CN112479497B - 一种立体非常规水源利用方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种立体非常规水源利用方法和系统，属于水资源开发与综合利用领域，包括水收集系统模块、水处理系统模块以及监测调控回用系统模块，水收集系统模块用于收集雨水或/和生活废水；水处理系统模块与水收集系统模块连通，用于净化水收集系统模块收集的雨水或/和生活废水；监测调控回用系统模块与水处理系统模块连通，用于将经水处理系统模块处理得到的再生水进行利用。本发明提供的一种立体非常规水源利用方法和系统，结构简单、成本较低，处理效率高，有效节约了能源和水资源，适合城市生活废水的分散式处理及再生利用。该系统不仅能对废水进行有效回收，也能对雨水进行有效调配利用，显著提高了非常规水源利用效率。

Description

一种立体非常规水源利用方法和系统
技术领域
本发明属于水资源开发与综合利用领域，更具体地说，是涉及一种立体非常规水源利用方法和系统。
背景技术
当前，多数建筑物(如高层建筑或停车楼等)为提高景观效果，一般设有立体绿化景观，绿化景观装置的灌溉水源多依赖于市政网管供水，造成水资源与能源的过度消耗。随着科学技术的发展，部分立体绿化用水采用中水回用方案，即将小区居民生活废(污)水集中处理达标后，再加压输送到不同用水点，但该方案能耗较大，增加了灌溉成本，且存在灌溉不均匀、耗水量大等问题。如何降低回收过程中的消耗，并高效利用非常规水源是目前亟需解决的难题。针对当前立体垂直精准灌溉配置方案较少，并结合发明人提出的外覆式水肥一体化的柔性化系统精准灌溉排水控制需要，特提出一种立体非常规水源利用方法和系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种立体非常规水源利用方法和系统，旨在解决现有的水回收方案在回收过程中能源消耗高、水资源消耗大、无法有效进行立体精准灌排控制排水等方面的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种立体非常规水源利用方法和系统，包括：
水收集系统模块，用于收集雨水或/和生活废水；
水处理系统模块，与所述水收集系统模块连通，用于净化所述水收集系统模块收集的雨水或/和生活废水；以及
监测调控回用系统模块，与所述水处理模块连通，用于将经所述水处理模块处理得到的再生水进行使用。
作为本申请另一实施例，所述水处理系统模块包括：
生物反应池，与所述水收集系统模块连通；
填料，设置于所述生物反应池内，用于充当生物膜的载体；
曝气装置，用于向所述生物反应池内的液体充入氧气；以及
调温组件，设置于所述生物反应池内，用于调节所述生物反应池内的温度。
作为本申请另一实施例，所述水处理系统模块还包括用于去除再生水中的悬浮物质的吸附过滤组件。
作为本申请另一实施例，所述监测调控回用系统模块包括：
储水池；
水泵，设置于所述储水池内；以及
连通管路，一端与所述储水池连通，另一端分别与小区灌溉系统或/和非饮用水系统连通。
作为本申请另一实施例，所述监测调控回用系统模块还包括用于去除再生水中微生物的杀菌组件或/和用于控制灌溉、排水过程的调配组件。
作为本申请另一实施例，所述水收集系统模块包括：
雨水收集组件，设置于建筑物屋面或/和地面上，用于收集雨水、并将雨水运至水处理模块内；以及
生活污水收集组件，一端与建筑物内的下水道管路连通，另一端与所述水处理模块连通。
作为本申请另一实施例，所述生活污水收集组件包括：
第一排污管，一端与卫生间内的排污管路连通，另一端与所述生物反应池连通；
第二排污管，一端与厨房内的排污管路连通，另一端与所述吸附过滤组件连通。
作为本申请另一实施例，所述调温组件包括：
空心管，设置于所述生物反应池内，所述空心管一端与所述雨水收集组件连通，另一端与所述监测调控回用系统模块连通；以及
加热丝，与外接电源连通，用于加热所述空心管。
