基于一種自動(dòng)分流裝置的雨水收集系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)

李天偉， 戴薇薇

（中石油華東設(shè)計(jì)院有限公司， 山東 青島 266071）

石油化工裝置的原料、 中間產(chǎn)品、 產(chǎn)品及副產(chǎn)品大多屬于化學(xué)品， 從原料的輸入到裝置生產(chǎn)加工直至產(chǎn)品的輸出， 以及在原料、 產(chǎn)品的儲(chǔ)存過程中， 由于設(shè)備、 設(shè)施及管道密封不良， 操作人員誤操作， 高溫高壓設(shè)備特別是壓力容器工藝參數(shù)波動(dòng)異常等原因， 均可導(dǎo)致工藝介質(zhì)泄漏。 這些化學(xué)品以氣態(tài)（逸散在空氣中）、 液態(tài)（液滴）、 固態(tài)（顆粒）形式存在于環(huán)境中［1］， 并隨降雨沖刷進(jìn)入地表徑流， 初期雨水的COD、 油類、 pH 值、 氨氮、 SS 等污染物濃度超標(biāo)［2］， 若不進(jìn)行收集處理， 必然會(huì)對(duì)企業(yè)周圍環(huán)境造成污染［3］。 SH／T 3015—2019《石油化工給水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》第5.2.5 條規(guī)定： 生產(chǎn)裝置區(qū)、 輔助生產(chǎn)區(qū)等污染區(qū)域的初期雨水應(yīng)排入初期雨水系統(tǒng)或工藝廢水系統(tǒng)； 第5.2.6 條規(guī)定：工廠內(nèi)未受污染的雨水應(yīng)排入雨水系統(tǒng)。 結(jié)合這2條規(guī)定， 生產(chǎn)裝置區(qū)內(nèi)初期雨水進(jìn)入初期雨水系統(tǒng)， 后期清凈雨水進(jìn)入雨水系統(tǒng)。 本文以廣東某石油化工項(xiàng)目為例， 并結(jié)合一種自動(dòng)分流裝置， 對(duì)石油化工裝置的雨污分流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹， 以期為同類企業(yè)提供參考。

1 工程概況

廣東某石化公司一聯(lián)合新建1 套常減壓蒸餾裝置， 占地約33 930 m2。 裝置區(qū)四周設(shè)置不低于150 mm 的圍堰， 并配套設(shè)置雨水明溝收集裝置區(qū)雨水。

根據(jù)清污分流原則， 裝置內(nèi)設(shè)置1 座初期雨水收集池收集初期雨水， 后期清凈雨水通過分流井進(jìn)入廠區(qū)清凈雨水系統(tǒng)。

2 設(shè)計(jì)方案

2.1 工藝流程說明

裝置內(nèi)雨水明溝匯集的雨水首先經(jīng)分流井進(jìn)入初期雨水收集池， 當(dāng)初期雨水收集池到達(dá)高液位后， 后期清凈雨水經(jīng)分流井溢流至裝置外的雨水邊溝， 進(jìn)入廠區(qū)清凈雨水系統(tǒng)。

初期雨水提升設(shè)施， 由分流井、 初期雨水收集池、 初期雨水提升泵組成。

一次降雨結(jié)束后， 對(duì)于收集的初期雨水由初期雨水提升泵加壓， 經(jīng)全廠壓力含油污水管道輸送至污水處理場(chǎng)處理。

2.2 水量計(jì)算

SH／T 3015—2019 第6.3.3 條規(guī)定： 一次初期雨水總量宜按污染區(qū)面積與15 ～30 mm 降水深度的乘積計(jì)算。 根據(jù)環(huán)境影響報(bào)告書， 本項(xiàng)目初期雨水降雨深度按30 mm 考慮。 本項(xiàng)目初期雨水收集池的有效容積根據(jù)裝置圍堰內(nèi)面積（約33 930 m2）與30 mm 降雨量的乘積計(jì)算為1 018 m3， 初期雨水收集池的有效容積確定為1 050 m3， 采用地下式鋼筋混凝土水池。 石油化工企業(yè)的初期雨水可能含有腐蝕性物料［4］， 根據(jù)GB／T 50934—2013《石油化工工程防滲技術(shù)規(guī)范》表4.0.3， 水池應(yīng)按重點(diǎn)污染防治區(qū)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.3 分流措施

常規(guī)設(shè)計(jì)中， 雨水由裝置圍堰內(nèi)雨水邊溝收集至雨水溝末端， 經(jīng)2 根管道加切斷閥的形式分別接入初期雨水系統(tǒng)和清凈雨水系統(tǒng)。 在降雨初期， 裝置圍堰內(nèi)為污染雨水， 開啟初期雨水管道閥門， 關(guān)閉清凈雨水管道閥門， 初期雨水接入初期雨水收集池； 在降雨后期， 關(guān)閉初期雨水管道閥門， 開啟清凈雨水管道閥門， 雨水接入清凈雨水系統(tǒng)。

