一、工程核心架构与设计原则

　　工业厂房虹吸雨水回用工程以 “高效收集 - 深度处理 - 稳定回用” 为核心，整合虹吸雨水排放系统与水处理回用系统，适配工业厂房大跨度屋面(单厂房屋面面积常达 5000-20000㎡)、高粉尘环境及多样化回用需求(如设备冷却、地面冲洗、绿化灌溉等)。设计需遵循三大原则：一是雨水收集效率最大化，利用虹吸系统快速排洪特性，减少屋面积水与污染渗透;二是水处理工艺适配性，针对工业屋面可能存在的粉尘、油污等轻度污染，采用 “预处理 + 深度过滤” 工艺，确保出水水质达标;三是回用经济性，优先满足低水质要求的用水场景，降低自来水替代成本，通常回用率需达收集量的 60% 以上。

　　二、虹吸雨水收集系统设计要点

　　(一)屋面汇水与系统划分

　　根据工业厂房屋面结构(如钢结构坡屋面、混凝土平屋面)划分排水分区，单个分区汇水面积控制在 300-500㎡，避免系统负荷过大。对于多跨厂房，需按屋面标高差异分段设计，每段设置独立虹吸系统，确保各区域排水压力均衡。雨水斗选型优先采用防涡流虹吸雨水斗，材质选用 304 不锈钢(普通厂房)或 316L 不锈钢(化工、沿海等腐蚀环境)，单斗排水能力按 15-30L/s 设计，斗口间距≤18m，且避开屋面通风口、设备基础等障碍物，最小距离不小于 1.2m，防止杂物堵塞或水流干扰。

　　(二)管道选型与敷设

　　收集管道以 HDPE 管为主，环刚度根据敷设场景选择：屋面明敷管道选用 SN8 级(环刚度≥8kN/m²)，满足屋面荷载要求(工业厂房屋面附加荷载通常≤2kN/m²);地下埋设管道选用 SN12.5 级(环刚度≥12.5kN/m²)，抵御土壤压力与车辆碾压(如厂房周边消防通道下方)。管道管径按水力计算确定，主管直径多为 DN110-DN250，支管直径为 DN50-DN110，敷设坡度≤0.5%，利用虹吸负压实现满管流(流速 2-4m/s)。管道连接采用热熔焊接，焊接温度控制在 190-210℃，接口强度需达管材本体强度的 90% 以上，避免负压工况下渗漏。

　　(三)初雨弃流装置设置

　　工业屋面初期雨水(前 15-20 分钟降雨)含粉尘、屋面老化脱落物等污染物，需设置初雨弃流装置。常用重力式弃流装置，安装在虹吸系统出口与蓄水池之间，容积按单个分区 5-10m³ 设计，当降雨量达到弃流阈值(通常 5-8mm)后，装置自动切换至收集模式，将后续洁净雨水导入蓄水池，初雨则排入市政管网或预处理池，减少后续水处理负荷。

　　三、雨水处理系统工艺设计

　　(一)预处理单元

　　预处理以去除悬浮物与部分有机物为目标，首先通过格栅过滤(栅隙 5-8mm)拦截树叶、塑料等大颗粒杂质，格栅需设置自动冲洗功能(每 24 小时冲洗 1 次，水压 0.3MPa)，避免堵塞。随后进入沉淀池，采用平流式或斜管沉淀池，停留时间控制在 1.5-2 小时，表面负荷 1.0-1.5m³/(m²・h)，可去除 80% 以上粒径≥50μm 的悬浮物。若屋面存在轻度油污(如机械加工厂房)，需在沉淀池前增设隔油池，采用蜂窝斜管除油，油去除率≥70%。

　　(二)深度处理单元

　　深度处理采用 “过滤 + 消毒” 工艺，过滤单元优先选用石英砂过滤器(滤料粒径 0.8-1.2mm，滤层厚度 800mm)，过滤速度 8-10m/h，反洗周期 12-24 小时(反洗强度 15L/(m²・s)，反洗时间 5-8 分钟)，可将出水悬浮物浓度降至 10mg/L 以下。若回用需求为设备冷却(如机床冷却)，需增加活性炭过滤器(活性炭粒径 1.0-2.0mm，滤层厚度 1000mm)，吸附水中有机物与异味，COD 去除率≥30%。消毒单元采用紫外线消毒(剂量≥40mJ/cm²)，杀灭细菌、病毒等微生物，确保出水细菌总数≤100CFU/mL，符合《城市污水再生利用 工业用水水质》(GB/T 19923)要求。