作为本申请另一实施例，所述空心管由同轴设置的两层管道构成；所述两层管道之间存在间隙，且两端分别作密封设置；所述加热丝设置于所述两层管道的间隙内。
作为本申请另一实施例，所述监测调控回用系统模块还包括用于监测水质、水量、水温的装置以及控制调配系统。监测调控回用系统模块根据本专利提供的一种立体非常规水源利用方法进行需水、供水计算，并进行灌溉、排水的控制调配。
本发明还提供一种立体非常规水源利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
计算绿化植被需水量及其他需水量之和；
计算雨水、再生水等非常规水源供水量以及应急补充水量之和；
分别对灌溉、排水过程进行控制和调配。
立体非常规水源供需计算与分配方法如下：
本发明配合发明人提出的外覆式一体化柔性绿化系统，针对绿化的位置、坡度和特点布设非常规水源系统，为充分利用立体的高差势能，根据非常规水源(雨水、再生水等)位置，干管从高到低，支管沿等高线布设，干支管连接处设有分水器，其中灌溉滴灌管道或者滴灌带布设于绿化单元上方顶部，蓄排水沟槽设置于绿化单元下方底部。本方法按高度分层进行灌排、排水计算与水量控制调配。
1.需水量计算：R＝Rp+Rh+Rw
(1)植物需水量计算
一块建筑物立体绿化Z，总高度为H总,该绿化从高到低分为n个绿化单元，第一个绿化单元Z1宽、高分别为B1、H1,第二个绿化单元Z2宽、高分别为B1、H1,…，第n个绿化单元Zn宽、高分别为Bn、Hn。该绿化植物需水总量Rp计算如下:
Rp＝Rp1+Rp2+…+Rpn
式中Rp1、Rp2、…、Rpn分别为各单元的需水量，可用公式Rpn＝Bn*Hn*q(q为城市绿化需水定额)计算，也可根据气候资料、植物种类采用彭曼公式计算。
(2)其他需水量计算
其他需水量是指为预防配合使用的外覆式柔性一体化绿化系统结冰，在外界温度低于0℃是进行循环运行的需水量Rh和在施肥结束后冲洗管道的水量Rw,分别计算如下：
Rh＝Vh*SDN*Th
Rw＝Vw*SDN*Tw
式中Vh、Vw分别为水管道中防结冰正常循环流速和冲洗流速，Th、Tw分别为防结冰正常循环时间和管道冲洗时间,SDN为管道横截面积。
2.非常规水源供水量计算：Q＝Qp+Qr+Qe
(1)雨水可用量
雨水可用量是指本系统影响范围内能收集到经过处理后的降雨可利用量Qp，采用公式Qp＝I*Sp确定，其中I为降雨量，Sp为本系统能收集的雨水面积。
(2)再生水供水量
再生水供水量主要是本系统覆盖范围内经过处理达标后可回用的再生水量Qr＝Qr1+Qr2+…+Qrn,按照绿化单元的位置确定各单元再生水供水量分别为Qr1、Qr1、…、Qrn,Qrn＝min{Qrn测，Qrn限}，式中Qrn测为第n个绿化单元控制范围内的实测生活污水产生量，Qrn限为第n个绿化单元再生水处理模块的上限值。
(3)应急补充水量
当雨水可用量和再生水供水量达不到需水量最低限额时，可采用自来水或其他水源进行应急补充，应急补充水量Qe＝R低限-Qr-Qp，式中R低限为需水最低限值。
3.灌溉、排水控制调配
本系统供排水管道采用立体式布置，利用重力高度差的势能，通过本系统灌排调控能够有效地进行精准灌溉、冲洗和控制排水。
(1)灌溉水量分配
各单元的灌溉水量In计算如下：
其中k为比例系数，初步估算为k＝RP/Q。In∈(Rpn下限，Rpn上限)，Rpn下限、Rpn上限分别为第n个绿化单元植物需水量的上下限阈值，根据植物、绿化系统生长基质层持水量和气候条件确定。
(2)灌排时间计算
各绿化单元灌溉时间Tn分为两部分时间计算，管道输配水、滴灌运行时间Tpn和各绿化单元中下渗时间Tin，计算公式分别为：
Tn＝Tpn+Tin式中in为第n个绿化单元同时开启的滴头个数；q滴头为第n个绿化单元中单个滴头流量；Vin为第n个绿化单元生长基质层的渗透流速，根据实测取值或采用公式Vin＝Kn*Jn计算，其中Kn为第n个绿化单元生长基质层的渗透系数，Jn为水力梯度。整个柔性绿化系统所需灌溉时间整个柔性绿化系统所需灌溉时间T＝max(T1，T2，T3，T4，……，Tn)；。
