初期雨水的收集與處理問題探討

李學金，王沖，史鐵錘

(浙江省天正設(shè)計工程有限公司，杭州　310012)

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初期雨水的收集與處理問題探討

李學金，王沖，史鐵錘

(浙江省天正設(shè)計工程有限公司，杭州310012)

摘要：初期雨水直接排放會對水環(huán)境造成污染，對初期雨水的收集與處理是環(huán)評中的一項重要內(nèi)容，是企業(yè)污染防治措施的重要組成部分。從初期雨水的收集對象、收集池容積、收集與分流方式、收集池設(shè)置及廢水處理等方面，深入剖析了環(huán)評、項目建設(shè)及運行中初期雨水收集與處理存在的主要問題，并進行了詳細的探討，提出了企業(yè)應(yīng)根據(jù)項目的自身特點，確定初期雨水收集池容積和位置、收集與分流方式以及污水處理規(guī)模，從而使初期雨水滿足達標排放要求，減輕對水環(huán)境的污染。

關(guān)鍵詞：初期雨水；收集；處理

初期雨水，顧名思義是降雨初期的雨水，通常把降雨前5 min、10 min、15 min或20 min定義為初期雨水，最常見的是15 min，但均沒有給出依據(jù)或權(quán)威出處。由于溶解廠區(qū)上方空氣中的污染物，沖刷廠區(qū)屋面、地面、露天裝置等，初期雨水中含有大量的污染物，水質(zhì)一般會超過受納水體的允許排放標準，有時甚至會超過市政污水處理廠的納管標準。因此，初期雨水直接排放會對水環(huán)境造成污染，必須進行有效控制，減輕對環(huán)境的污染。隨著人們環(huán)保意識的加強，以及環(huán)境污染形勢的加劇，對初期雨水的研究逐步引起了相關(guān)學者的關(guān)注。Kim等[1]分別對工業(yè)區(qū)、城市中心區(qū)、農(nóng)村3個不同功能區(qū)的初期雨水進行了連續(xù)2年的監(jiān)測研究；Chong、周秀秀等[2- 3]對工業(yè)區(qū)初期雨水的污染特征進行了研究；陳中濤、劉明清等[4- 7]對工業(yè)企業(yè)初期雨水的收集、分流方式進行了研究。研究結(jié)果表明：工業(yè)區(qū)初期雨水的污染程度與園區(qū)企業(yè)類型、生產(chǎn)技術(shù)水平及降雨歷時密切相關(guān)，統(tǒng)一收集和獨立收集各有利弊，應(yīng)根據(jù)企業(yè)特點確定初期雨水的收集方式。

初期雨水的收集與處理是環(huán)評中的一項重要內(nèi)容，是企業(yè)污染防治措施的重要組成部分，也是保護水體環(huán)境的一項重要措施。但是，由于缺少相應(yīng)的標準規(guī)范，在環(huán)評、項目建設(shè)及運行過程中，在初期雨水收集與處理方面還存在著諸多問題。本文根據(jù)多年的實踐經(jīng)驗，深入剖析了環(huán)評、項目建設(shè)及運行中初期雨水收集與處理存在的主要問題，并對相關(guān)問題進行了詳細的探討，提出了應(yīng)根據(jù)項目的自身特點，選擇合理的初期雨水收集與處理方式的結(jié)論和建議，為完善初期雨水收集與處理，減輕初期雨水對環(huán)境的污染提供相應(yīng)的參考。

1初期雨水的控制要求

一般情況下，工業(yè)企業(yè)廠區(qū)的初期雨水要求通過分流排入到初期雨水收集池，再用泵逐步打到污水處理站與生產(chǎn)廢水一起處理達標后排放。雨水排放口水質(zhì)一般要求達到《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)一級標準，有些地方可能要求更為嚴格，如《關(guān)于印發(fā)浙江省印染造紙制革化工等行業(yè)整治提升方案的通知》(浙環(huán)發(fā)〔2012〕60號)要求雨水(清下水)CODCr濃度不得高于50 mg/L或不高于進水濃度20 mg/L。雨水排放口一般要求設(shè)置切換閥門，污染嚴重的印染、造紙、制革、化工等企業(yè)雨水排放口要求安裝在線監(jiān)測設(shè)施，并與環(huán)保部門聯(lián)網(wǎng)。

