初期雨水的收集与处理问题探讨

李学金，王冲，史铁锤

(浙江省天正设计工程有限公司，杭州　310012)



初期雨水的收集与处理问题探讨

李学金，王冲，史铁锤

(浙江省天正设计工程有限公司，杭州310012)

摘要：初期雨水直接排放会对水环境造成污染，对初期雨水的收集与处理是环评中的一项重要内容，是企业污染防治措施的重要组成部分。从初期雨水的收集对象、收集池容积、收集与分流方式、收集池设置及废水处理等方面，深入剖析了环评、项目建设及运行中初期雨水收集与处理存在的主要问题，并进行了详细的探讨，提出了企业应根据项目的自身特点，确定初期雨水收集池容积和位置、收集与分流方式以及污水处理规模，从而使初期雨水满足达标排放要求，减轻对水环境的污染。

关键词：初期雨水；收集；处理

初期雨水，顾名思义是降雨初期的雨水，通常把降雨前5 min、10 min、15 min或20 min定义为初期雨水，最常见的是15 min，但均没有给出依据或权威出处。由于溶解厂区上方空气中的污染物，冲刷厂区屋面、地面、露天装置等，初期雨水中含有大量的污染物，水质一般会超过受纳水体的允许排放标准，有时甚至会超过市政污水处理厂的纳管标准。因此，初期雨水直接排放会对水环境造成污染，必须进行有效控制，减轻对环境的污染。随着人们环保意识的加强，以及环境污染形势的加剧，对初期雨水的研究逐步引起了相关学者的关注。Kim等[1]分别对工业区、城市中心区、农村3个不同功能区的初期雨水进行了连续2年的监测研究；Chong、周秀秀等[2- 3]对工业区初期雨水的污染特征进行了研究；陈中涛、刘明清等[4- 7]对工业企业初期雨水的收集、分流方式进行了研究。研究结果表明：工业区初期雨水的污染程度与园区企业类型、生产技术水平及降雨历时密切相关，统一收集和独立收集各有利弊，应根据企业特点确定初期雨水的收集方式。

初期雨水的收集与处理是环评中的一项重要内容，是企业污染防治措施的重要组成部分，也是保护水体环境的一项重要措施。但是，由于缺少相应的标准规范，在环评、项目建设及运行过程中，在初期雨水收集与处理方面还存在着诸多问题。本文根据多年的实践经验，深入剖析了环评、项目建设及运行中初期雨水收集与处理存在的主要问题，并对相关问题进行了详细的探讨，提出了应根据项目的自身特点，选择合理的初期雨水收集与处理方式的结论和建议，为完善初期雨水收集与处理，减轻初期雨水对环境的污染提供相应的参考。

1初期雨水的控制要求

一般情况下，工业企业厂区的初期雨水要求通过分流排入到初期雨水收集池，再用泵逐步打到污水处理站与生产废水一起处理达标后排放。雨水排放口水质一般要求达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)一级标准，有些地方可能要求更为严格，如《关于印发浙江省印染造纸制革化工等行业整治提升方案的通知》(浙环发〔2012〕60号)要求雨水(清下水)CODCr浓度不得高于50 mg/L或不高于进水浓度20 mg/L。雨水排放口一般要求设置切换阀门，污染严重的印染、造纸、制革、化工等企业雨水排放口要求安装在线监测设施，并与环保部门联网。

2存在的主要问题

通过对大量环评报告中相关内容的收集、归纳，并对工业企业初期雨水收集与处理的实际情况进行调查研究，总结出在初期雨水收集与处理方面存在的主要问题如下：(1)对象不明确；(2)收集池容积的确定方法不统一；(3)收集与分流方式不确定；(4)收集池设置不合理；(5)后续废水处理不规范。