　　(三)蓄水池与回用管网

　　蓄水池容积按 “降雨重现期 1 年、回用天数 7-10 天” 计算，通常工业厂房蓄水池容积为 50-500m³，材质采用钢筋混凝土(抗渗等级 P6)或 HDPE 水箱(厚度≥12mm)，并设置液位计(实时监测水位)、搅拌装置(防止水质分层，搅拌频率每 2 小时 1 次，每次 10 分钟)。回用管网采用 UPVC 管或 HDPE 管，管径按回用流量设计(如满足 200m² 地面冲洗需 DN80 管径)，管网压力保持 0.2-0.4MPa，设置分支阀门控制各用水点，且回用管网与自来水官网需采取防回流措施(如安装止回阀与空气隔断装置)，避免交叉污染。

　　四、施工关键工序与质量控制

　　(一)虹吸收集系统施工

　　屋面雨水斗安装前需清理屋面基层，确保平整度偏差≤2mm/m，斗体底座用 M8 不锈钢膨胀螺栓固定(扭矩 30-40N・m)，底座与基层缝隙嵌填聚氨酯密封胶(宽度 20mm、厚度 10mm)，周边 300mm 范围铺设加强防水卷材(搭接长度 100mm)。管道安装时采用悬吊支架(间距：DN50-DN110 管 1.5m，DN160-DN250 管 2.5m)，支架与厂房钢结构檩条锚固，管道坡度偏差≤±0.2%。系统安装后进行满水试验(0.1MPa 保压 30 分钟无渗漏)与虹吸性能测试(模拟降雨量 50mm/h，虹吸形成时间≤60 秒，排水速度达设计值 95% 以上)。

　　(二)水处理系统施工

　　沉淀池、过滤器等设备安装需按施工图纸定位，基础平整度偏差≤5mm，设备垂直度偏差≤3mm/m，管道与设备接口采用法兰连接(垫片为耐油橡胶垫)，螺栓扭矩按 25-30N・m 紧固。紫外线消毒设备安装时需确保灯管与水流方向垂直，间距偏差≤5mm，且需预留检修空间(不小于 800mm)。系统调试阶段需进行单机试车(如泵体运行无异常噪音，电流稳定)与联动试车(模拟雨水处理全流程，连续运行 72 小时，出水水质达标)。

　　(三)回用管网施工

　　管网敷设前需清理沟槽(深度按冻土层厚度 + 500mm 设计)，沟底铺设 100mm 厚砂石垫层，管道安装后采用原土回填(分层压实，压实度≥93%)。管网试压分两步：首先进行水压试验(0.6MPa 保压 1 小时，压降≤0.05MPa)，再进行严密性试验(0.3MPa 保压 24 小时，渗漏量≤0.01L/(m・h))，试压合格后方可回填。

　　五、运维管理与节能优化

　　(一)日常运维

　　每日监测蓄水池水位与出水水质(悬浮物、细菌总数)，每季度清理雨水斗格栅与过滤器滤料(石英砂每年更换 1 次，活性炭每 2 年更换 1 次)，每半年检查虹吸管道接口密封性与回用管网阀门状态，暴雨季节前(如 6-7 月)需全面排查初雨弃流装置，确保自动切换功能正常。

　　(二)节能优化

　　采用变频水泵控制回用管网压力，根据用水负荷自动调节转速(节能率 20%-30%);利用厂房屋顶空间安装太阳能板，为水处理系统(如紫外线消毒、搅拌装置)供电，降低能耗成本;建立雨水回用智能控制系统，通过 PLC 远程监测降雨情况、水质数据与用水流量，实现 “降雨 - 收集 - 处理 - 回用” 全流程自动化控制，减少人工干预。

　　六、工程应用案例

　　某重型机械加工厂(屋面面积 12000㎡)虹吸雨水回用工程，设计收集量 800m³/ 年，回用用于设备冷却(40%)、地面冲洗(35%)与绿化灌溉(25%)。系统采用 12 组防涡流虹吸雨水斗(DN150，单斗排水能力 25L/s)，配套 200m³ 钢筋混凝土蓄水池，水处理工艺为 “格栅 + 平流式沉淀池 + 石英砂过滤器 + 紫外线消毒”。工程运行 1 年来，累计回用雨水 520m³，节省自来水费用约 3100 元，暴雨时屋面无积水，虹吸系统排水效率达设计值 102%，出水水质稳定(悬浮物≤8mg/L，细菌总数≤80CFU/mL)，满足工业用水需求。