2存在的主要問題

通過對大量環(huán)評報告中相關(guān)內(nèi)容的收集、歸納，并對工業(yè)企業(yè)初期雨水收集與處理的實際情況進行調(diào)查研究，總結(jié)出在初期雨水收集與處理方面存在的主要問題如下：(1)對象不明確；(2)收集池容積的確定方法不統(tǒng)一；(3)收集與分流方式不確定；(4)收集池設(shè)置不合理；(5)后續(xù)廢水處理不規(guī)范。

3主要問題探討

3.1對象不明確

對象不明確主要是指要求進行初期雨水收集與處理的企業(yè)類型不明確，即：沒有相關(guān)要求說明哪些企業(yè)需要進行收集與處理，哪些企業(yè)不需要。目前，僅《石油化工污水處理設(shè)計規(guī)范》(GB 50747—2012)和《化學工業(yè)污水處理與回用設(shè)計規(guī)范》(GB 50684—2011)中要求對初期雨水進行收集與處理，其他行業(yè)暫時還沒有相關(guān)國家標準規(guī)范要求。這就造成了環(huán)評內(nèi)容混亂，專家意見各異，可能出現(xiàn)同一類企業(yè)在不同地區(qū)的要求不同，甚至在同一地區(qū)，由于環(huán)評單位、專家的理解不同而出現(xiàn)不同的要求，比如在機械加工(含涂裝)、金屬熔鑄等行業(yè)中的分歧最為常見。這可能會引起公眾對環(huán)評質(zhì)量的質(zhì)疑，影響環(huán)評公信力，對企業(yè)來說也不公平。因此，希望相關(guān)管理部門出臺相應(yīng)文件，明確需要初期雨水收集與處理的企業(yè)類型或情況。在這一點上，浙江省諸暨市走在了全國前列，在2015年發(fā)布的《諸暨市企業(yè)水環(huán)境整治要求》中明確了應(yīng)設(shè)置初期雨水收集池的企業(yè)類型及情況。

3.2收集池容積的確定方法不統(tǒng)一

初期雨水收集池是初期雨水收集與處理系統(tǒng)中最主要的構(gòu)筑物，收集池容積的大小關(guān)系到雨水排放口能否達標排放、污水站處理規(guī)模及環(huán)保投資等。收集池容積過小，控制初期雨水污染的效果不明顯，雨水排放口難以達標排放，收集池容積過大，則會增大控制設(shè)施的規(guī)模和工程投資。初期雨水收集池容積的計算常用的方法有兩種：一是當?shù)乇┯陱姸裙椒?；二是采用一定的降雨深度與污染區(qū)域面積的乘積。

3.2.1當?shù)乇┯陱姸裙椒?/p>

該方法是環(huán)評中最常用的方法，但重現(xiàn)期、降雨歷時等參數(shù)的選擇對計算結(jié)果影響較大，比如以杭州為例，按污染區(qū)域面積為20 000 m2進行計算，計算結(jié)果見表1。由表可知，重現(xiàn)期分別為1年、2年，降雨時間分別為10 min、15 min、20 min時，計算初期雨水收集池最大約530 m3，最小約274 m3，最大約為最小的1.9倍。