(3)排水量及去向
当非常规水源供水量大于需水量时，排水量Q＝Q-R，可储存于储水池中，多出部分直接用于地表绿化、冲洗，或直接排入河流补充生态用水等。
本发明提供的一种立体非常规水源利用方法和系统的有益效果在于：与现有技术相比，本发明一种立体非常规水源利用方法和系统，该系统结构简单、成本较低，处理效率较快，利用高差有效地进行精准灌溉、冲洗和控制排水，同时兼具保温效果，实现高效利用非常规水源，同时有效节约了能源，适合城市生活污水的分散式处理及再生利用。该系统是一套践行循环经济、绿色发展理念的城市生活污水处理回用系统。该系统不仅能对废水进行有效回收，也能对雨水进行有效调配利用，显著提高了非常规水源利用效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种立体非常规水源利用方法和系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种立体非常规水源利用方法和系统中水处理模块及监测调控回用系统模块结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种立体非常规水源利用方法和系统的所使用的调温组件的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种立体非常规水源利用方法和系统中所使用的集水头的剖视结构示意图；
图5为本发明实施例提供的另一种立体非常规水源利用方法和系统的结构示意图；
图6为图5提供的一种立体非常规水源利用方法和系统中水处理模块及监测调控回用系统模块结构示意图。
图中：1、水收集系统模块；11、雨水收集组件；111、外壳；112、入水管；113、防尘盖；114、连接杆；115、浮球；12、生活污水收集组件；121、第一排污管；122、第二排污管；2、水处理模块；21、生物反应池；22、填料；23、曝气装置；24、调温组件；241、空心管；242、加热丝；25、吸附过滤组件；3、监测调控回用系统模块；31、储水池；32、连通管路；33、水泵；34、杀菌组件；4、水质监测装置。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请一并参阅图1至图4，现对本发明提供的一种立体非常规水源利用系统进行说明。所述一种立体非常规水源利用系统，包括水收集系统模块1、水处理模块2以及监测调控回用系统模块3，水收集系统模块1用于收集雨水或/和生活废水；水处理模块2与水收集系统模块1连通，用于净化水收集系统模块1收集的雨水或/和生活废水；监测调控回用系统模块3与水处理模块2连通，用于将经水处理模块2处理得到的再生水进行使用。
处理过程：雨水或/和生活污水会先流经水收集系统模块1，然后再流入设置在小区地面的水处理模块2内被处理净化，然后再流入监测调控回用系统模块3被回收使用。
本发明提供的一种立体非常规水源利用系统，与现有技术相比，该系统小型化、一体化程度高，结构简单、成本较低，处理水资源效率较快，有效节约了能源和水资源，适合城市生活污水的分散式处理及再生利用。该系统是一套践行循环经济、绿色发展理念的城市生活污水处理回用系统，该系统不仅能对废水进行有效回收，也能对雨水进行有效调配利用，显著提高了非常规水源利用效率。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1至图4，所述水处理模块2包括生物反应池21、填料22、曝气装置23以及调温组件24，生物反应池21与水收集系统模块1，填料22设置于生物反应池21内，用于充当生物膜的载体，曝气装置23用于向生物反应池21内的液体充入氧气，调温组件24设置于生物反应池21内，用于调节生物反应池21内的温度。