3主要问题探讨

3.1对象不明确

对象不明确主要是指要求进行初期雨水收集与处理的企业类型不明确，即：没有相关要求说明哪些企业需要进行收集与处理，哪些企业不需要。目前，仅《石油化工污水处理设计规范》(GB 50747—2012)和《化学工业污水处理与回用设计规范》(GB 50684—2011)中要求对初期雨水进行收集与处理，其他行业暂时还没有相关国家标准规范要求。这就造成了环评内容混乱，专家意见各异，可能出现同一类企业在不同地区的要求不同，甚至在同一地区，由于环评单位、专家的理解不同而出现不同的要求，比如在机械加工(含涂装)、金属熔铸等行业中的分歧最为常见。这可能会引起公众对环评质量的质疑，影响环评公信力，对企业来说也不公平。因此，希望相关管理部门出台相应文件，明确需要初期雨水收集与处理的企业类型或情况。在这一点上，浙江省诸暨市走在了全国前列，在2015年发布的《诸暨市企业水环境整治要求》中明确了应设置初期雨水收集池的企业类型及情况。

3.2收集池容积的确定方法不统一

初期雨水收集池是初期雨水收集与处理系统中最主要的构筑物，收集池容积的大小关系到雨水排放口能否达标排放、污水站处理规模及环保投资等。收集池容积过小，控制初期雨水污染的效果不明显，雨水排放口难以达标排放，收集池容积过大，则会增大控制设施的规模和工程投资。初期雨水收集池容积的计算常用的方法有两种：一是当地暴雨强度公式法；二是采用一定的降雨深度与污染区域面积的乘积。

3.2.1当地暴雨强度公式法

该方法是环评中最常用的方法，但重现期、降雨历时等参数的选择对计算结果影响较大，比如以杭州为例，按污染区域面积为20 000 m2进行计算，计算结果见表1。由表可知，重现期分别为1年、2年，降雨时间分别为10 min、15 min、20 min时，计算初期雨水收集池最大约530 m3，最小约274 m3，最大约为最小的1.9倍。

表1　暴雨强度公式法计算收集池容积

3.2.2采用一定的降雨深度与污染区面积的乘积

该方法比较简单，主要是确定降雨深度和污染区域面积，在环评中的应用也越来越多。《石油化工污水处理设计规范》(GB 50747—2012)第3.1.1条规定“降雨深度为15～30 mm”，《化学工业污水处理与回用设计规范》(GB 50684—2011)第3.0.2条规定“降雨深度为10～30 mm”。Chang等[8]以台湾Guan-Tian和Yong-Kong 两个工业区作为研究对象，结果表明，初期降雨深度6～8 mm时可去除60% 以上的非点源污染负荷；当污染物负荷削减80%时，两个工业区对应的初期降雨深度分别为7 mm和12 mm。

该方法在环评中应用时，降雨深度选择最低要求10 mm或15 mm的情况占多数。根据对浙江某工业园区化工企业雨水排放口监测数据跟踪调查，雨水排放口污染物浓度与降雨强度、企业设备管理水平(跑冒滴漏量情况)、地面结构、收集及分流方式、污染物性质(如黏度、水溶性等)等有关，对于一般企业，初期雨水降雨深度按照10 mm收集、分流后，正常情况下，雨水排放口基本可以做到达标排放。但对于被黏度大的重油、油漆、颜料、染料等不宜被雨水冲刷的物质，在收集、分流10 mm初期雨水后，雨水(清下水)排放口仍存在超标现象，收集延长到15 mm后，基本可以做到达标排放。

3.2.3污染区域面积

以上计算初期雨水收集池容积的两种方法均与污染区域面积有关，污染区域面积直接影响计算的初期雨水收集池容积大小。但目前环评中，污染区域面积的确定很混乱，主要有以下几种情况：(1)厂区面积，(2)生产区面积，(3)生产区中的装置区及储罐区面积，(4)厂区或生产区扣除绿化面积，(5)厂区或生产区扣除建筑占地面积(屋面)等。