表1　暴雨強度公式法計算收集池容積

3.2.2采用一定的降雨深度與污染區(qū)面積的乘積

該方法比較簡單，主要是確定降雨深度和污染區(qū)域面積，在環(huán)評中的應(yīng)用也越來越多。《石油化工污水處理設(shè)計規(guī)范》(GB 50747—2012)第3.1.1條規(guī)定“降雨深度為15～30 mm”，《化學工業(yè)污水處理與回用設(shè)計規(guī)范》(GB 50684—2011)第3.0.2條規(guī)定“降雨深度為10～30 mm”。Chang等[8]以臺灣Guan-Tian和Yong-Kong 兩個工業(yè)區(qū)作為研究對象，結(jié)果表明，初期降雨深度6～8 mm時可去除60% 以上的非點源污染負荷；當污染物負荷削減80%時，兩個工業(yè)區(qū)對應(yīng)的初期降雨深度分別為7 mm和12 mm。

該方法在環(huán)評中應(yīng)用時，降雨深度選擇最低要求10 mm或15 mm的情況占多數(shù)。根據(jù)對浙江某工業(yè)園區(qū)化工企業(yè)雨水排放口監(jiān)測數(shù)據(jù)跟蹤調(diào)查，雨水排放口污染物濃度與降雨強度、企業(yè)設(shè)備管理水平(跑冒滴漏量情況)、地面結(jié)構(gòu)、收集及分流方式、污染物性質(zhì)(如黏度、水溶性等)等有關(guān)，對于一般企業(yè)，初期雨水降雨深度按照10 mm收集、分流后，正常情況下，雨水排放口基本可以做到達標排放。但對于被黏度大的重油、油漆、顏料、染料等不宜被雨水沖刷的物質(zhì)，在收集、分流10 mm初期雨水后，雨水(清下水)排放口仍存在超標現(xiàn)象，收集延長到15 mm后，基本可以做到達標排放。

3.2.3污染區(qū)域面積

以上計算初期雨水收集池容積的兩種方法均與污染區(qū)域面積有關(guān)，污染區(qū)域面積直接影響計算的初期雨水收集池容積大小。但目前環(huán)評中，污染區(qū)域面積的確定很混亂，主要有以下幾種情況：(1)廠區(qū)面積，(2)生產(chǎn)區(qū)面積，(3)生產(chǎn)區(qū)中的裝置區(qū)及儲罐區(qū)面積，(4)廠區(qū)或生產(chǎn)區(qū)扣除綠化面積，(5)廠區(qū)或生產(chǎn)區(qū)扣除建筑占地面積(屋面)等。

在環(huán)評中，應(yīng)結(jié)合廠區(qū)總平面布置圖、雨水收集及分流方式等因素綜合考慮，合理確定污染區(qū)域面積。如廠區(qū)面積較大，生活區(qū)和生產(chǎn)區(qū)明顯區(qū)分，污染區(qū)域面積可只考慮生產(chǎn)區(qū)，否則應(yīng)全廠考慮；由于綠化用地地面徑流系數(shù)較小(約0.15)，可不考慮；由于初期雨水溶解廠區(qū)上方空氣中的污染物，廠房等屋面也應(yīng)該作為污染區(qū)域面積，特別是對于排放顆粒較大、易沉降的污染物，屋面也會積累較多污染物；另外對于雨水采用統(tǒng)一收集、末端分流方式的情況，屋面雨水與地面雨水是混合的，因此這種情況也必須考慮屋面初期雨水。

3.3收集與分流方式不確定

3.3.1收集與分流方式

初期雨水收集方式一般分為統(tǒng)一收集、獨立收集兩種方式。統(tǒng)一收集是全廠設(shè)置1個初期雨水收集池，適用于廠區(qū)面積較小，或裝置區(qū)、儲罐區(qū)等污染區(qū)域較集中的情況。優(yōu)點是方便運行管理；缺點是初期雨水收集管線較長，埋地較深，管網(wǎng)建設(shè)投資大，收集池的位置受到限制，并且不同區(qū)域的初期雨水徑流時間不同，導(dǎo)致遠端污染區(qū)的初期雨水還未達到收集池，就被近端的污染區(qū)后期清凈雨水填滿，起不到分流作用。獨立收集是在每個污染區(qū)域附近單獨設(shè)置1個初期雨水收集池，適用于廠區(qū)面積較大，裝置區(qū)、儲罐區(qū)等污染區(qū)域較分散的情況。優(yōu)點是初期雨水收集管線較短，管網(wǎng)建設(shè)投資小，收集池的位置靈活，分流效果明顯；缺點是收集池多，運行管理復(fù)雜。收集方式示意圖見圖1和圖2。

