暴雨水质控制的演变

土木工程师曾经接受的培训只是简单地将水从项目现场安全运出。现在，土木工程师必须满足至少两个潜在的竞争要求:像以前一样安全地将水从项目现场移出，并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。

更高的标准:登上“治疗列车”

美国环境保护署(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，因为这些系统通常被认为是受《清洁水法》(CWA)监管的污染物点源。这篇文章以威斯康辛州为重点，很好地概述了自《全国暴雨管理条例》颁布以来国家暴雨管理条例的变化。

目前的部分许可程序要求运营商(在这种情况下服务于超过10000人的市政系统)制定一项雨水管理计划，其中包括6项最佳管理实践(每个位置)的雨水输送工作，包括:公众教育、公众参与、非法排放的探测和清除、建造工程、施工后工程、防止污染/妥善管理。

具体地点的雨水处理标准可能与EPA的国家标准不同，这取决于地方管辖、地点条件和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)提供了广泛的雨水排放标准指导，作为NPDES许可过程的一部分。

作为总体监管制度的一部分，五种基本质量控制类别经常被强调:

• 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的颗粒。它可以包括人行道上粉尘和颗粒、大气粉尘、天然土壤、牵引砂和煤渣、车辆锈蚀颗粒、刹车片和轮胎粉尘颗粒、垃圾、植物和树叶材料。雨水中的TSS会在其流经的运输系统和自然水道中造成严重的阻塞沉积物。一个通用的雨水处理标准要求去除TSS的80%．
• 油和油脂。油及油脂(从餐馆如汽车、房屋等)会造成雨水输送系统的堵塞问题。油和润滑脂通常悬浮在高温下的雨水中，在管道和孔口中会凝结和硬化。油脂也为细菌的生长提供了食物来源。
• 垃圾和残骸。对雨水中的垃圾和碎片的主要担忧是，最终，雨水和它的成分会流入河流、湖泊和海洋。海洋生物受到塑料、容器和碎片的伤害，这些东西会诱捕动物，损害它们的活动能力或破坏它们的栖息地。
• 重金属。雨水中的重金属来自汽车刹车片的磨损、采矿废料和工业生产过程，等等。在许多动物物种中，微量的某些重金属是正常健康所必需的，但大量的大多数重金属在活体组织中是有害的。常见的例子包括铅中毒(尤其是幼儿)和汞中毒，这可能是由于过度食用海产品引起的。让雨水不含重金属可以防止它们在我们的自然水道和食物链中积累。
• 营养物质．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经成为一个真正的问题。这些营养物质有助于接收雨水流出的自然水道中藻类和有害细菌的生长。

除了这五类和其他类别的质量控制标准外，监管机构正在朝着首选的“处理流程”(一系列质量控制流程)方法迈进。由于实际原因，污水处理行业很早以前就采用了这一理念，在规定的顺序和时间范围内进行生化需氧量(BOD)的筛选、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自然水道。

雨水管理适应这一“处理列车”原则所面临的一个挑战是认识到废水是由人类活动产生的，这在现代社会的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的天性。因此，它更加不可预测。风暴事件频率、相应的降雨强度和径流数量可以预测，但与历史上实际的风暴事件相比，它们的不确定性要高得多。

在我们之前的案例研究中强调的流分离器概念就是对这一点的承认。同样，模块化湿地的城市湿地单元中也包含了高流量的旁路管道。降雨事件的不可预测性要求这些故障安全装置被纳入到现代雨水管理设计中，以避免对系统部件或项目现场的财产造成损害。

重用的雨水

肯特开玩笑说，几年后，如果我们使用反渗透技术处理雨水，他不会感到惊讶。即使肯特的推测没有完全实现，他的观点也是非常发人深省的。过去十年，雨水处理的监管格局发生了巨大变化。即使我们还没有做到这一点，我们很快就会在一些司法管辖区和应用中达到这一点:我们正在推动雨水排放标准，使其达到将处理过的雨水排放到自然水道可能不经济的地步。

如果雨水在未来不容易被处理为饮用水，它可以更容易地处理，在淋浴、草坪护理、洗衣机和游泳池中重复使用。可以论证的是，在许多司法管辖区，已经达到了这种实际二次使用水平的雨水排放标准。

除了任何潜在的家庭再利用，如今的绿色雨水处理措施不仅具有社会意识，美观，符合法规——它们也是很好的业务。在许多情况下，可以为使用这些系统的雨水项目获得税收抵免，潜在地将工地成本推高至项目盈利的门槛。在其他情况下，由于符合更高的监管标准，以前被认为是不可取的，因此从物业输送的雨水现在被用于现场，使各种工业过程(如冷却水池、消防水储存)更加经济。

值得注意的是，肯特看到的雨水设计专注于质量控制的利益，但未能反映项目的主要目标，安全输送雨水。无论一个雨水管理计划是多么的绿色，它仍然必须首先保护人民和财产。雨水淹没的停车场和建筑物是一个完全不令人满意的结果，不管税收减免和环境意识的尝试。

工程师、船东和监管机构

通常，有三个利益相关者参与有关雨水管理计划的决策。工程师必须计算出项目现场可能产生多少水，然后满足安全和质量控制目标，在现有的现场限制条件下处理它。项目所有者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。监管机构必须批准总体计划以满足所有要求的标准。

这些关系动态激发了更经济、更有效的技术解决方案。为了帮助满足营养物质和重金属的最新监管要求，许多雨水管理设计都依赖于生物过滤，即让雨水流过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的细菌吸收并分解成氮气和无害的不受控制的化合物。许多“有益的”细菌在植物的根系上和根部附近茁壮成长。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单个根系捕获。

研究表明，通过人工湿地水平流动的雨水会导致更大的生物滞留，以及更低的维护成本。水平流动的雨水比垂直流动的雨水接触植物根系的程度要大得多。水平雨水流还降低了过滤介质(人造过滤器，砾石与垂直施用的类似水量相比。垂直流动还需要管理整个系统的水压头。由于这些原因，地下水平流湿地近年来在澳大利亚变得非常流行，Kent预计人工水平流湿地在未来几年内在美国会变得更加流行。

模块化湿地的城市模块化湿地单元反映了许多这些概念，是为了应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动态发展。

---

Zach Kent是该特性的技术贡献者。他是加州大学的雨水工程师模块化的湿地在海边,加利福尼亚。