启动运行时绝大部分固体生物膜附着于填料22上，充分与通过曝气装置23向生物反应池21水体所补充的氧接触，进行生物的氧化作用处理污水。另外，生物反应池21内也有少量悬浮的2％～5％活性污泥净化有机物。本发明中的水处理模块2主要依靠填料22及其上所附着的生物膜的吸附阻留分离、生物链净化这两个方面的作用。微生物在好氧条件下稳定生长，形成附着在填料22表面的生物膜。填料22及其附着的生物膜，对大颗粒的有机污染物具有吸附阻留并分离的作用；其次，微生物的种群结构沿着生物反应池21内的水流方向以及膜的内外层逐渐变化，形成多级生物链，可以分级捕食有机物，对污水中的有机物进行彻底有效的生物降解。由于微生物的自身生长和代谢繁殖都要受到水温的控制。如，25℃～35℃之间是硝化菌进行脱氮功能最适宜的温度范围，该水处理模块2通过调温组件24调节能及时的调节生物反应池21内的水温。
在本实施例中，填料22按形状分有蜂窝管状、束状、波纹状、网状、板状、球状等；按性状分有硬性、半软性、软性：按材料分有塑料、玻璃钢、纤维填料。填料22的形状和材质并不唯一，只要能实现充当生物膜附着的载体，以及截留污水中的一部分悬浮物的功能即可。
在本实施例中，曝气装置23包括鼓风机，采用鼓风机(空压机)向水处理模块2中充入一定压力空气(氧气)的鼓风曝气方式，该方式功耗低，效率高，曝气量容易控制在一定值，且能使脱落的生物膜缓慢沉淀排出。
在本实施例中，曝气装置23的曝气方式为间断曝气。间歇运行的停曝时间为3.5h、曝气时间为7h。在实际使用过程中，当停止曝气时间到达3.5h后，化学需氧量、氨氮、总磷与总氮浓度下降速度不明显，并趋于缓和。当曝气时间到达7h时，化学需氧量、氨氮的下降速率不再明显，趋于缓和。所以间歇运行的停曝时间为3.5h、曝气时间为7h时，曝气装置23的工作效率最快。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1及图2，所述水处理模块2还包括吸附过滤组件25。再生水经过生物反应池21内微生物的降解后，通过吸附过滤组件25的过滤后再通过管路流入监测调控回用系统模块3。吸附过滤组件25的设置具有去除再生水中的悬浮物质的作用。
在本实施例中，吸附过滤组件25包括分层布设的砂石层、废棉布层、生物炭层、废棉布层。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1及图2，所述监测调控回用系统模块3包括储水池31、水泵33以及连通管路32，水泵33设置于储水池31内，连通管路32一端与水泵33连通，另一端分别与小区灌溉系统或/和非饮用水系统连通。
在本实施例中，监测调控回用系统模块3还包括杀菌组件34。杀菌组件34采用紫外灯杀菌消毒，紫外灯与外接电源连通。杀菌组件34的设置有效去除了再生水中微生物，提高了水质标准。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1至图4，所述水收集系统模块1包括雨水收集组件11以及生活污水收集组件12，雨水收集组件11设置于建筑物屋面或/和地面上，用于收集雨水、并将雨水运至水处理模块2内；生活污水收集组件12一端与建筑物内的下水道管路连通，另一端与水处理模块2连通。水收集系统模块1能同时收集雨水和生活污水，有效提高了雨水和生活污水的利用率。
在本实施例中，所述雨水收集组件11包括若干设置于屋面或底面的集水头以及一端与集水头连通、另一端与水处理模块2连通的送水管路。集水头包括一端开口的外壳111，设置于外壳111内、且与送水管路连通的入水管112，与入水管112的入水口转动连接的防尘盖113，一端与防尘盖113连接，另一端为自由端，且中间位置与入水管112转动连接的连接杆114，以及与连接杆114的自由端铰接、且位于外壳111内部的浮球115。集水头能做到雨天入水管112开口打开雨水流入送水管路内，晴天入水管112开口闭合灰尘不能进入送水管路内。