圖1　統(tǒng)一收集示意圖Fig.1　The uniform collected sketch map

圖2　獨立收集示意圖Fig.2　The independent collected sketch map

初期雨水分流一般分為末端分流和源頭分流兩種方式。末端分流是在全廠雨水排放口處設(shè)置初期雨水收集池和切換閥門，通過末端閥門切換實現(xiàn)分流，適用于廠區(qū)面積較小，大部分裝置設(shè)備位于室內(nèi)的情況，一般與統(tǒng)一收集方式配套使用。優(yōu)點是方便運行管理；缺點是初期雨水與潔凈雨水為一路管線，后期潔凈雨水容易受到污染。源頭分流是在污染區(qū)域進行清污分流，設(shè)置初期雨水和潔凈雨水兩路管線，在源頭設(shè)置切換閥門，通過閥門切換實現(xiàn)初期雨水分流，統(tǒng)一收集、獨立收集方式都適合采用源頭分流。優(yōu)點是進入收集系統(tǒng)的雨水量少，可將污染控制在一定區(qū)域內(nèi)；缺點是管路及附屬設(shè)施多，管理操作復(fù)雜。

對于初期雨水的收集與分流方式，目前大部分環(huán)評中只是簡單地描述為“雨污分流”，缺少收集與分流方式相關(guān)內(nèi)容。根據(jù)目前環(huán)境管理要求，應(yīng)該明確初期雨水收集與分流方式，確定初期雨水池及切換閥門位置，并附廠區(qū)雨污分流管網(wǎng)圖。

3.3.2分流控制方式

分流控制是通過閥門切換將初期雨水排入收集池，后期潔凈雨水排入雨水管，控制方式主要有時間控制(自動或人工)和液位控制。時間控制是通過控制閥門的開啟時間，將前10 min或15 min內(nèi)的降雨收集于初期雨水收集池，但由于降雨時間的不確定性，不管是采用自動控制還是人工控制，在實際操作中都存在一定困難，加上操作人員的不重視，很多時候達不到分流的目的。液位控制是在收集池前設(shè)置分流井，將收集池的液位標高與切換閥門開啟連鎖，通過設(shè)定的液位控制閥門開啟或關(guān)閉，實現(xiàn)初期污染雨水與后期潔凈雨水自然分流。液位控制不需人工控制，操作方便，越來越多的企業(yè)采用該方法。

3.4收集池設(shè)置不合理

一般情況下，初期雨水收集池應(yīng)設(shè)置在廠區(qū)位置標高較低處，初期雨水通過重力流排入收集池，收集池宜單獨設(shè)置，不宜與事故應(yīng)急池混用。目前很多環(huán)評中并沒有確定初期雨水收集池的位置，而在項目的設(shè)計過程中， 建設(shè)單位和設(shè)計單位往往對初期雨水的收集工作重視不夠，特別是在土地比較緊張的情況下，可能導(dǎo)致初期雨水收集池的位置不合理，不得不采用雨水泵提升的方式，而降雨具有不確定性，雨水瞬時流量較大，在實際操作中很難控制。

另外，環(huán)評中經(jīng)常出現(xiàn)事故應(yīng)急池兼做初期雨水收集池的情況。事故應(yīng)急池是企業(yè)發(fā)生化學品泄漏、火災(zāi)、爆炸等事故時為有效收集與處理泄漏的物料和消防廢水而設(shè)計的。事故應(yīng)急池平時閑置不用，發(fā)生事故時才使用，而初期雨水收集池屬常規(guī)污染防治設(shè)施，會經(jīng)常使用。如果在設(shè)計時考慮到事故狀態(tài)下全廠初期雨水可能進入事故應(yīng)急池，事故應(yīng)急池兼做初期雨水收集池也是允許的，但為了方便管理，建議將初期雨水收集池單獨設(shè)置和單獨管理。

