(yùn)行又能自動(dòng)化是最佳的選擇。傳統(tǒng)的壓力濾罐，無論選用立式還是臥式過濾器，都將占用較大的建筑面積，而且過濾加壓泵所需的揚(yáng)程較高(約 25m)，所需電機(jī)功率大，日常運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高，也不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，不利管理。經(jīng)多方比較，確定選用全自動(dòng)曝氣濾機(jī)WQX-12A型2臺(tái)，每臺(tái)產(chǎn)水量為 950m3／h。該設(shè)備的顯著特點(diǎn)為以復(fù)合多層(一般采用三層，每層濾料的密度、粒徑均不同，密度小、粒徑大者位于上層，反之則位于下層)濾料代替?zhèn)鹘y(tǒng)使用的石英砂，其出水濁度低(1 NTU)，過濾加壓泵揚(yáng)程小(≤10 m)，日常運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低，設(shè)備采用虹吸濾池原理，運(yùn)行水力自動(dòng)化，濾前增加了曝氣功能，可提高水中溶解氧的含量，設(shè)備一體化，設(shè)備房面積小，僅需250 m2的建筑面積。
4 湖水資源的優(yōu)化配置
經(jīng)全自動(dòng)曝氣濾機(jī)處理過的湖水，其水質(zhì)優(yōu)于國家《景觀娛樂用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GBl2941-91)，亦符合空調(diào)冷卻用水的水質(zhì)要求。為了有效地利用湖水循環(huán)處理系統(tǒng)中的優(yōu)質(zhì)水，結(jié)合棲湖花園的客觀實(shí)際情況，擬采用"循序循環(huán)"系統(tǒng)，即湖水經(jīng)全自動(dòng)曝氣濾機(jī)處理后，先滿足空調(diào)冷卻用水的需求，再將經(jīng)過空調(diào)冷卻后的水用于小區(qū)內(nèi)各個(gè)水景，最終按需流入湖中。
(1)空調(diào)冷卻用水
棲湖花園的會(huì)所、酒店式公寓、幼兒園和菜市場(chǎng)均需設(shè)集中空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)。對(duì)一個(gè)高標(biāo)準(zhǔn)的住宅區(qū)講，冷卻塔的配置位置和噪音處理成為一大難題。據(jù)估算，棲湖花園冷卻水總量約需600m3／h，若每個(gè)冷卻塔配水量為100 m3/h，則需6個(gè)外圍尺寸為4mX4m的冷卻塔，這些冷卻塔不僅占用較大的建筑面積，而且將對(duì)環(huán)境產(chǎn)生 70dB的噪音。國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：高級(jí)別墅區(qū)晚上噪音指標(biāo)不得超過40 dB，因此在別墅區(qū)設(shè)置冷卻塔時(shí)必須采取降噪處理措施。再則，每個(gè)冷卻塔所需要電動(dòng)機(jī)的功率為5．5 kW，一天平均按3 h運(yùn)行計(jì)算，一年即耗電36 135 kW·h。鑒于此，將處理后的湖水用于空調(diào)機(jī)的冷卻，省去冷卻塔，既解決了冷卻塔放置難的問題，節(jié)省了置放冷卻塔的土建費(fèi)用、日常運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用和降噪處理費(fèi)用，又徹底消除了噪音，可謂一舉多得。
(2)水景用水
棲湖花園環(huán)境設(shè)計(jì)由著名的澳大利亞貝爾高林環(huán)境設(shè)計(jì)公司完成，F(xiàn)建小區(qū)內(nèi)大大小小的水景點(diǎn)有25處，分布在面積僅10萬m2的范圍內(nèi)，棲湖花園可謂是一個(gè)以水為專題的高尚住宅區(qū)。按常規(guī)，為節(jié)約用水，水景需配置循環(huán)過濾水處理系統(tǒng)，過濾系統(tǒng)不僅使土建費(fèi)用增加，且設(shè)備的一次性投資約需15萬元。現(xiàn)將空調(diào)冷卻用后的水，采用并串聯(lián)相結(jié)合方式以重力流引至各水景點(diǎn)，最終回歸燕棲湖。
(3)綠化及沖洗地面用水
日常綠化及沖洗地面會(huì)消耗一定量的自來水，現(xiàn)利用處理過的湖水替代自來水。綠化和沖洗水量標(biāo)準(zhǔn)分別為2 L(m2·d) 和1 L／(m2·d)，小區(qū)內(nèi)綠化和道路面積分別為4萬 m2和2萬m2，則每年可節(jié)約用水3．65萬m3，深圳自來水價(jià)格為2．16元／m；，即每年可節(jié)約7．9萬元。
(4)水量平衡圖
由前述知空調(diào)冷卻用水量為 600 m3／h；綠化及沖洗地面用水量為100 m3／d。根據(jù)棲湖花園水景點(diǎn)的分布及其用水量大小，空調(diào)冷卻用后的水按33．33m3／h，375m3／h和191．66m2／h分別流入10．28 m，9．5 m和7．5 m湖面。在兩臺(tái)全自動(dòng)曝氣濾機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的條件下，減去空調(diào)冷卻用水和綠化等用水，流入湖前端(即10．28 m湖面) 的水量為1295．83m3／h。此時(shí)上游24m堤壩的流量為15．38 L／(m，s)，下游32 m堤壩的流量為 14．79 L／(m·s)，均大于可形成瀑布景觀所必須的起拋流量值4．3 L／(m·s)。當(dāng)湖水水質(zhì)達(dá)到感官要求時(shí)，為節(jié)約費(fèi)用，僅開一臺(tái)濾機(jī)的工況下，上下游堤壩的流量分別為4．39L／(m·s)和6．55L／(m·s)，亦可形成瀑布景觀。棲湖花園湖水利用水量平衡見圖1。
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5 經(jīng)濟(jì)效益分析
將處理過的湖水作為空調(diào)冷卻水、水景用水、綠化用水和沖洗地面用水，所帶來的經(jīng)濟(jì)效益如下： 600m3／h冷卻水量的冷卻塔及相關(guān)的設(shè)備、閥門等器材和人工費(fèi)約40萬元，每年節(jié)省日常運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用 1．6萬元，置放冷卻塔的土建費(fèi)用和降噪處理費(fèi)用約30萬元；水景所需的循環(huán)過濾設(shè)備及安裝費(fèi)15 萬元，每年節(jié)省日常運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用7萬元；每年節(jié)省綠化和澆灑道路用水7．9萬元，合計(jì)101．5萬元。
6 結(jié)論
住宅區(qū)水資源的優(yōu)化配置是一個(gè)系統(tǒng)工程。在考慮水處理循環(huán)系統(tǒng)的同時(shí)，還應(yīng)根據(jù)住宅區(qū)的實(shí)際情況全面系統(tǒng)地考慮水的回用，以做到一水多月 (循序循環(huán))，達(dá)到節(jié)約一次性投資、節(jié)約日常費(fèi)用節(jié)約用水、又能改善環(huán)境的目的。
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