西安某工業廠區雨污分流處理探討

常 虹

（陜西建工第五建設集團有限公司，西安 710000）

1 工程概況

西安市某綠色工業廠區項目位于西安市西咸新區以西，由廠房、辦公樓、宿舍樓及配套的公共附屬用房組成。項目規劃總用地面積70354.88m2。其中，建筑占地面積40242.65m2，道路、停車場及廣場面積21892.23m2，綠地面積8220m2。本項目廠區外暫無市政雨水管道，因此設計采用雨水調蓄池對雨水進行收集儲存，降雨結束后，將雨水提升排至室外低洼空地。雨水經分流井后，收集的清凈雨水經處理，用于園區內綠化灌溉及道路沖洗。

2 雨水收集

2.1 屋面雨水收集

該工業園區辦公樓、宿舍樓及公共附屬用房屋面雨水采用重力流雨水排放方式，屋面采用金屬、黏土和混凝土材料。廠房屋面采用虹吸式雨水斗收集雨水，為減少雨水進水時摻氣量，加設一個整流器。

2.2 路面、停車場和廣場的雨水收集

本項目中路面、停車場和廣場均采用了透水混凝土、透水磚等。當降雨量較小時，雨水可直接滲入地下，降雨量較大時，地面徑流匯入埋深較淺的雨水暗渠中。

2.3 綠地雨水收集

該項目采用下凹式綠地，綠地是天然的雨水集水區。降雨時地面徑流直接匯入綠地，可補充植物生長所需。下凹式綠地的雨水口設置在綠地內，雨水口比綠地高5cm，比路面低5cm。降雨初期，雨水首先在綠地內下滲；當雨量增大，綠地內水位高于雨水溢流口時，多余的雨水通過溢流口進入雨水暗溝中。

2.4 初期雨水棄流

雨水徑流污染屬于面源污染，具有突發性和非連續性的特點[1]。雨水地表徑流對地面有沖刷作用，一般初期雨水中污染物含量較高，典型初期雨水水質如表1[2]。隨著降雨時間的持續，雨水中的污染物含量會逐漸減小且趨于穩定，雨水水質明顯提高，因此需對初期雨水進行棄流。本項目采用雨水截留井的形式對初期雨水進行棄流。棄流后的初期雨水暫時排至廠外低洼空地，待廠區周圍污水管道修通后將其排入污水管道。

表1 初期雨水水質單位：mg/L

3 水量分析計算

3.1 西安市氣候條件

西安屬暖溫帶半濕潤大陸季風氣候，雨量適中，四季分明。年平均氣溫15 ℃，年降水量500～750mm，主要集中在夏秋兩季。

3.2 可收集雨水量

該園區的地形平整，高差不大，雨水可順自然地形通過雨水暗溝流入雨水蓄水池中。項目考慮雨水全部收集，總匯水面積70354.88m2。

根據GB50400—2016 《建筑與小區雨水利用工程技術規范》[3]，查得各種性質的下墊面的雨水徑流系數。根據各種性質下墊面的面積與總的匯水面積的比值確定面積百分比，如表2。

表2 雨量徑流系數

結合各種地面的徑流系數可確定綜合徑流系數（Ψ），經計算，該工業園區的綜合徑流系數Ψ′為0.63。

式中 Ψ為雨水徑流系數；S為匯水面積；Ψ′為平均徑流系數。

3.3 雨量計算

設計采用西安市暴雨強度公式：

式中 q為設計暴雨強度 [L/（s·hm2）]；t為降雨歷時（min）；P為設計重現期（a）。

根據GB50400—2016 《建筑與小區雨水利用工程技術規范》[3]，雨水設計重現期取3年，降雨歷時t=t1+t2，其中t1為地面積水時間，取10min，t2為管道內雨水流行時間。依據GB50014—2006《室外排水設計規范》雨量計算公式[4]，可計算出雨水設計總流量為584.91L/s。

3.4 初期雨水棄流量

根據GB50400—2016 《建筑與小區雨水利用工程技術規范》[3]，屋面雨水棄流采用2～3mm徑流厚度，地面采用3～5mm徑流厚度。

初期徑流棄流量計算公式：

式中 Wi為設計初期徑流棄流量（m3）；δ為初期徑流厚度（mm）。

本項目屋面雨水棄流徑流厚度取2mm，路面及廣場的徑流厚度按照3mm，考慮到下凹綠地本身具有截污能力，因此不再重復計算雨水棄流量。本項目初期雨水棄流量146.15m3，棄流雨水經調蓄池后排入污水管網，清凈雨水進入雨水回收系統，如圖1。

圖1 雨水分流井

3.5 雨水調蓄池

本項目設置的雨水調蓄池主要有兩方面作用：①儲存雨水，經處理后用于小區綠化灌溉和道路沖洗；②錯峰排放，減少洪流流量時市政管網的排水負荷。

依據GB50014—2006 《室外排水設計規范》（2016年版）[4]，用于消減排水管道洪峰流量時雨水調蓄池的有效容積計算公式：

式中 V為調蓄池有效容積（m3）；α為脫過系數，取值為調蓄池下游設計流量和上游設計流量之比；Q為調蓄池上游設計流量 （m3/min）；t為降雨歷時（min）。

已知上游設計流量584.91L/s，下游蓄水池中水泵提升流量150L/s，脫過系數α為0.22，可以計算出雨水調蓄池的有效容積V為488.44m3。調蓄池滿流后經溢流管排至市政管網中。

4 雨水處理系統

雨水中污染物主要以無機物為主，并含有大量泥砂[6]。雨水的可生化性較差，因此雨水處理一般采用物理或者化學的處理方法，同時便于適應季節間斷運行的技術要求。本項目雨水經過雨水截留井后進入雨水處理設備的蓄水池中，采用“混凝—過濾”工藝，具體工藝流程如圖2。

圖2 雨水處理工藝流程

該工藝中混凝劑采用聚合氯化鋁（PAC），雨水中的懸浮物質經混凝后在石英砂過濾器中過濾，最后采用次氯酸鈉對水體進行消毒。消毒后的水儲存在清水池中，以供園區內道路沖洗及綠化灌溉使用。

5 結語

（1）西安市某綠色工業園區內，屋面雨水、道路廣場雨水及綠地雨水采用暗溝收集，經雨水截留井棄流初期雨水后，進入雨水調蓄池中，調蓄池中的部分雨水處理后作用園區內綠化灌溉及道路沖洗使用。

（2）雨水全部入池不僅可作為回用水的水源，同時在暴雨時能起到錯峰排放的作用，減少了市政管網的運行壓力。