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(shè)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(jī)和雨洪危害日益嚴(yán)重。雨水作為重要的水資源加以收集利用，實(shí)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(jìn)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(fù)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(quán)威出處。

國內(nèi)調(diào)查資料及相關(guān)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(biāo)濃度大于生活污水，已經(jīng)超出直接排放水體的標(biāo)準(zhǔn)。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(jìn)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(jìn)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(guān)于初期雨水治理尚處于摸索和嘗試階段，國外歐美發(fā)達(dá)國家基本形成了適合當(dāng)?shù)氐某跗谟晁卫泶胧w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(shè)置分散式初期雨水處理設(shè)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(jìn)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(jié)合城市建設(shè)逐步將部分區(qū)域的地面進(jìn)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(xué)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(shè)海綿城市的理念基本相同)。

主要缺點(diǎn)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(shè)計、建設(shè)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(shè)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(fù)荷，主要污染物去除率可達(dá)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(jìn)入污水處理廠進(jìn)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(tuán)綜合分析歷年積水嚴(yán)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(wù)，對有建設(shè)條件的泵站建設(shè)調(diào)蓄池。整個改造任務(wù)分三個階段實(shí)施，第一、二階段主要考慮積水削峰功能，即排水管道達(dá)到一定負(fù)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(shè)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(shí)施。方案二是為降低降雨時水量對污水廠的負(fù)荷，規(guī)劃在有條件的污水廠或污水廠周邊建設(shè)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(shè)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(jìn)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(jìn)行分離，分離后污水直接輸送到城市污水管道進(jìn)入污水處理廠集中處理。該項目2015年投入運(yùn)行，運(yùn)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(shè)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(shè)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(shù)及設(shè)備進(jìn)行處理后綠化回用。目前，項目正在實(shí)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(shè)置橡膠壩)與新建調(diào)蓄池相結(jié)合，初期雨水分別匯入塘西河或調(diào)蓄池，同時設(shè)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(jìn)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(jìn)行改造，綜合匯水范圍及降雨情況，增設(shè)初期雨水蓄水池，同時與城市污水管網(wǎng)進(jìn)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(jìn)行改造，增設(shè)雨污切換裝置，通過技術(shù)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(guān)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(guān)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(shè)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(guān)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(guān)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(jìn)入城市污水管網(wǎng)，增加污水廠的運(yùn)行負(fù)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(jìn)水量增加，增加了污水處理廠的運(yùn)行負(fù)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(jìn)行儲存，當(dāng)調(diào)蓄池達(dá)到設(shè)計上限時關(guān)閉閘門，降雨過后排入污水工藝段進(jìn)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(shè)施進(jìn)行就地處理，或在有條件的地方配套建設(shè)小型景觀式或園林式人工濕地，就地回用。

5　結(jié)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(yán)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(fù)荷沖擊。因此，從城市水環(huán)境治理的整體角度和長遠(yuǎn)角度來看，城市在道路建設(shè)和園林等工程項目中，都應(yīng)該設(shè)計相應(yīng)的雨水收集設(shè)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(shè)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(shè)計中也存在一定的問題：初期雨水的計算還沒有較為準(zhǔn)確統(tǒng)一的設(shè)計依據(jù)；污染負(fù)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(fù)荷評價方法來輔助分析初期雨水的處理方案。