太原市城市初期雨水治理建議與方案

鄭 軼 雄

(太原市市政池渠設施管理處，山西 太原　030012)

隨著城市和工業(yè)的發(fā)展，水源危機和雨洪危害日益嚴重。雨水作為重要的水資源加以收集利用，實行綜合治理已成為重要的新興課題。在城市總體規(guī)劃上，過去普遍采用的合流制排水系統(tǒng)大多數(shù)已被改制，改為分流制或截流制排水系統(tǒng)。但是，對于初期雨水未進行截流處理，多與中后期雨水一樣排入水體。初期雨水中含有的污染物濃度較高，直接排入城市排水管網(wǎng)會給污水廠帶來較大的負荷。因此，根據(jù)太原市城市水環(huán)境治理的要求，找出針對不同區(qū)域初期雨水的處理利用方式，做到珍惜水資源，充分利用雨水資源。

1　城市初期雨水概念及水質(zhì)情況

初期雨水，就是降雨初期時的雨水，通常把降雨前10 min,15 min或20 min定義為初期雨水，但沒有權威出處。

國內(nèi)調(diào)查資料及相關研究表明，城區(qū)初期雨水徑流產(chǎn)生的污染物約占本次降雨的60%～80%，主要污染物SS,COD,BOD5,TN,TP,重金屬等，部分指標濃度大于生活污水，已經(jīng)超出直接排放水體的標準。隨著降雨歷時的延長，雨水徑流的表面被不斷沖洗，污染物濃度逐漸降低，趨于穩(wěn)定。初期雨水進入河道是造成河流污染的主要原因之一。因此，對于城市初期雨水進行治理是十分必要的。

2　國內(nèi)外初期雨水治理基本方案

國內(nèi)關于初期雨水治理尚處于摸索和嘗試階段，國外歐美發(fā)達國家基本形成了適合當?shù)氐某跗谟晁卫泶胧?。歸納初期雨水治理的方法基本上有兩類：一是源頭減量，就地處理；二是收集調(diào)蓄處理。

2.1　源頭減量，就地處理

通過改變地面徑流條件，設置分散式初期雨水處理設施，增加初期雨水向地下的滲透，減少初期雨水的徑流量，從而減少初期雨水進入城市管網(wǎng)系統(tǒng)。該處理方式在國外廣為采用。

主要工程措施是，結合城市建設逐步將部分區(qū)域的地面進行改變，采用多孔材料替換完全硬化的路面(如停車場、球場、學校、公園、住宅小區(qū)及周邊區(qū)域),同時在不影響城市各項功能的前提下，盡可能增加綠地，增加入滲量，減少徑流量(與建設海綿城市的理念基本相同)。

主要缺點是馬路上初期雨水形成的徑流無法收集處理。

2.2　收集調(diào)蓄處理

設計、建設初期雨水調(diào)蓄池。

2.2.1分散處理

在有條件的地方，比如雨水泵站、小型河道終端、綠地或公園等，改建或新建初期雨水調(diào)蓄池，降雨過后就地處理。主要處理工藝采用一體化設備混凝沉淀、通過人工濕地、生物截流槽等，降低初期雨水的污染負荷，主要污染物去除率可達到60%～80%。處理后的雨水可回用或排入河道、水體。

2.2.2集中處理

改建或新建初期雨水調(diào)蓄池，降雨初期排入城市污水管網(wǎng)，或降雨過后，排入城市污水管網(wǎng)，最終進入污水處理廠進行處理。

3　案例分析

3.1　北京市初期雨水治理方案

方案一是改造現(xiàn)有雨水泵站，增加調(diào)蓄池。北京排水集團綜合分析歷年積水嚴重的橋區(qū)，于2013年啟動了中心城區(qū)75座雨水泵站的升級改造任務，對有建設條件的泵站建設調(diào)蓄池。整個改造任務分三個階段實施，第一、二階段主要考慮積水削峰功能，即排水管道達到一定負荷后，啟用調(diào)蓄池，但未考慮初期雨水對環(huán)境的影響問題；第三階段，綜合水環(huán)境治理要求，將調(diào)蓄池分為A池、B池，利用在線監(jiān)測設備， A池用于收集污染物濃度較高的初期雨水，經(jīng)簡單處理后通過水泵直接排入城市污水管網(wǎng)，B池用于消峰。目前，第三階段泵站改造正在實施。方案二是為降低降雨時水量對污水廠的負荷，規(guī)劃在有條件的污水廠或污水廠周邊建設大型調(diào)蓄池，在降雨過后，輸送至污水廠處理。目前規(guī)劃建設高碑店湖調(diào)蓄池、清水河綠地調(diào)蓄池等四個大型蓄水池。

3.2　常州排水處初期雨水示范工程

項目利用北塘河晉陵中路雨水泵站收集晉陵中路降雨初期地面5 mm，匯水約12 000 m2的降雨徑流。路面雨水通過雨水管道收集進入晉陵雨水泵站，經(jīng)水泵控制輸送到量身定做的旋流分離器進行分離，分離后污水直接輸送到城市污水管道進入污水處理廠集中處理。該項目2015年投入運行，運行正常。目前，常州市已建成的初期雨水收集治理項目有四個。

