化工廠區(qū)初期雨水和事故污染雨水計(jì)算的探討

王偉波，曾瓊佩

(1.中國電子工程設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100840；2.中海石油環(huán)保服務(wù)(天津)有限公司，北京 100012)

初期雨水和事故污染雨水量的計(jì)算是化工項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作中的重要內(nèi)容，是雨水監(jiān)控池和應(yīng)急事故水池容積設(shè)計(jì)的基本依據(jù)，也關(guān)系到廠區(qū)污水處理廠的設(shè)計(jì)規(guī)模大小。在目前的環(huán)境影響評(píng)價(jià)實(shí)踐中，存在初期雨水和事故污染雨水收集系統(tǒng)表述不清，雨污水收集范圍界定籠統(tǒng)等問題，導(dǎo)致初期雨水和事故污染雨水計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確。本文結(jié)合化工企業(yè)雨污水收集形式，對(duì)初期雨水和事故污染雨水的計(jì)算進(jìn)行了詳細(xì)的探討。

1 初期雨水和事故污染雨水的含義

1.1 初期雨水

初期雨水目前尚無統(tǒng)一的定義，在國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中可見其含義和計(jì)算方法的相關(guān)規(guī)定。GB 50483-2009《化工建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]中的2.0.11規(guī)定：初期雨水，指剛下的雨水，是一次降雨過程的前10～20 min的降水量。參照GB 50014-2006《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]中的3.2.1規(guī)定，初期雨水可采用下列公式計(jì)算：

Qs=qψF

(1)

式中：Qs—初期雨水流量，L/s；q—暴雨強(qiáng)度，L/(s·hm2)；ψ—徑流系數(shù)，取0.85～0.95；F—匯水面積，hm2。

SH 3015-2003《石油化工企業(yè)給水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]條文說明中的5.3.4規(guī)定：工廠污染雨水也稱初期雨水，是指工廠污染區(qū)域內(nèi)的降雨初期的雨水，按降水量15～30 mm降雨量與污染區(qū)面積的乘積進(jìn)行計(jì)算。參照GB 50747-2012《石油化工污水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》[4]中的3.1.1規(guī)定，污染雨水可采用下列公式計(jì)算：

(2)

式中：V—初期雨水量，m3；h—降雨深度，取15～30 mm；F—污染區(qū)面積，m2。

從公式(1)和公式(2)可以看出，在暴雨強(qiáng)度、降雨深度等參數(shù)確定的情況下，污染區(qū)匯水面積決定了初期雨水量的大小。

1.2 事故污染雨水

事故污染雨水是發(fā)生事故時(shí)可能進(jìn)入到事故污水收集系統(tǒng)而受到污染的雨水，是事故污水的重要組成部分。GB 50483-2009中的6.6.3規(guī)定：應(yīng)急事故水池容量應(yīng)根據(jù)發(fā)生事故的設(shè)備容量、事故時(shí)消防用水量及可能進(jìn)入應(yīng)急事故水池的降水量等因素綜合確定。其條文說明中規(guī)定計(jì)算當(dāng)?shù)氐淖畲蠼涤炅浚床捎肎B 50014-2006中的暴雨強(qiáng)度公式計(jì)算。

SH/T 3024-2017《石油化工環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》[5]中的2.0.11規(guī)定：事故排水儲(chǔ)存設(shè)施的容量應(yīng)綜合考慮發(fā)生事故時(shí)的設(shè)備或儲(chǔ)存設(shè)施存料量、消防水量、降水量以及應(yīng)進(jìn)入事故排水收集系統(tǒng)的污水量確定。事故污染雨水量采用下列公式計(jì)算：

V5=10qF

(3)

式中：V5—事故污染雨水量，m3；q—降雨強(qiáng)度，按平均日降雨量，mm；F—應(yīng)進(jìn)入事故廢水收集系統(tǒng)的雨水匯水面積，ha。

從公式(3)可以看出，在降雨強(qiáng)度等參數(shù)確定的情況下，應(yīng)進(jìn)入事故廢水收集系統(tǒng)的雨水匯水面積決定了事故污染雨水量的大小。

2 化工廠區(qū)雨污水收集系統(tǒng)

