雨水质量控制的演变

土木工程师曾经训练过，只需安全地从项目现场移动水。目前，土木工程师必须满足至少两个可能的竞争要求：以之前和提供的项目安全地将水安全移动雨水质量控制作为该过程的一部分。质量控制要求是不断变化，变得更加严格。

更高的标准：上市“治疗列车”

环境保护署（EPA）要求市政雨水运输系统的运营商，以获得国家污染物排放消除系统（NPDE）排放许可证，因为这些系统通常被认为是由清洁水法（CWA）调控的污染物的点来源。本文的重点是威斯康星州，它提供了一个很好的概述，国家雨水管理法规的变化，自CWA颁布。

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)进行雨水输送工程:公众教育、公众参与、非法排放检测及清除、施工、施工后、防止污染/良好环境管理。

特定于现场的雨水处理标准可能因EPA的国家标准而异，根据当地司法管辖区，现场条件以及雨水排出的天然水道的地位。众多在线参考（具有EPA网站的主要来源）为雨水排放标准提供了广泛的指导，作为其NPDES允许流程的一部分。

作为整个监管制度的一部分，五种基本的质量控制类别一直被例行强调:

• 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会在运输系统和天然水道中造成严重的淤积。一个常见的雨水处理标准要求移除TSS的80%。
• 油和油脂。油及润滑脂(从餐馆(如汽车、住宅等)会造成雨水输送系统堵塞。油和油脂经常悬浮在高温的雨水中，会在管道和孔口凝结硬化。油脂也是细菌生长的食物来源。
• 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，这些碎片会诱捕动物，削弱它们的移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、采矿废料和工业过程，仅举几例。微量的重金属对许多动物物种的正常健康是必需的，但在活组织中大量的重金属是有害的。常见的例子包括铅中毒(尤其是儿童)和汞中毒，过量食用海产品可导致汞中毒。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。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的担忧。这些营养物质帮助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。

除了在这五个和其他类别的质量控制标准外，监管机构正在朝着首选的“治疗列车”（一系列质量控制过程）方法。出于实际原因，污水处理行业很久以前采用了这个想法，在所需序列和时间帧中发生筛选，过滤，结算和去除生物化学氧需求（BOD）。废水处理的最后一阶段通常从废水处理厂排出到天然水路中。

雨水管理适应这一“处理列车”原则所面临的一个挑战是意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。相反，雨水管理是基于非人类的本性。因此，它更难以预测。可以预测风暴事件的频率、相应的降雨强度和径流数量，但与历史上的实际风暴事件相比，其不确定性要高得多。

我们以前的案例研究中突出的流量分配器概念是对这一点的确认。同样是模块化湿地城市湿地单位中包含的高流量旁路管道。降雨事件的不可预测性质要求这些故障保险箱纳入现代雨水管理设计，以避免在项目现场造成系统组件或物业的损坏。

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。如果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:我们正在将雨水排放标准提高到一个点，即将处理过的雨水排放到自然水道中可能不经济。

如果雨水在未来不能被轻易地处理成饮用水，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，符合法规——它们也是很好的商业。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，这可能会通过项目盈利的阈值推动工地成本。在其他情况下，由于满足更高的监管标准，以前被认为不需要的雨水现在被用于现场，使各种工业过程(例如，冷却水塘，消防储水)更加经济。

作为谨慎的谨慎，肯特已经看到雨水设计，以确定质量控制兴趣，但未能反映项目的主要目标，安全地传达雨水。无论雨水管理计划如何，它仍然必须保护人民和财产在其他方面。雨水淹没的停车场和建筑是一个完全不满意的结果，无论税收抵免和环境良好的企图。

工程师、船东和监管机构

通常有三个利益相关者参与雨水管理计划的决策。工程师必须计算出在项目现场可能产生多少水，然后满足在现有场地限制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和任何维护成本。监管机构必须批准整体计划，以满足所有必需的标准。

这些关系动态启发了更经济和有效的技术解决方案。为了帮助符合营养成分和重金属的更新监管要求，许多雨水管理设计依赖于生物滤光，这涉及通过生起来培养的雨水，通常由植物和细菌组成。生物化是生物滤光过程的所需益处。例如，不希望的氮基化合物可以通过有益细菌吸收和分解成氮气和无害的未测量化合物。许多“好”细菌在植物根系上茁壮成长。另外，许多营养素和一些重金属污染物可以由种植植物的个体根系捕获。

研究表明，通过制造的湿地水平流动雨水导致生物化更大，以及降低维护成本。水平流动的雨水将与植物根系系统接触到比垂直流动的雨水更大的程度。水平雨水流还导致过滤介质的维护成本较低（人造过滤器，砾石，和土壤)相比，类似的水体积垂直施加。垂直流动还需要管理整个系统的水压头。由于这些原因，地下水平流近年来，湿地在澳大利亚变得非常受欢迎，Kent预计人造水平流湿地在未来几年将在美国变得更受欢迎。

模块化湿地的城市模块化湿地单位反映了许多这些概念，并是针对雨水管理行业的重大变化而开发的。随着标准继续发展，雨水处理技术肯定会在未来几年中保持活力。

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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湿地在海边,加利福尼亚。