手動(dòng)控制、 切換雨水排放的特點(diǎn)是關(guān)閉及時(shí)可靠。 但在管理跟不上的情況下， 會(huì)出現(xiàn)污水處理車間處理負(fù)荷加大或者初期污染雨水全部直接排放的后果， 導(dǎo)致處理費(fèi)用增加或環(huán)境污染， 而且時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)出現(xiàn)閥門由于污染銹蝕而打不開的現(xiàn)象［5］。 如將手動(dòng)閥門更換為電動(dòng)閥門， 將增加投資， 且當(dāng)自控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)， 閥門失靈， 無法完成雨污切換。

本項(xiàng)目設(shè)置一種自動(dòng)分流井裝置， 依靠井內(nèi)結(jié)構(gòu)及進(jìn)出管道標(biāo)高設(shè)計(jì)， 使得在整個(gè)降雨過程中實(shí)現(xiàn)初期雨水系統(tǒng)和清凈雨水系統(tǒng)的自動(dòng)切換功能。

分流井工藝流程如圖1 所示。 裝置內(nèi)雨水經(jīng)雨水邊溝收集， 降雨初期雨水經(jīng)分流井A 室收集至初期雨水收集池； 當(dāng)初期雨水收集池充滿至設(shè)計(jì)容積， 默認(rèn)后期雨水為清凈雨水， 此時(shí)分流井A 室與初期雨水收集池液位均為H， 后期流入分流井的清凈雨水溢流入B 室， 通過B 室的管道流入清凈雨水系統(tǒng)， 實(shí)現(xiàn)初期雨水系統(tǒng)和清凈雨水系統(tǒng)的自動(dòng)切換功能。

圖1 分流井工藝流程Fig. 1 Process flow of diversion well

2.4 提升泵

初期雨水提升泵采用自吸泵， 按24 h 內(nèi)排空初期雨水池考慮， 并考慮污水處理場(chǎng)的處理能力，因此設(shè)計(jì)提升泵采用單泵流量為50 m3／h， 揚(yáng)程60 m， 1 用1 備， 并采用防爆電機(jī)。 一次降雨結(jié)束，水泵的運(yùn)行采用人工啟泵-低液位停泵的半自動(dòng)控制模式［6］。

2.5 雨水管線

本項(xiàng)目的雨水設(shè)計(jì)流量按照下列公式計(jì)算：

式中： q 為設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度， L／（s·hm2）； Ψ 為徑流系數(shù)； F 為匯水面積， hm2。

SH／T 3015—2019 第6.3.4 條規(guī)定： 廠區(qū)雨水管道的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期宜為1 ～3 a； 根據(jù)環(huán)境影響報(bào)告書， 本項(xiàng)目裝置區(qū)重現(xiàn)期按2 a 考慮， 暴雨強(qiáng)度公式為q ＝1 711.756／（t ＋9.277）0.537。

根據(jù)GB 50014—2021《室外排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》第4.1.11 條規(guī)定， 降水歷時(shí)t 取20 min； 根據(jù)SH／T 3094—2013《石油化工廠區(qū)雨水明溝設(shè)計(jì)規(guī)范》表5.2-2， 徑流系數(shù)取0.7； 匯水面積為33 930 m2； 計(jì)算得出雨水流量為663 L／s。 因此選用DN 800 mm的 雨 水 管 道， 設(shè) 計(jì) 坡 度 為0.003。 根 據(jù)GB／T 50934—2013 表4.0.3， 管道應(yīng)按重點(diǎn)污染防治區(qū)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

SH／T 3015—2019 第5.3.2 條規(guī)定： 當(dāng)雨水系統(tǒng)同時(shí)兼做事故水排水系統(tǒng)時(shí)， 雨水系統(tǒng)的排水能力應(yīng)按消防水量進(jìn)行校核。 根據(jù)GB 50160—2008《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)（2018 年版）》表8.4.3，本裝置消防用水量為450 L／s， 小于雨水流量663 L／s， 故DN 800 mm 雨水管道滿足事故水排水要求。

3 結(jié)語

（1） SH／T 3015—2019 相對(duì)原SH／T 3015—2003增加了初期雨水系統(tǒng)、 初期雨水等內(nèi)容的設(shè)計(jì)要求， 在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)， 應(yīng)滿足規(guī)范要求， 并應(yīng)結(jié)合環(huán)境影響報(bào)告書， 滿足當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的要求。

（2） 該分流井實(shí)現(xiàn)了初期雨水系統(tǒng)和清凈雨水系統(tǒng)的自動(dòng)切換功能， 減少了項(xiàng)目投資和人工成本， 值得推廣應(yīng)用。

（3） 裝置內(nèi)初期雨水系統(tǒng)可能揮發(fā)出易燃易爆氣體， 應(yīng)根據(jù)SH／T 3034—2012《石油化工給水排水管道設(shè)計(jì)規(guī)范》設(shè)置水封等安全措施。