在本实施例中，外壳111的底端设有通水孔。通水孔的设置避免了未通过入水管112进入送水管路的雨水的聚集。
在本实施例中，所述生活污水收集组件12包括第一排污管121以及第二排污管122，第一排污管121一端与卫生间内的排污管路连通，另一端与生物反应池21连通；第二排污管122一端与厨房内的排污管路连通，另一端与吸附过滤组件25连通。厨房产生的污水通常为洗菜、洗手过程中产生的污水与卫生间产生的污水相比较清洁，第二排污管122不经过生物反应池21，直接与吸附过滤组件25连通，减少了生物反应池21的反应压力。
在本实施例中，所述调温组件24包括空心管241以及加热丝242，空心管241设置于生物反应池21内，空心管241一端与雨水收集组件11连通，另一端与吸附过滤组件25连通；加热丝242与外接电源连通，用于加热空心管241。雨水经过雨水收集组件11的收集后直接进入空心管241内，并流入吸附过滤组件25进行过滤作业。雨水和生活污水分类进行处理，有效减少了生物反应池21的反应压力，避免了不必要的处理步骤，提高了该系统运行效率。
本实施例中一种具体的设置方式，所述空心管241由同轴设置的两层管道构成；两层管道之间存在间隙，且两端分别作密封设置；加热丝242设置于所述两层管道的间隙内。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图2，所述储水池31内设有用于监测水质的水质监测装置4。
在本实施例中，对水资源进行运输的过程中，均可通过水泵结构提供动力。
请一并参阅图1至图6，现对本发明提供的另一种立体非常规水源利用系统进行说明。本实施例提供的一种立体非常规水源利用系统的结构与上文提供的一种立体非常规水源利用系统基本相同。本实施例中，吸附过滤组件25与水收集系统模块1连通，生物反应池21与吸附过滤组件25连通，监测调控回用系统模块3与生物反应池21连通，水收集系统模块1收集到的水会先经过吸附过滤组件25的预处理，然后再进入生物反应池21中进行深度处理。水处理模块2按处理方式分为预处理和深度处理，对非常规水源进行分级处理，与水收集系统模块1连通，用于净化水收集系统模块1收集的雨水或/和生活废水，吸附过滤组件25内的结构分层布设，采用过滤沉淀的方式对收集的雨水、污水进行初步处理，处理后的水质达标后直接回用。
在本实施例中，吸附过滤组件25通过第一管路与雨水收集组件11连通，吸附过滤组件25通过第二管路与生活污水收集组件12连通，且第一管路和第二管路上分别设有过滤杂质的过滤组件。吸附过滤组件25内通过隔板将处理雨水和生活污水的区域进行分割，且吸附过滤组件25上设有与用户供水系统连通的Y形支管，Y形支管的一分路与用户供水系统连通，一分路与处理雨水的区域连通，且该分路上设有水质监测装置、以及受水质监测装置控制的分路控制阀，另一分路与处理生活污水的区域连通，且该分路上设有水质监测装置、以及受水质监测装置控制的分路控制阀。这样当雨水或/和生活污水分别经过吸附过滤组件25处理后分别流入对应的分路，水质监测装置分别对该分路内的水质进行监测，当水质监测合格后，控制分路控制阀打开，使水流入用户的供水系统内被使用，当水质监测不合格时，分路控制阀不打开，水流入生物反应池21进行深度处理。水质监测装置实时监测位于分路内水质的质量，确保对分路控制阀的开合及时进行调节。
在本实施例中，第一管路在设有过滤组件的位置设有第一分管与生物反应池21连通，且第一分管相对于第一管路倾斜设置，第一分管与第一管路的连接位置设有电动控制阀，电动控制阀通过监测积攒于第一管路内杂物对电动控制阀的压力来实现电动控制阀的自动开关。当杂物对电动控制阀的作用力达到预设阈值时，说明第一管路内积攒了过多的杂物，此时电动控制阀打开，积攒于第一管路内的杂物会在第一管路内水流的作用下流入第一分管并最终流入生物反应池21，有生物反应池21对杂物进行处理。待杂物流入第一分管后，电动控制阀会自动闭合。
