雨水水质控制的演变

土木工程师们曾经接受过简单的培训，让他们将水安全地从项目现场运出去。现在土木工程师必须至少满足两个潜在的相互竞争的要求:像以前一样安全地将水从项目现场运出去，以及提供雨水质量控制是这个过程的一部分。质量控制要求不断变化，越来越严格。

更高标准：登上“治疗列车”

环境保护局（EPA）要求市政雨水输送系统的运营商获得国家污染物排放消除系统（NPDES）的排放许可证，因为这些系统通常被视为《清洁水法》（CWA）规定的污染物点源。这篇文章以威斯康辛州为重点编写的，它提供了自CWA颁布以来国家雨水管理法规变化的一个很好的概述。

当前许可程序的一部分要求运营商（在这种情况下服务于超过10000人的市政系统）制定一个雨水管理计划，其中包括六个最佳管理实践(BMP公司)用于其雨水输送作业：公共教育、公众参与、非法排放检测和消除、施工、施工后和污染预防/良好的内务管理。

特定场地的雨水处理标准可能与EPA的国家标准不同，具体取决于当地管辖区、场地条件以及雨水排放到的自然水道的状态。许多在线参考资料（主要来源是EPA网站）提供了大量的雨水排放标准指南，作为NPDES许可程序的一部分。

作为总体管理制度的一部分，经常强调五个基本质量控制类别：

• 总悬浮固体(TSS)。一个作者为TSS中包含的内容提供了一个有用的定义：来自岩石、生物材料和化学沉淀物的颗粒。它可以包括路面粉尘和颗粒物、大气粉尘、天然土壤、牵引砂和煤渣、车辆铁锈颗粒物、刹车片和轮胎粉尘颗粒物、垃圾、植物和树叶材料。雨水中的TSS会在其流入的输水系统和自然水道中造成严重的阻塞沉积。一般的雨水处理标准要求80%的TSS.
• 油和油脂。油脂(从餐馆(例如汽车、住宅等)可能会造成雨水输送系统的阻塞问题。油和润滑脂经常在较高温度下悬浮在雨水中，会在管道和孔口处凝结和硬化。油脂也是细菌生长的食物来源。
• 垃圾和残骸。有关雨水中的垃圾和碎片的主要问题是，最终，雨水及其所含物质将流入河流、湖泊和海洋。海洋生物受到塑料、容器和碎片的伤害，这些东西可以诱捕动物，损害它们的活动能力或破坏它们的栖息地。
• 重金属。雨水中的重金属来源于汽车刹车片的磨损、采矿废物和工业过程，举几个例子。在许多动物物种中，微量的一些重金属是正常健康所必需的，但活组织中大量的大多数重金属都是有害的。常见的例子包括铅中毒（特别是在小孩身上）和汞中毒，这可能是由于过量食用海鲜引起的。保持雨水不含重金属，防止它们在我们的天然水道和食物链中积累。
• 营养物质.特别是由于在我们的花园、草坪和农场使用了更先进的肥料，雨水中磷和氮的存在已成为一个真正令人担忧的问题。这些营养物质有助于藻类和有害细菌在接受雨水流出的天然水道中不受欢迎的生长。

除了这五类和其他类别的质量控制标准外，监管机构正朝着首选的“处理列车”（一系列质量控制过程）的方向发展。出于实际原因，废水处理行业很久以前就采用了这一理念，按照要求的顺序和时间框架对生化需氧量（BOD）进行筛选、过滤、沉降和去除。污水处理的最后阶段通常是从污水处理厂排放到天然河道中。

雨水管理部门适应这一“处理列车”原则面临的一个挑战是认识到废水是由人类活动产生的，在现代社会中，这在日常生活中是相对可预测的。相比之下，雨水管理是基于非人类本性的。因此，它更不可预测。风暴事件频率、相应的降雨强度和径流量可以预测，但与实际风暴事件相比，历史上的不确定性要高得多。

在我们之前的案例研究中强调的分流概念就是对这一点的承认。模块化湿地城市湿地单元内的高流量旁路管道也是如此。降雨事件的不可预测性要求将这些故障保险箱纳入现代雨水管理设计中，以避免对项目现场的系统组件或财产造成损坏。

雨水回用

Kent开玩笑说，几年后，如果我们使用反渗透来处理雨水，他不会感到惊讶。即使肯特的推测没有完全实现，他提出的观点也非常发人深省。在过去的十年里，雨水处理的监管环境发生了巨大的变化。如果我们还没有这样做，我们很快就会在一些司法管辖区和应用领域达到这一目标:我们正在推动雨水排放标准朝着这样一个方向发展，即将经过处理的雨水排放到自然水道中可能并不经济。

如果雨水在未来不能很容易地被处理成饮用水，那么它可以更容易地被处理，用于淋浴、草坪护理、洗衣机和游泳池。可以说，许多司法管辖区已经达到了这些实际二次利用水平的雨水排放标准。

除了任何潜在的家庭再利用，今天的绿色雨水处理工作不仅具有社会意识，美观，并符合法规，他们也是一个好生意。在许多情况下，使用这些系统的雨水项目可以获得税收抵免，这有可能通过项目盈利能力的阈值来推动工地成本。在其他情况下，以前被认为不受欢迎的雨水，因此从物业中输送，现在在现场使用，以使各种工业过程（即冷却水池、消防用水储存）更经济，从而有利于满足更高的监管标准。

作为一个警告，Kent已经看到了关注质量控制的雨水设计，但是没有反映项目的主要目标，即安全输送雨水。无论雨水管理计划多么环保，它必须首先保护人民和财产。尽管有税收抵免和保护环境的努力，但被雨水淹没的停车场和建筑物是一个完全不能令人满意的结果。

工程师、业主和监管机构

通常，三个利益相关者参与有关雨水管理计划的决策。工程师必须确定项目现场可能产生多少水，然后满足在现有现场限制条件下处理水所需的安全和质量控制目标。项目业主必须关注所需雨水管理的初始安装成本基础设施以及任何维护费用。监管机构必须批准符合所有要求标准的总体计划。

这些动态关系激发了更经济有效的技术解决方案。为了帮助满足营养物质和重金属的新法规要求，许多雨水管理设计都依赖于生物过滤，这涉及到雨水通过一种通常由植物和细菌组成的活介质。生物滞留是生物过滤过程的预期效益。例如，有害的氮基化合物可以被有益细菌吸收并分解成氮气和无害的不受控制的化合物。许多“好”细菌在植物的根系统上和附近繁殖。此外，许多营养物质和一些重金属污染物可以被生长中的植物的根系统捕获。

研究表明，在人工湿地中水平流动的雨水可以产生更大的生物张力，同时降低维护成本。水平流动的雨水与植物根系的接触程度要比垂直流动的雨水大得多。水平的雨水流动也降低了过滤介质(人工过滤器、砾石，和土壤）与垂直应用的类似水量相比。垂直流还需要管理整个系统的水压头。由于这些原因，地下水平流近年来，湿地在澳大利亚变得非常受欢迎，肯特预计，未来几年，人造水平流湿地将在美国更受欢迎。

模块化湿地的城市模块化湿地单元反映了许多这些概念，是针对雨水管理行业的重大变化而开发的。随着标准的不断发展，雨水处理技术在未来几年肯定会保持活力。

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Zach Kent是该功能的技术贡献者。他是一名雨水工程师模块化湿地在加利福尼亚州的海边。