在环评中，应结合厂区总平面布置图、雨水收集及分流方式等因素综合考虑，合理确定污染区域面积。如厂区面积较大，生活区和生产区明显区分，污染区域面积可只考虑生产区，否则应全厂考虑；由于绿化用地地面径流系数较小(约0.15)，可不考虑；由于初期雨水溶解厂区上方空气中的污染物，厂房等屋面也应该作为污染区域面积，特别是对于排放颗粒较大、易沉降的污染物，屋面也会积累较多污染物；另外对于雨水采用统一收集、末端分流方式的情况，屋面雨水与地面雨水是混合的，因此这种情况也必须考虑屋面初期雨水。

3.3收集与分流方式不确定

3.3.1收集与分流方式

初期雨水收集方式一般分为统一收集、独立收集两种方式。统一收集是全厂设置1个初期雨水收集池，适用于厂区面积较小，或装置区、储罐区等污染区域较集中的情况。优点是方便运行管理；缺点是初期雨水收集管线较长，埋地较深，管网建设投资大，收集池的位置受到限制，并且不同区域的初期雨水径流时间不同，导致远端污染区的初期雨水还未达到收集池，就被近端的污染区后期清净雨水填满，起不到分流作用。独立收集是在每个污染区域附近单独设置1个初期雨水收集池，适用于厂区面积较大，装置区、储罐区等污染区域较分散的情况。优点是初期雨水收集管线较短，管网建设投资小，收集池的位置灵活，分流效果明显；缺点是收集池多，运行管理复杂。收集方式示意图见图1和图2。

图1　统一收集示意图Fig.1　The uniform collected sketch map

图2　独立收集示意图Fig.2　The independent collected sketch map

初期雨水分流一般分为末端分流和源头分流两种方式。末端分流是在全厂雨水排放口处设置初期雨水收集池和切换阀门，通过末端阀门切换实现分流，适用于厂区面积较小，大部分装置设备位于室内的情况，一般与统一收集方式配套使用。优点是方便运行管理；缺点是初期雨水与洁净雨水为一路管线，后期洁净雨水容易受到污染。源头分流是在污染区域进行清污分流，设置初期雨水和洁净雨水两路管线，在源头设置切换阀门，通过阀门切换实现初期雨水分流，统一收集、独立收集方式都适合采用源头分流。优点是进入收集系统的雨水量少，可将污染控制在一定区域内；缺点是管路及附属设施多，管理操作复杂。

对于初期雨水的收集与分流方式，目前大部分环评中只是简单地描述为“雨污分流”，缺少收集与分流方式相关内容。根据目前环境管理要求，应该明确初期雨水收集与分流方式，确定初期雨水池及切换阀门位置，并附厂区雨污分流管网图。

3.3.2分流控制方式

分流控制是通过阀门切换将初期雨水排入收集池，后期洁净雨水排入雨水管，控制方式主要有时间控制(自动或人工)和液位控制。时间控制是通过控制阀门的开启时间，将前10 min或15 min内的降雨收集于初期雨水收集池，但由于降雨时间的不确定性，不管是采用自动控制还是人工控制，在实际操作中都存在一定困难，加上操作人员的不重视，很多时候达不到分流的目的。液位控制是在收集池前设置分流井，将收集池的液位标高与切换阀门开启连锁，通过设定的液位控制阀门开启或关闭，实现初期污染雨水与后期洁净雨水自然分流。液位控制不需人工控制，操作方便，越来越多的企业采用该方法。

3.4收集池设置不合理

一般情况下，初期雨水收集池应设置在厂区位置标高较低处，初期雨水通过重力流排入收集池，收集池宜单独设置，不宜与事故应急池混用。目前很多环评中并没有确定初期雨水收集池的位置，而在项目的设计过程中， 建设单位和设计单位往往对初期雨水的收集工作重视不够，特别是在土地比较紧张的情况下，可能导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，而降雨具有不确定性，雨水瞬时流量较大，在实际操作中很难控制。