同样的，在本实施例中，第二管路在设有过滤组件的位置设有第二分管与生物反应池21连通，且第二分管相对于第二管路倾斜设置，第二分管与第二管路的连接位置设有电动控制阀，电动控制阀通过监测积攒于第二管路内杂物对电动控制阀的压力来实现电动控制阀的自动开关。当杂物对电动控制阀的作用力达到预设阈值时，说明第二管路内积攒了过多的杂物，此时电动控制阀打开，积攒于第二管路内的杂物会在第二管路内水流的作用下流入第二分管并最终流入生物反应池21，有生物反应池21对杂物进行处理。待杂物流入第二分管后，电动控制阀会自动闭合。
需要说明的是，预设阈值需要根据第一分管、第一管路以及杂物种类进行设置。
在本实施例中，水处理模块2以及监测调控回用系统模块3在居民楼的每层或每户单独进行设置。使该一种立体非常规水源利用系统小型化、立体化，使用方便。同时该系统还具有能耗低，经济效益高的特点。
在本实施例中，监测调控回用系统模块3还包括分别设置在吸附过滤组件25、储水池31、生物反应池21、雨水收集组件11、生活污水收集组件12内的水质监测组件，水质监测组件的设置方便用户对该系统内水流的水质、水量进行监控。
在本实施例中，监测调控回用系统模块3还包括用于监测水质、水量、水温的装置以及控制调配系统。控制调配系统用于控制灌溉、排水过程。监测调控回用系统模块3根据本发明中提供的一种立体非常规水源利用方法进行需水、供水计算，并进行灌溉、排水的控制调配。
本发明还提供一种立体非常规水源利用方法，包括以下步骤：
S1、计算需水量(植被需水量及其他需水量之和)；
S2、计算非常规水源供水量(雨水可用量、再生水供水量以及应急补充水量之和)；
S3、分别对灌溉、排水过程进行控制和调配。
具体的是，本发明提供的一种立体非常规水源利用方法如下：
本发明配合发明人提出的外覆式一体化柔性绿化系统，针对绿化的位置、坡度和特点布设非常规水源系统，为充分利用立体的高差势能，根据非常规水来源(雨水和再生水)位置，干管从高到低，支管沿等高线布设，干支管连接处设有分水器，其中灌溉滴灌管道或者滴灌带布设于绿化单元上方顶部，蓄排水沟槽设置于绿化单元下方底部。本方法按高度分层进行灌排、排水计算与水量控制调配。
1.需水量计算：R＝Rp+Rh+Rw
(1)植物需水量计算
一块建筑物立体绿化Z，总高度为H总,该绿化从高到低分为n个绿化单元，第一个绿化单元Z1宽、高分别为B1、H1,第二个绿化单元Z2宽、高分别为B1、H1,…，第n个绿化单元Zn宽、高分别为Bn、Hn。该绿化植物需水总量Rp计算如下:
Rp＝Rp1+Rp2+…+Rpn
式中Rp1、Rp2、…、Rpn分别为各单元的需水量，可用公式Rpn＝Bn*Hn*q(q为城市绿化需水定额)计算，也可根据气候资料、植物种类采用彭曼公式计算。
(2)其他需水量计算
其他需水量是指为预防配合使用的外覆式柔性一体化绿化系统结冰，在外界温度低于0℃是进行循环运行的需水量Rh和在施肥结束后冲洗管道的水量Rw,分别计算如下：
Rh＝Vh*SDN*Th
Rw＝Vw*SDN*Tw
式中Vh、Vw分别为水管道中防结冰正常循环流速和冲洗流速，Th、Tw分别为防结冰正常循环时间和管道冲洗时间,SDN为管道横截面积。
2.非常规水源供水量计算：Q＝Qp+Qr+Qe
(1)雨水可用量
雨水可用量是指本系统影响范围内能收集到经过处理后的降雨可利用量Qp，采用公式Qp＝I*Sp计算，其中I为降雨量，Sp为本系统能收集的雨水面积。
(2)再生水供水量
再生水供水量主要是本系统覆盖范围内经过处理达标后可回用的再生水量Qr＝Qr1+Qr2+…+Qrn,按照绿化单元的位置确定各单元再生水供水量分别为Qr1、Qr1、…、Qrn,Qrn＝min{Qrn测，Qrn限}，式中Qrn测为第n个绿化单元控制范围内的实测生活污水产生量，Qrn限为第n个绿化单元再生水处理模块的上限值。