3.3　安徽池州初期雨水治理方案

一是通過海綿城市建設就近源頭處理；二是加快雨污水混流管網(wǎng)改造，同時利用截污設施有效截流初期雨水輸送至污水廠處理；三是在合流管道末端新建調(diào)蓄池。目前在建的初期雨水處理項目有一個，在合流制管道末端建立調(diào)蓄池，容量為2.2萬m3，初期雨水及污水混流水排入污水管網(wǎng)，中后期雨污混流水排入調(diào)蓄池，采用德國處理技術及設備進行處理后綠化回用。目前，項目正在實施中。

3.4　合肥市塘西河上游初期雨水污染治理工程

合肥市塘西河是流入巢湖的重要水源，全長12 km，匯水面積31 km2,項目采用河道調(diào)蓄(設置橡膠壩)與新建調(diào)蓄池相結合，初期雨水分別匯入塘西河或調(diào)蓄池，同時設置箱涵，徑流污染物濃度較低時，直接排入橡膠壩下游。末端規(guī)劃配套濕地14 000 m2，初期雨水經(jīng)調(diào)蓄處理、凈化并穩(wěn)定后排入水體。

4　太原市城市初期雨水治理建議方案

4.1　利用現(xiàn)有的雨水泵站對初期雨水進行收集，再處理

現(xiàn)有的雨水泵站匯水面積比較固定，雨水收集系統(tǒng)比較完善，初期雨水的收集相對比較容易。

1)有調(diào)蓄池的或有條件新建調(diào)蓄池的，對調(diào)蓄池進行改造，綜合匯水范圍及降雨情況，增設初期雨水蓄水池，同時與城市污水管網(wǎng)進行聯(lián)通，降雨過后，初期雨水通過水泵排入城市污水管網(wǎng)，匯入污水處理廠處理；

2)沒有調(diào)蓄池的雨水泵站，在條件允許的情況下，新建調(diào)蓄池，初期雨水處理同1)；

3)沒條件新建調(diào)蓄池的雨水泵站，對雨水泵站進行改造，增設雨污切換裝置，通過技術手段，初期雨水通過水泵直接排入城市污水管網(wǎng)，后期雨水直接排入河道。

4.2　通過改造雨水管道收集初期雨水，再處理

在雨水管道(排入河道)的末端，改造、新增雨污分流井，安裝雨污切換裝置，通過水位控制流入城市管道污水閥門的開啟關閉(見圖1)。非降雨時，井內(nèi)水位較低，污水閥門開啟，混流污水截流至污水管線；降雨時，初期雨水可截留至污水管線內(nèi)，隨著降雨量增加，井水位升高至一定高度時，閥門關閉，后期雨水直接排入河道。

4.3　通過河道收集初期雨水，再處理

在有條件的小型河道終端(比如黑水河)建設雨污切換裝置，通過水位控制流入城市污水管道污水閥門的開啟關閉。降雨時，初期雨水可截留至污水管線內(nèi)，隨著降雨量增加，井水位升高至一定高度時，閥門關閉，后期雨水直接排入下游河道。

以上兩種方案，一方面可截流旱季雨水管內(nèi)、小型河道內(nèi)的混流的污水，另一方面可有效將初期雨水截流至城市污水管網(wǎng)，第三可最大限度的防止后期雨水進入城市污水管網(wǎng)，增加污水廠的運行負荷。

4.4　在污水廠新建調(diào)蓄池

上述3條方案中，降雨初期，初期雨水直接排入城市污水管網(wǎng)，污水廠進水量增加，增加了污水處理廠的運行負荷。

可在污水處理廠新建調(diào)蓄池，在降雨初期，將一部分污染物濃度較大的雨污混流水進行儲存，當調(diào)蓄池達到設計上限時關閉閘門，降雨過后排入污水工藝段進行處理。

4.5　就地處理

在有條件的綠地、公園等地方新建雨水調(diào)蓄池，通過一體化設施進行就地處理，或在有條件的地方配套建設小型景觀式或園林式人工濕地，就地回用。

5　結語

1)初期雨水直接排入城市周邊水體或市政排水管網(wǎng)會嚴重破壞水體生態(tài)環(huán)境或者給城市污水處理廠帶來一定的負荷沖擊。因此，從城市水環(huán)境治理的整體角度和長遠角度來看，城市在道路建設和園林等工程項目中，都應該設計相應的雨水收集設施，同時要把初期雨水收集處理的問題考慮在內(nèi)，做出在不同情況下針對初期雨水的不同的收集及處理方案。

2)目前初期雨水的危害已受到廣泛重視，我國部分大中型城市的建設中也開始考慮初期雨水的收集治理。但由于無經(jīng)驗可循，在設計中也存在一定的問題：初期雨水的計算還沒有較為準確統(tǒng)一的設計依據(jù)；污染負荷相對較小的屋面初期雨水也沒有得到普遍的收集和充分的利用。同時缺少較為系統(tǒng)的污染負荷評價方法來輔助分析初期雨水的處理方案。