深圳某高档住宅区湖水治理及循环利用
随着人民生活水平不断提高，人们在居住方面的追求愈来愈高。环境优美，配套设施完善，文化氛围浓郁的高尚住宅区越来越为人们所推崇。因此，房地产开发商不惜花费巨资，建造绿色生态住宅区，以期树立自己的品牌效应。水景是高尚绿色住宅区必不可少的环境工程，如何在满足环境需求的同时，科学地将水资源优化配置，达到节水、节能、节省一次性投资是一个系统工程。
1 栖湖花园简介
栖湖花园位于深圳华侨城燕栖湖邻岸，是波托菲诺(108万m2)项目的有机组成部分。栖湖花园北部为高尔夫球俱乐部和一辉花园，南为荔枝林，东部为天鹅堡花园，东南为欢乐谷娱乐城，其北面为香山西街和香山中街，东面为杜鹃山西街。居于栖湖花园腹部的燕栖湖为一天然湖泊，湖泊总面积约为 7．5万m2，水深约2～2．5 m，湖面中央有一天然岛，地理条件优越，自然环境得天独厚。
2 湖水水源及水质情况
燕栖湖的水源主要来源于周边地区的雨水。上游端位于波托菲诺项目中的天鹅堡花园的天鹅湖在雨季时会有一部分水经欢乐谷娱乐城转输进入燕栖湖；周围市政道路香山中街和杜鹃山西街市政雨水管收集的雨水通过DN=1200雨水管排入湖内；栖湖花园的雨水经雨水管收集后就近排入湖内；旱季时，湖底的涌泉亦会补充部分水源。在雨季时，由于天鹅湖有大量的雨水进入燕栖湖，加之周边地区的雨水(含有较多悬浮物)亦排入湖内，使得湖水较浑浊。非雨季时，因湖面平静，水中悬浮物量少，水质较清洁。在夏季，受强烈阳光照射，表层水温较高，水中有较多养分(如分解后的有机物)等原因，故常有较多浮游生物(如藻类等)繁殖，使水带有颜色和不良气味。
燕栖湖是栖湖花园景观的中心，它与华侨城整个主题旅游架构相辅相承，自然地融为一体，是栖湖花园业主休闲娱乐的主要去处。所以湖水水质的好坏，不仅影响到小区环境，而且也间接地影响到华侨城的大环境。因此，整治燕栖湖，保证在非雨季时，湖水清澈透亮是华侨城大环境的要求。
3 湖水治理
(1)控制湖水水源。
为保证湖水不受污染或尽量少受污染，采取如下措施：在天鹅湖流入燕栖湖的雨水管出水口处设置格栅，以拦截大块悬浮物进入湖内。截流原排入湖的生活污水，使其直接排入市政污水管网，以免生活污水中的有机物及氮磷等植物营养进入湖中对湖水造成污染。
(2)整治湖岸。
为防止在雨季时，湖流域范围内雨水进湖时冲刷岸边，造成水土流失，增加湖水悬浮物浓度，已采用大量毛石铺砌湖岸，并延伸至湖底。
(3)化学法杀藻。
藻类滋生是影响湖水水质的主要原因。据有关资料介绍，当水中总磷超过 0．015 mg／L，氮超过0．3mg／L时，藻类便会大量繁殖。对于藻类控制，重点是去除水中的磷。去除磷的方法有生物法、氧化法、化学沉淀法等，常采用的是化学沉淀法。杀藻常用的药剂有硫酸铜、漂白粉、明矾、聚铝和硫酸亚铁等。由于硫酸铜对鱼类有毒性，不宜用于有鱼类的湖水；铁盐会增加水的色度，因此燕栖湖灭藻采用的药剂为漂白粉，其投加量为 0．5～1 mg／l。
(4)人造堤坝瀑布和喷泉景观。
根据燕栖湖的自然形状及地势，人为砌造两个堤坝由东至西将湖面划分为三个高度，分别为10．28 m，9．5 m和7．5 m。上游堤坝长为24 m，下游堤坝长为32 m，上下游水面落差分别为0．78 m和2 m。堤坝所形成的堰形为宽顶堰，由水力学知，宽顶堰过流水股状态主要与流量有关，流量小时水股贴堰壁下淌，当流量达到起抛流量4．3 L／(m·s)时，水股即脱离堰壁射入空中，形成瀑布。为形成景观瀑布，上下游堤坝的流量应不小于起抛流量值。为了满足人们观赏的要求，在9．5 m和7．5m高度的湖面中央分别设置一个大型灯光喷泉水景。瀑布和喷泉在改善小区环境的同时，亦起到了增加水中溶解氧(DO)含量，使水活化和降低水温的作用。
(5)湖水循环周期和循环流量的确定。
循环周期和循环流量决定了处理设备能力的大小，即一次性投资的多少，因此合理确定循环周期非常重要。燕栖湖湖面面积为7．5万m2，平均水深取2．4 m，则湖水容量为18万m3。为了保障易滋生藻类的湖水经治理后符合水景用水的感官要求，参照有关资料介绍：水景用水为自来水时，要保证有良好的水质，一般7-15天需换水1次。再经多方调研和燕栖湖周边的实际情况最终确定按河道推进式设计水流，循环周期为4天。即暴雨过后，最长4天即可使湖水再次返清。因此循环流量为1 875 m3／h，取1900m3／h。
(6)处理设备的选定。
