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

(浙江省天正設計工程有限公司，杭州310012)

摘要：初期雨水直接排放會對水環境造成污染，對初期雨水的收集與處理是環評中的一項重要內容，是企業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、收集池設置及廢水處理等方面，深入剖析了環評、項目建設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，提出了企業應根據項目的自身特點，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模，從而使初期雨水滿足達標排放要求，減輕對水環境的污染。

關鍵詞：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，但均沒有給出依據或權威出處。由于溶解廠區上方空氣中的污染物，沖刷廠區屋面、地面、露天裝置等，初期雨水中含有大量的污染物，水質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境造成污染，必須進行有效控制，減輕對環境的污染。隨著人們環保意識的加強，以及環境污染形勢的加劇，對初期雨水的研究逐步引起了相關學者的關注。Kim等[1]分別對工業區、城市中心區、農村3個不同功能區的初期雨水進行了連續2年的監測研究；Chong、周秀秀等[2- 3]對工業區初期雨水的污染特征進行了研究；陳中濤、劉明清等[4- 7]對工業企業初期雨水的收集、分流方式進行了研究。研究結果表明：工業區初期雨水的污染程度與園區企業類型、生產技術水平及降雨歷時密切相關，統一收集和獨立收集各有利弊，應根據企業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評中的一項重要內容，是企業污染防治措施的重要組成部分，也是保護水體環境的一項重要措施。但是，由于缺少相應的標準規范，在環評、項目建設及運行過程中，在初期雨水收集與處理方面還存在著諸多問題。本文根據多年的實踐經驗，深入剖析了環評、項目建設及運行中初期雨水收集與處理存在的主要問題，并對相關問題進行了詳細的探討，提出了應根據項目的自身特點，選擇合理的初期雨水收集與處理方式的結論和建議，為完善初期雨水收集與處理，減輕初期雨水對環境的污染提供相應的參考。

1初期雨水的控制要求

一般情況下，工業企業廠區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廢水一起處理達標后排放。雨水排放口水質一般要求達到《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《關于印發浙江省印染造紙制革化工等行業整治提升方案的通知》(浙環發〔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置切換閥門，污染嚴重的印染、造紙、制革、化工等企業雨水排放口要求安裝在線監測設施，并與環保部門聯網。

2存在的主要問題

通過對大量環評報告中相關內容的收集、歸納，并對工業企業初期雨水收集與處理的實際情況進行調查研究，總結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一；(3)收集與分流方式不確定；(4)收集池設置不合理；(5)后續廢水處理不規范。

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

3.2收集池容積的確定方法不統一

初期雨水收集池是初期雨水收集與處理系統中最主要的構筑物，收集池容積的大小關系到雨水排放口能否達標排放、污水站處理規模及環保投資等。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，則會增大控制設施的規模和工程投資。初期雨水收集池容積的計算常用的方法有兩種：一是當地暴雨強度公式法；二是采用一定的降雨深度與污染區域面積的乘積。

3.2.1當地暴雨強度公式法

該方法是環評中最常用的方法，但重現期、降雨歷時等參數的選擇對計算結果影響較大，比如以杭州為例，按污染區域面積為20 000 m2進行計算，計算結果見表1。由表可知，重現期分別為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域面積，在環評中的應用也越來越多。《石油化工污水處理設計規范》(GB 50747—2012)第3.1.1條規定“降雨深度為15～30 mm”，《化學工業污水處理與回用設計規范》(GB 50684—2011)第3.0.2條規定“降雨深度為10～30 mm”。Chang等[8]以臺灣Guan-Tian和Yong-Kong 兩個工業區作為研究對象，結果表明，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，兩個工業區對應的初期降雨深度分別為7 mm和12 mm。

該方法在環評中應用時，降雨深度選擇最低要求10 mm或15 mm的情況占多數。根據對浙江某工業園區化工企業雨水排放口監測數據跟蹤調查，雨水排放口污染物濃度與降雨強度、企業設備管理水平(跑冒滴漏量情況)、地面結構、收集及分流方式、污染物性質(如黏度、水溶性等)等有關，對于一般企業，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，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域面積有關，污染區域面積直接影響計算的初期雨水收集池容積大小。但目前環評中，污染區域面積的確定很混亂，主要有以下幾種情況：(1)廠區面積，(2)生產區面積，(3)生產區中的裝置區及儲罐區面積，(4)廠區或生產區扣除綠化面積，(5)廠區或生產區扣除建筑占地面積(屋面)等。