(3)应急补充水量
当雨水可用量和再生水供水量达不到需水量最低限额时，可采用自来水或其他水源进行应急补充，应急补充水量Qe＝R低限-Qr-Qp，式中R低限为需水最低限值。
3.灌溉、排水控制调配
本系统供排水管道采用立体式布置，利用重力高度差的势能，通过本系统灌排调控能够有效地进行精准灌溉、冲洗和控制排水。
(1)灌溉水量分配
各单元的灌溉水量In计算如下：
其中k为比例系数，初步估算为k＝RP/Q。In∈(Rpn下限，Rpn上限)，Rpn下限、Rpn上限分别为第n个绿化单元植物需水量的上下限阈值，根据植物、绿化系统生长基质层持水量和气候条件确定。
(2)灌排时间计算
各绿化单元灌溉时间Tn分为两部分时间计算，管道输配水、滴灌运行时间Tpn和各绿化单元中下渗时间Tin，计算公式分别为：
Tn＝Tpn+Tin式中in为第n个绿化单元同时开启的滴头个数；q滴头为第n个绿化单元中单个滴头流量；Vin为第n个绿化单元生长基质层的渗透流速，根据实测取值或采用公式Vin＝Kn*Jn计算，其中Kn为第n个绿化单元生长基质层的渗透系数，Jn为水力梯度。
整个柔性绿化系统所需灌溉时间整个柔性绿化系统所需灌溉时间T＝max(T1，T2，T3，T4，……，Tn)；。
(3)排水量及去向
当非常规水源供水量大于需水量时，排水量Q＝Q-R，可储存于储水池中，水的直接用于地表绿化、冲洗，或直接排入河流补充生态用水等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种立体非常规水源利用方法，其特征在于，包括：
一种立体非常规水源利用系统，包括：水收集系统模块(1)，用于收集雨水或/和生活废水；
水处理系统模块(2)，与所述水收集系统模块(1)连通，用于净化所述水收集系统模块(1)收集的雨水或/和生活废水；以及
监测调控回用系统模块(3)，与所述水处理模块(2)连通，用于将经所述水处理模块(2)处理得到的再生水进行使用；
所述水收集系统模块(1)包括：
雨水收集组件(11)，设置于建筑物屋面或/和地面上，用于收集雨水、并将雨水运至水处理模块(2)内；以及
生活污水收集组件(12)，一端与建筑物内的下水道管路连通，另一端与所述水处理模块(2)连通；
所述水处理系统模块(2)包括：
生物反应池(21)，与所述水收集系统模块(1)连通；
填料(22)，设置于所述生物反应池(21)内，用于充当生物膜的载体；
曝气装置(23)，用于向所述生物反应池(21)内的液体充入氧气；以及
调温组件(24)，设置于所述生物反应池(21)内，用于调节所述生物反应池(21)内的温度；
所述水处理系统模块(2)还包括用于去除再生水中悬浮物质的吸附过滤组件(25)；
所述生活污水收集组件(12)包括：
第一排污管(121)，一端与卫生间内的排污管路连通，另一端与所述生物反应池(21)连通；
第二排污管(122)，一端与厨房内的排污管路连通，另一端与所述吸附过滤组件(25)连通；
雨水收集组件(11)包括若干设置于屋面或底面的集水头以及一端与集水头连通、另一端与水处理模块(2)连通的送水管路；
集水头包括一端开口的外壳(111)，设置于外壳(111)内、且与送水管路连通的入水管(112)，与入水管(112)的入水口转动连接的防尘盖(113)，一端与防尘盖(113)连接，另一端为自由端，且中间位置与入水管(112)转动连接的连接杆(114)，以及与连接杆(114)的自由端铰接、且位于外壳(111)内部的浮球(115)；
根据非常规水源位置，干管从高到低，支管沿等高线布设，干支管连接处设有分水器，其中灌溉滴灌管道或者滴灌带布设于绿化单元上方顶部，蓄排水沟槽设置于绿化单元下方底部，包括以下步骤：
第一.需水量计算：R＝Rp+Rh+Rw
(1)植物需水量计算
一块建筑物立体绿化Z，总高度为H总,该绿化从高到低分为n个绿化单元，第一个绿化单元Z1宽、高分别为B1、H1,第二个绿化单元Z2宽、高分别为B1、H1,…，第n个绿化单元Zn宽、高分别为Bn、Hn，该绿化植物需水总量Rp计算如下：