湖水处理设备应有效去除水中的悬浮物，同时设备占地面积小，日常运转费用低，运行又能自动化是最佳的选择。传统的压力滤罐，无论选用立式还是卧式过滤器，都将占用较大的建筑面积，而且过滤加压泵所需的扬程较高(约 25m)，所需电机功率大，日常运转费用高，也不能实现自动化控制，不利管理。经多方比较，确定选用全自动曝气滤机WQX-12A型2台，每台产水量为 950m3／h。该设备的显著特点为以复合多层(一般采用三层，每层滤料的密度、粒径均不同，密度小、粒径大者位于上层，反之则位于下层)滤料代替传统使用的石英砂，其出水浊度低(1 NTU)，过滤加压泵扬程小(≤10 m)，日常运转费用低，设备采用虹吸滤池原理，运行水力自动化，滤前增加了曝气功能，可提高水中溶解氧的含量，设备一体化，设备房面积小，仅需250 m2的建筑面积。
4 湖水资源的优化配置
经全自动曝气滤机处理过的湖水，其水质优于国家《景观娱乐用水水质标准》(GBl2941-91)，亦符合空调冷却用水的水质要求。为了有效地利用湖水循环处理系统中的优质水，结合栖湖花园的客观实际情况，拟采用"循序循环"系统，即湖水经全自动曝气滤机处理后，先满足空调冷却用水的需求，再将经过空调冷却后的水用于小区内各个水景，最终按需流入湖中。
(1)空调冷却用水
栖湖花园的会所、酒店式公寓、幼儿园和菜市场均需设集中空气调节系统。对一个高标准的住宅区讲，冷却塔的配置位置和噪音处理成为一大难题。据估算，栖湖花园冷却水总量约需600m3／h，若每个冷却塔配水量为100 m3/h，则需6个外围尺寸为4mX4m的冷却塔，这些冷却塔不仅占用较大的建筑面积，而且将对环境产生 70dB的噪音。国家环保标准中规定：高级别墅区晚上噪音指标不得超过40 dB，因此在别墅区设置冷却塔时必须采取降噪处理措施。再则，每个冷却塔所需要电动机的功率为5．5 kW，一天平均按3 h运行计算，一年即耗电36 135 kW·h。鉴于此，将处理后的湖水用于空调机的冷却，省去冷却塔，既解决了冷却塔放置难的问题，节省了置放冷却塔的土建费用、日常运转费用和降噪处理费用，又彻底消除了噪音，可谓一举多得。
(2)水景用水
栖湖花园环境设计由著名的澳大利亚贝尔高林环境设计公司完成。现建小区内大大小小的水景点有25处，分布在面积仅10万m2的范围内，栖湖花园可谓是一个以水为专题的高尚住宅区。按常规，为节约用水，水景需配置循环过滤水处理系统，过滤系统不仅使土建费用增加，且设备的一次性投资约需15万元。现将空调冷却用后的水，采用并串联相结合方式以重力流引至各水景点，最终回归燕栖湖。
(3)绿化及冲洗地面用水
日常绿化及冲洗地面会消耗一定量的自来水，现利用处理过的湖水替代自来水。绿化和冲洗水量标准分别为2 L(m2·d) 和1 L／(m2·d)，小区内绿化和道路面积分别为4万 m2和2万m2，则每年可节约用水3．65万m3，深圳自来水价格为2．16元／m；，即每年可节约7．9万元。
(4)水量平衡图
由前述知空调冷却用水量为 600 m3／h；绿化及冲洗地面用水量为100 m3／d。根据栖湖花园水景点的分布及其用水量大小，空调冷却用后的水按33．33m3／h，375m3／h和191．66m2／h分别流入10．28 m，9．5 m和7．5 m湖面。在两台全自动曝气滤机满负荷运转的条件下，减去空调冷却用水和绿化等用水，流入湖前端(即10．28 m湖面) 的水量为1295．83m3／h。此时上游24m堤坝的流量为15．38 L／(m，s)，下游32 m堤坝的流量为 14．79 L／(m·s)，均大于可形成瀑布景观所必须的起抛流量值4．3 L／(m·s)。当湖水水质达到感官要求时，为节约费用，仅开一台滤机的工况下，上下游堤坝的流量分别为4．39L／(m·s)和6．55L／(m·s)，亦可形成瀑布景观。栖湖花园湖水利用水量平衡见图1。
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5 经济效益分析
将处理过的湖水作为空调冷却水、水景用水、绿化用水和冲洗地面用水，所带来的经济效益如下： 600m3／h冷却水量的冷却塔及相关的设备、阀门等器材和人工费约40万元，每年节省日常运转费用 1．6万元，置放冷却塔的土建费用和降噪处理费用约30万元；水景所需的循环过滤设备及安装费15 万元，每年节省日常运转费用7万元；每年节省绿化和浇洒道路用水7．9万元，合计101．5万元。
6 结论
住宅区水资源的优化配置是一个系统工程。在考虑水处理循环系统的同时，还应根据住宅区的实际情况全面系统地考虑水的回用，以做到一水多月 (循序循环)，达到节约一次性投资、节约日常费用节约用水、又能改善环境的目的。
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