在環評中，應結合廠區總平面布置圖、雨水收集及分流方式等因素綜合考慮，合理確定污染區域面積。如廠區面積較大，生活區和生產區明顯區分，污染區域面積可只考慮生產區，否則應全廠考慮；由于綠化用地地面徑流系數較小(約0.15)，可不考慮；由于初期雨水溶解廠區上方空氣中的污染物，廠房等屋面也應該作為污染區域面積，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一收集、獨立收集兩種方式。統一收集是全廠設置1個初期雨水收集池，適用于廠區面積較小，或裝置區、儲罐區等污染區域較集中的情況。優點是方便運行管理；缺點是初期雨水收集管線較長，埋地較深，管網建設投資大，收集池的位置受到限制，并且不同區域的初期雨水徑流時間不同，導致遠端污染區的初期雨水還未達到收集池，就被近端的污染區后期清凈雨水填滿，起不到分流作用。獨立收集是在每個污染區域附近單獨設置1個初期雨水收集池，適用于廠區面積較大，裝置區、儲罐區等污染區域較分散的情況。優點是初期雨水收集管線較短，管網建設投資小，收集池的位置靈活，分流效果明顯；缺點是收集池多，運行管理復雜。收集方式示意圖見圖1和圖2。

圖1　統一收集示意圖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置初期雨水收集池和切換閥門，通過末端閥門切換實現分流，適用于廠區面積較小，大部分裝置設備位于室內的情況，一般與統一收集方式配套使用。優點是方便運行管理；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域進行清污分流，設置初期雨水和潔凈雨水兩路管線，在源頭設置切換閥門，通過閥門切換實現初期雨水分流，統一收集、獨立收集方式都適合采用源頭分流。優點是進入收集系統的雨水量少，可將污染控制在一定區域內；缺點是管路及附屬設施多，管理操作復雜。

對于初期雨水的收集與分流方式，目前大部分環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內容。根據目前環境管理要求，應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，并附廠區雨污分流管網圖。

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，通過設定的液位控制閥門開啟或關閉，實現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，越來越多的企業采用該方法。

3.4收集池設置不合理

一般情況下，初期雨水收集池應設置在廠區位置標高較低處，初期雨水通過重力流排入收集池，收集池宜單獨設置，不宜與事故應急池混用。目前很多環評中并沒有確定初期雨水收集池的位置，而在項目的設計過程中， 建設單位和設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，環評中經常出現事故應急池兼做初期雨水收集池的情況。事故應急池是企業發生化學品泄漏、火災、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計的。事故應急池平時閑置不用，發生事故時才使用，而初期雨水收集池屬常規污染防治設施，會經常使用。如果在設計時考慮到事故狀態下全廠初期雨水可能進入事故應急池，事故應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置和單獨管理。

3.5后續廢水處理不規范

初期雨水收集后應對其進行檢測，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節池與生產廢水一起處理達標后排放。《石油化工污水處理設計規范》(GB 50747—2012)第3.1.1條規定，“初期雨水可按48～96 h折算成連續流量確定污水處理設施的設計規模”；《化學工業污水處理與回用設計規范》(GB 50684—2011)第3.0.2條規定，“初期雨水收集池排空時間宜小于120 h(5 d)”。因此，初期雨水應在5 d內處理完畢，污水處理站處理規模應考慮初期雨水量。而這一點，在很多環評和設計中都被忽略了，一般環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內處理完來考慮污水站的設計規模，導致降雨時污水處理站處理負荷過大，不能正常運行。

4結語與建議

(1)在環評、設計及建設過程中，應充分重視初期雨水收集與處理，根據項目特點，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模。

(2)相關管理部門應出臺相應文件，明確需要進行初期雨水收集與處理的企業類型或情況，避免要求不統一或不明確。

(3)建議根據規范要求，采用一定的降雨深度與污染區面積的乘積確定收集池容積，并用當地暴雨強度公式法進行核算，確定合理的容積。結合項目特點、廠區總平面布置圖等因素綜合考慮，確定污染區域面積、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)根據規范要求，按照初期雨水收集池5 d內排空考慮，合理確定污水處理站處理規模。

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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