化工廠區(qū)事故排水可單獨(dú)設(shè)置事故排水系統(tǒng)，也可利用污水系統(tǒng)、雨水系統(tǒng)收集[5]。根據(jù)地形高程、氣象條件和廠區(qū)豎向布置，企業(yè)廠區(qū)雨污水收集系統(tǒng)主要分為合用系統(tǒng)、獨(dú)立系統(tǒng)和半獨(dú)立系統(tǒng)3種形式[6]。合用系統(tǒng)是初期雨水、消防事故廢水及后期清凈雨水合用1套收集管道系統(tǒng)，通過廠區(qū)雨水管網(wǎng)收集至雨水監(jiān)控池或應(yīng)急事故水池。獨(dú)立系統(tǒng)是初期雨水和消防事故廢水收集通過獨(dú)立管道系統(tǒng)收集至雨水監(jiān)控池或應(yīng)急事故水池，后期清潔雨水通過廠區(qū)雨水管網(wǎng)排出廠區(qū)。半獨(dú)立系統(tǒng)是初期雨水通過獨(dú)立管道系統(tǒng)收集至雨水監(jiān)控池，消防事故廢水與后期清凈雨水合用1套收集管道系統(tǒng)，依托廠區(qū)雨水管網(wǎng)收集應(yīng)急事故水池。

3 初期雨水和事故污染雨水計(jì)算

在計(jì)算初期雨水和事故污染雨水量時(shí)，不能籠統(tǒng)將整個(gè)廠區(qū)面積或裝置區(qū)面積作為匯水范圍[7]。應(yīng)根據(jù)廠區(qū)雨污水具體收集形式，分析廠區(qū)雨污水的收集和導(dǎo)排走向，核算可能進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)的雨污水的匯水范圍。合用系統(tǒng)、獨(dú)立系統(tǒng)和半獨(dú)立系統(tǒng)的初期雨水和事故污染雨水的收集范圍見圖1～3所示，圖中陰影所示部分為初期雨水和事故污染雨水的收集范圍。全廠區(qū)域面積為S，裝置1面積為S1，裝置2面積為S2，……裝置n面積為Sn，假定裝置i發(fā)生火災(zāi)事故，不同收集形式下初期雨水和事故污染雨水的面積對(duì)比見表1。

圖1 合用系統(tǒng)雨污水收集范圍

圖2 獨(dú)立系統(tǒng)雨污水收集范圍

圖3 半獨(dú)立系統(tǒng)雨污水收集范圍

表1 初期雨水和事故污染雨水收集范圍對(duì)比

在合用系統(tǒng)形式下，初期雨水和事故污染雨水的匯水范圍均為全廠區(qū)域。獨(dú)立系統(tǒng)形式下，初期雨水的匯水范圍為各生產(chǎn)裝置區(qū)域之和，事故污染雨水的匯水范圍為發(fā)生事故的裝置區(qū)域，其他裝置區(qū)域可通過圍堰或防火堤將發(fā)生事故時(shí)的雨水截留在各自裝置區(qū)域內(nèi)。半獨(dú)立系統(tǒng)形式下，初期雨水的匯水范圍為各生產(chǎn)裝置區(qū)域之和，事故污染雨水的匯水范圍均為全廠區(qū)域扣除未發(fā)生事故的裝置區(qū)域。合用系統(tǒng)的初期雨水和事故污染雨水收集范圍較大，獨(dú)立系統(tǒng)的收集范圍較小。從投資和管理考慮，化工企業(yè)多采用半獨(dú)立形式的雨污水收集系統(tǒng)。

根據(jù)廠區(qū)雨污水收集形式，界定初期雨水和事故污染雨水的收集范圍，再根據(jù)公式(1)～(3)計(jì)算雨污水量。

4 結(jié)語

化工廠區(qū)初期雨水和事故污染雨水的大小主要由其匯水區(qū)域決定的，雨污水收集形式不同，其匯水區(qū)域范圍也不同。本文對(duì)典型的雨污水收集系統(tǒng)的初期雨水和事故污染雨水的計(jì)算方法進(jìn)行了討論，在對(duì)某個(gè)化工廠區(qū)進(jìn)行具體計(jì)算時(shí)，應(yīng)在明確其雨污水收集形式的基礎(chǔ)上，分析可能進(jìn)入收集系統(tǒng)內(nèi)的雨污水的匯水范圍，結(jié)合所在地區(qū)降雨強(qiáng)度等參數(shù)，計(jì)算雨污水量，合理設(shè)計(jì)雨水監(jiān)控池和應(yīng)急事故水池容積。