3.5后續(xù)廢水處理不規(guī)范

初期雨水收集后應(yīng)對其進行檢測，符合排放標準時可以直接排放，不符合排放標準時應(yīng)進行處理達標后排放，一般是將初期雨水用泵逐步提升到污水處理站調(diào)節(jié)池與生產(chǎn)廢水一起處理達標后排放?！妒突の鬯幚碓O(shè)計規(guī)范》(GB 50747—2012)第3.1.1條規(guī)定，“初期雨水可按48～96 h折算成連續(xù)流量確定污水處理設(shè)施的設(shè)計規(guī)模”；《化學工業(yè)污水處理與回用設(shè)計規(guī)范》(GB 50684—2011)第3.0.2條規(guī)定，“初期雨水收集池排空時間宜小于120 h(5 d)”。因此，初期雨水應(yīng)在5 d內(nèi)處理完畢，污水處理站處理規(guī)模應(yīng)考慮初期雨水量。而這一點，在很多環(huán)評和設(shè)計中都被忽略了，一般環(huán)評中是把全年的初期雨水量平均到每天，而不是按照一次最大初期雨水量5 d內(nèi)處理完來考慮污水站的設(shè)計規(guī)模，導(dǎo)致降雨時污水處理站處理負荷過大，不能正常運行。

4結(jié)語與建議

(1)在環(huán)評、設(shè)計及建設(shè)過程中，應(yīng)充分重視初期雨水收集與處理，根據(jù)項目特點，確定初期雨水收集池容積和位置、收集與分流方式及污水處理規(guī)模。

(2)相關(guān)管理部門應(yīng)出臺相應(yīng)文件，明確需要進行初期雨水收集與處理的企業(yè)類型或情況，避免要求不統(tǒng)一或不明確。

(3)建議根據(jù)規(guī)范要求，采用一定的降雨深度與污染區(qū)面積的乘積確定收集池容積，并用當?shù)乇┯陱姸裙椒ㄟM行核算，確定合理的容積。結(jié)合項目特點、廠區(qū)總平面布置圖等因素綜合考慮，確定污染區(qū)域面積、合理的收集及分流方式及收集池位置。

(4)液位控制不需人工控制，操作方便，建議初期雨水分流控制方式采用液位控制。

(5)根據(jù)規(guī)范要求，按照初期雨水收集池5 d內(nèi)排空考慮，合理確定污水處理站處理規(guī)模。

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Analysis of Collection and Disposal of the Initial Rainwater in Environmental Impact Assessment

LI Xue-jin, WANG Chong, SHI Tie-chui

(Zhejiang Tianzheng Design & Engineering Co., Ltd., Hangzhou 310012, China)

Abstract:Collection and disposal of the initial rainwater, which will cause water pollution, is an important topic in environmental impact assessment and a main pollution prevention measure in construction project. In this paper, the collection targets, volume of collection pool, methods of collection and disposal, set up of collection pool, and wastewater disposal in environmental impact assessment of construction projects are studied. It is suggested that construction enterprises should base on the characteristics of the project to identify volume and location of collection pool, collection and distribution methods, and wastewater disposal volume in order to meet the emission standards and to reduce water pollution.

Key words:initial rainwater; collection; disposal

收稿日期：2015-12-21

作者簡介：李學金(1980—)，男，山東曹縣人，工程師，碩士，主要從事環(huán)境咨詢研究，E-mail：li-xj@zpcdi.com

DOI:10.14068/j.ceia.2016.02.022

中圖分類號：X703

文獻標識碼：A

文章編號：2095-6444(2016)02-0091-04