西安某工业厂区雨污分流处理探讨

常 虹

（陕西建工第五建设集团有限公司，西安 710000）

1 工程概况

西安市某绿色工业厂区项目位于西安市西咸新区以西，由厂房、办公楼、宿舍楼及配套的公共附属用房组成。项目规划总用地面积70354.88m2。其中，建筑占地面积40242.65m2，道路、停车场及广场面积21892.23m2，绿地面积8220m2。本项目厂区外暂无市政雨水管道，因此设计采用雨水调蓄池对雨水进行收集储存，降雨结束后，将雨水提升排至室外低洼空地。雨水经分流井后，收集的清净雨水经处理，用于园区内绿化灌溉及道路冲洗。

2 雨水收集

2.1 屋面雨水收集

该工业园区办公楼、宿舍楼及公共附属用房屋面雨水采用重力流雨水排放方式，屋面采用金属、黏土和混凝土材料。厂房屋面采用虹吸式雨水斗收集雨水，为减少雨水进水时掺气量，加设一个整流器。

2.2 路面、停车场和广场的雨水收集

本项目中路面、停车场和广场均采用了透水混凝土、透水砖等。当降雨量较小时，雨水可直接渗入地下，降雨量较大时，地面径流汇入埋深较浅的雨水暗渠中。

2.3 绿地雨水收集

该项目采用下凹式绿地，绿地是天然的雨水集水区。降雨时地面径流直接汇入绿地，可补充植物生长所需。下凹式绿地的雨水口设置在绿地内，雨水口比绿地高5cm，比路面低5cm。降雨初期，雨水首先在绿地内下渗；当雨量增大，绿地内水位高于雨水溢流口时，多余的雨水通过溢流口进入雨水暗沟中。

2.4 初期雨水弃流

雨水径流污染属于面源污染，具有突发性和非连续性的特点[1]。雨水地表径流对地面有冲刷作用，一般初期雨水中污染物含量较高，典型初期雨水水质如表1[2]。随着降雨时间的持续，雨水中的污染物含量会逐渐减小且趋于稳定，雨水水质明显提高，因此需对初期雨水进行弃流。本项目采用雨水截留井的形式对初期雨水进行弃流。弃流后的初期雨水暂时排至厂外低洼空地，待厂区周围污水管道修通后将其排入污水管道。

表1 初期雨水水质单位：mg/L

3 水量分析计算

3.1 西安市气候条件

西安属暖温带半湿润大陆季风气候，雨量适中，四季分明。年平均气温15 ℃，年降水量500～750mm，主要集中在夏秋两季。

3.2 可收集雨水量

该园区的地形平整，高差不大，雨水可顺自然地形通过雨水暗沟流入雨水蓄水池中。项目考虑雨水全部收集，总汇水面积70354.88m2。

根据GB50400—2016 《建筑与小区雨水利用工程技术规范》[3]，查得各种性质的下垫面的雨水径流系数。根据各种性质下垫面的面积与总的汇水面积的比值确定面积百分比，如表2。

表2 雨量径流系数

结合各种地面的径流系数可确定综合径流系数（Ψ），经计算，该工业园区的综合径流系数Ψ′为0.63。

式中 Ψ为雨水径流系数；S为汇水面积；Ψ′为平均径流系数。

3.3 雨量计算

设计采用西安市暴雨强度公式：

式中 q为设计暴雨强度 [L/（s·hm2）]；t为降雨历时（min）；P为设计重现期（a）。

根据GB50400—2016 《建筑与小区雨水利用工程技术规范》[3]，雨水设计重现期取3年，降雨历时t=t1+t2，其中t1为地面积水时间，取10min，t2为管道内雨水流行时间。依据GB50014—2006《室外排水设计规范》雨量计算公式[4]，可计算出雨水设计总流量为584.91L/s。

3.4 初期雨水弃流量

根据GB50400—2016 《建筑与小区雨水利用工程技术规范》[3]，屋面雨水弃流采用2～3mm径流厚度，地面采用3～5mm径流厚度。

初期径流弃流量计算公式：

式中 Wi为设计初期径流弃流量（m3）；δ为初期径流厚度（mm）。

本项目屋面雨水弃流径流厚度取2mm，路面及广场的径流厚度按照3mm，考虑到下凹绿地本身具有截污能力，因此不再重复计算雨水弃流量。本项目初期雨水弃流量146.15m3，弃流雨水经调蓄池后排入污水管网，清净雨水进入雨水回收系统，如图1。

图1 雨水分流井

3.5 雨水调蓄池

本项目设置的雨水调蓄池主要有两方面作用：①储存雨水，经处理后用于小区绿化灌溉和道路冲洗；②错峰排放，减少洪流流量时市政管网的排水负荷。

依据GB50014—2006 《室外排水设计规范》（2016年版）[4]，用于消减排水管道洪峰流量时雨水调蓄池的有效容积计算公式：

式中 V为调蓄池有效容积（m3）；α为脱过系数，取值为调蓄池下游设计流量和上游设计流量之比；Q为调蓄池上游设计流量 （m3/min）；t为降雨历时（min）。

已知上游设计流量584.91L/s，下游蓄水池中水泵提升流量150L/s，脱过系数α为0.22，可以计算出雨水调蓄池的有效容积V为488.44m3。调蓄池满流后经溢流管排至市政管网中。

4 雨水处理系统

雨水中污染物主要以无机物为主，并含有大量泥砂[6]。雨水的可生化性较差，因此雨水处理一般采用物理或者化学的处理方法，同时便于适应季节间断运行的技术要求。本项目雨水经过雨水截留井后进入雨水处理设备的蓄水池中，采用“混凝—过滤”工艺，具体工艺流程如图2。

图2 雨水处理工艺流程

该工艺中混凝剂采用聚合氯化铝（PAC），雨水中的悬浮物质经混凝后在石英砂过滤器中过滤，最后采用次氯酸钠对水体进行消毒。消毒后的水储存在清水池中，以供园区内道路冲洗及绿化灌溉使用。

5 结语

（1）西安市某绿色工业园区内，屋面雨水、道路广场雨水及绿地雨水采用暗沟收集，经雨水截留井弃流初期雨水后，进入雨水调蓄池中，调蓄池中的部分雨水处理后作用园区内绿化灌溉及道路冲洗使用。

（2）雨水全部入池不仅可作为回用水的水源，同时在暴雨时能起到错峰排放的作用，减少了市政管网的运行压力。