Rp＝Rp1+Rp2+…+Rpn
式中Rp1、Rp2、…、Rpn分别为各单元的需水量，可用公式Rpn＝Bn*Hn*q(q为城市绿化需水定额)计算，也可根据气候资料、植物种类采用彭曼公式计算；
(2)其他需水量计算
在外界温度低于0℃是进行循环运行的需水量Rh和在施肥结束后冲洗管道的水量Rw,分别计算如下：
Rh＝Vh*SDN*Th
Rw＝Vw*SDN*Tw
式中Vh、Vw分别为水管道中防结冰正常循环流速和冲洗流速，Th、Tw分别为防结冰正常循环时间和管道冲洗时间,SDN为管道横截面积；
第二.非常规水源供水量计算：Q＝Qp+Qr+Qe
(1)雨水可用量
雨水可用量是指本系统影响范围内能收集到经过处理后的降雨可利用量Qp，采用公式Qp＝I*Sp计算，其中I为降雨量，Sp为本系统能收集的雨水面积；
(2)再生水供水量
再生水供水量是本系统覆盖范围内经过处理达标后可回用的再生水量Qr＝Qr1+Qr2+…+Qrn,按照绿化单元的位置确定各单元再生水供水量分别为Qr1、Qr1、…、Qrn，Qrn＝min{Qrn测，Qrn限}，
式中Qrn测为第n个绿化单元控制范围内的实测生活污水产生量，Qrn限为第n个绿化单元再生水处理模块的上限值；
(3)应急补充水量
当雨水可用量和再生水供水量达不到需水量最低限额时，采用自来水或其他水源进行应急补充，应急补充水量Qe＝R低限-Qr-Qp，式中R低限为需水最低限值；
第三.灌溉、排水控制调配
本系统供排水管道采用立体式布置，利用重力高度差的势能，通过本系统灌排调控能够有效地进行精准灌溉、冲洗和控制排水；
(1)灌溉水量分配
各单元的灌溉水量In计算如下：
其中k为比例系数，初步估算为k＝RP/Q，In∈(Rpn下限，Rpn上限)，Rpn下限、Rpn上限分别为第n个绿化单元植物需水量的上下限阈值，根据植物、绿化系统生长基质层持水量和气候条件确定；
(2)灌排时间计算
各绿化单元灌溉时间Tn分为两部分时间计算，管道输配水、滴灌运行时间Tpn和各绿化单元中下渗时间Tin，计算公式分别为：
Tn＝Tpn+Tin式中in为第n个绿化单元同时开启的滴头个数；q滴头为第n个绿化单元中单个滴头流量；Vin为第n个绿化单元生长基质层的渗透流速，根据实测取值或采用公式Vin＝Kn*Jn计算，其中Kn为第n个绿化单元生长基质层的渗透系数，Jn为水力梯度；
整个柔性绿化系统所需灌溉时间T＝max(T1，T2，T3，T4，......，Tn)；
(3)排水量及去向
当非常规水源供水量大于需水量时，排水量Q＝Q-R，储存于储水池中，多余部分直接用于地表绿化、冲洗，或直接排入河流补充生态用水。
2.如权利要求1所述的一种立体非常规水源利用方法，其特征在于，所述监测调控回用系统模块(3)包括：
储水池(31)；
水泵(33)，设置于所述储水池(31)内；以及
连通管路(32)，一端与所述储水池(31)连通，另一端分别与小区灌溉系统或/和非饮用水系统连通。
3.如权利要求2所述的一种立体非常规水源利用方法，其特征在于：所述监测调控回用系统模块(3)还包括用于去除再生水中微生物的杀菌组件(34)或/和用于控制灌溉、排水过程的调配组件。
4.如权利要求3所述的一种立体非常规水源利用方法，其特征在于，所述调温组件(24)包括：
空心管(241)，设置于所述生物反应池(21)内，所述空心管(241)一端与所述雨水收集组件(11)连通，另一端与所述监测调控回用系统模块(3)连通；以及
加热丝(242)，与外接电源连通，用于加热所述空心管(241)。
5.如权利要求4所述的一种立体非常规水源利用方法，其特征在于：所述监测调控回用系统模块还包括用于监测水质、水量、水温的装置以及控制调配系统。
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