對于雨水的回收利用工程可分為三個部分：雨水的收集、雨水的處理和雨水的供應。一般模式是將屋頂雨水通過雨漏管收集，通過分散或集中過濾，除去徑流中顆粒物質，然后將水引入蓄水池貯蓄，再通過水泵輸送至用水單元，一般用于沖洗廁所或灌溉綠地等。在廣義的范圍內，雨水的收集利用包括了大型水庫的建設、河川徑流的取用等。雨水收集有許多種方式，例如屋頂集水、地面徑流集水或截水網等。其收集效率會隨著收集面材質、氣象條件(日照、溫濕度等)以及降雨時間的長短等因素而有所差異。雨水的收集后的處理過程，與一般的水處理過程相似，唯一不同的是雨水的水質明顯比一般回收水好，依據試驗研究顯示，雨水除了 pH 值較低(平均約在 5.6)以外，初期降雨所帶入的收集面污染物或泥砂，是最大的問題。雨水的使用，在未經過妥善處理前(如消毒等)，一般建議用于替代不與人體接觸的用水(如衛生用水、澆灌花木等)為主。也可將所收集下來的雨水，經處理與儲存的過程后，用水泵將雨水提升至頂樓的水塔，供廁所的沖洗使用。另外，如與人接觸的用水，仍以自來水供應。
一般來說，對于城區雨水主要有屋面、道路、綠地三種匯流介質。在這三種匯流介質中，地面徑流雨水水質較好，綠地徑流雨水基本以滲透為主，可收集的雨量有限。相比較而言，屋面雨水水質較好，徑流量大，便于收集利用，其利用價值最高，應優先收集利用。其中架空板、剛性屋面水質優于卷材屋面。建設屋面雨水集蓄與回用系統，如機場、體育場館、會展中心等場所，屋面積水面積大，雨水收集系統完善，適宜建屋面雨水利用系統。將屋面的雨水集入可滲漏的淺水池和蓄水池，或者直接把平屋面做成蓄水屋面，包括淋水屋面、噴霧屋面、蓄水種植屋面(在上面種植水生植物，既能起到綠化作用又可降低室內溫度)，不僅可以養魚，而且在夏季可以降低室內溫度。通常利用雨水貯留滲透的場所一般為公園、綠地、庭院、停車場、建筑物、運動場和道路等?？稍趯W校、企業、小區和大型公共場所等單位里面和道路兩側修建蓄水池，減少地面積水總量，并將積蓄的雨水用于沖廁、洗車、消防、綠化和景觀用水等。若小區內有景觀水體，則景觀水體可首先考慮作為雨水儲存設施。這樣就不用另外建造調蓄池，可節省大量土建費用，且不會對住宅建筑造成損害。另外，營造人工濕地，開發成生態公園，有利于調節區域內的氣候、生態環境、改善城市熱島效應。在新建、改建或擴建的道路中，鋪設雨水管道一律采用下滲管道，人行道路面采用透水磚鋪設，既可以下滲補充地下水，又可以減少泄洪徑流、減輕管道壓力，可謂一舉多得。透水性地面可采用碎石、草坪、臺格路、細碎石路和透水性混凝土等多種形式。也可將道路兩旁及其他一些建筑區的綠化區綠化設施建成低于路面，這樣一方面可以補給地下水，另一方面還可以減輕污水處理場的負擔。
雨水被收集后，要進行一定的處理，其水質應達到《城市污水再生利用城市雜用水水質》(G B /T18920)、《城市污水再生昨用景觀環境用水水質》(G B/T18921)、《地表水環境質量標準》(G B 3838)等國家相關標準的要求，才能應用。根據用途確定雨水處理應該達到的水質。當同時用于多種用途時，其水質應按最高水質標準確定。研究表明，城市雨水徑流因徑流表面材料、氣溫、降雨量、降雨強度和降雨間隔時間等條件不同而變化。不同的用途也要求不同的水質標準和水量，故應根據收集雨水水質和用水水質標準來確定凈化工藝和規模，在試驗的基礎上進行技術經濟分析比較后確定。雨水儲存和凈化系統含調節池和水凈化系統兩部分。調節池用于儲存雨水和循環景觀水，水凈化系統用于凈化所收集的初期雨水和景觀循環水。一般雨水在收集處理之前，需要進行初期棄流。對于初期棄流的雨水將其排放回到下游市政雨水管網。經過初期棄流后收集的雨水，還要考慮到初雨之后，承雨面積內仍然存在著的可能帶來污染以及偶然突發事件可能帶來的嚴重污染，故可以選擇采取隔油池、斜板沉淀池、砂濾池等幾種手段進行綜合處理。雨水的污染主要是由屋面污染和地面污染造成的，控制好屋面及地面的污染狀況可大幅減輕雨水的污染程度。屋面雨水收集系統應獨立設置，不得與室內污廢水系統連接。如陽臺排出的廢水(如洗衣廢水)不能進入雨水立管。立管的底部應設檢查口。雨水進入收集系統前應有隔柵或濾網截污。也可在屋面建立花園雨水利用系統，利用屋頂花壇中的土壤較強的凈化水體能力對雨水進行預處理可減輕雨水的污染程度。當對水質要求較高時，可采用常用水處理工藝，如混凝、過濾、沉淀、膜技術等都能將雨水水質大幅提升的。
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