另外，环评中经常出现事故应急池兼做初期雨水收集池的情况。事故应急池是企业发生化学品泄漏、火灾、爆炸等事故时为有效收集与处理泄漏的物料和消防废水而设计的。事故应急池平时闲置不用，发生事故时才使用，而初期雨水收集池属常规污染防治设施，会经常使用。如果在设计时考虑到事故状态下全厂初期雨水可能进入事故应急池，事故应急池兼做初期雨水收集池也是允许的，但为了方便管理，建议将初期雨水收集池单独设置和单独管理。

3.5后续废水处理不规范

初期雨水收集后应对其进行检测，符合排放标准时可以直接排放，不符合排放标准时应进行处理达标后排放，一般是将初期雨水用泵逐步提升到污水处理站调节池与生产废水一起处理达标后排放。《石油化工污水处理设计规范》(GB 50747—2012)第3.1.1条规定，“初期雨水可按48～96 h折算成连续流量确定污水处理设施的设计规模”；《化学工业污水处理与回用设计规范》(GB 50684—2011)第3.0.2条规定，“初期雨水收集池排空时间宜小于120 h(5 d)”。因此，初期雨水应在5 d内处理完毕，污水处理站处理规模应考虑初期雨水量。而这一点，在很多环评和设计中都被忽略了，一般环评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内处理完来考虑污水站的设计规模，导致降雨时污水处理站处理负荷过大，不能正常运行。

4结语与建议

(1)在环评、设计及建设过程中，应充分重视初期雨水收集与处理，根据项目特点，确定初期雨水收集池容积和位置、收集与分流方式及污水处理规模。

(2)相关管理部门应出台相应文件，明确需要进行初期雨水收集与处理的企业类型或情况，避免要求不统一或不明确。

(3)建议根据规范要求，采用一定的降雨深度与污染区面积的乘积确定收集池容积，并用当地暴雨强度公式法进行核算，确定合理的容积。结合项目特点、厂区总平面布置图等因素综合考虑，确定污染区域面积、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，建议初期雨水分流控制方式采用液位控制。

(5)根据规范要求，按照初期雨水收集池5 d内排空考虑，合理确定污水处理站处理规模。

参考文献(References)：

[1]Kim S W, Park J S, Kim D,etal. Run of characteristics of non-point pollutants caused by different land uses and a spatial overlay analysis with spatial distribution of industrial cluster: a case studyof the Lake Sihwa watershed[J]. Environmental Earth Sciences, 2014, 71(1): 483- 496.

[2]Chong N M, Chen Y C, Hsieh C N. Assessment of the quality of storm water from all industrial park in central Taiwan[J]. Environmental Monitoring and Assessment, 2012, 184(4): 1801- 1811.

[3]周秀秀, 黎京士, 卢萃云, 等. 工业区初期雨水污染控制[J]. 工业用水与废水. 2015, 46(1): 1- 5.

[4]陈中涛, 郭宏山, 回军, 等. 炼油企业初期雨水收集和处理[J]. 油气田环境保护, 2011, 21(6): 25- 26.

[5]刘明清. 化工企业初期雨水污染防治[J]. 新疆环境保护, 2012, 34(4): 25- 27.

[6]崔海云. 论初期污染雨水、后期清净雨水自然分流切换设计[J]. 给水排水, 1997, 23(8): 30- 31.

[7]陆荣海. 工业企业初期雨水收集和处理探讨[J]. 给水排水, 2008, 34(z2): 262- 264.

[8]Chang C H, Wen C G, Lee C S. Use of intercepted run of depth for storm water run of management in industrial parks in Taiwan[J]. Water Resources Management, 2008, 22(11): 1609- 1623.

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

作者简介：李学金(1980—)，男，山东曹县人，工程师，硕士，主要从事环境咨询研究，E-mail：li-xj@zpcdi.com

DOI:10.14068/j.ceia.2016.02.022

中图分类号：X703

文献标识码：A

文章编号：2095-6444(2016)02-0091-04