初期雨水处理措施在排水管网规划中的运用.doc

初期雨水处理措施在排水管网规划中的运用容义平（ 深圳市新城市规划建筑设计有限公司，广东 深圳 518172 ） 摘要：结合深圳市进行的排水管网规划编制，介绍了城市排水管网规划中对初期雨收集处理的常用方法和具体措施，对初期雨水池的设置、选型、容积计算、竖向设计等进行了探讨。 关键词：面源污染 初期雨水 雨水池1、初期雨水收集处理的必要性在环境保护日益受到重视的今天，在点源污染被逐步得到消除之后，河道的主要污染源就是面源污染。据国外一些环境科学家研究，河流中的污染负荷约有50%来源于非点源污染。而我国的一项研究也证明，经济较为发达的上海市与浙江省的工业污染负荷相加起来，也只占杭州湾污染负荷的10%，另90%的污染负荷来源于农业污染和面源污染，其中畜禽饲养污染负荷就占到了35%，大大超过工业污染负荷。随着近年来对城市工业污染源防治力度的加大，工业企业污染达标率逐步提高，面源污染已成为污染防治的瓶颈，防治问题应尽快提上议事日程。对于一般城市，环境水体的面源主要由生活垃圾、工业固废物、农田污染组成。面源污染的主要途径就是初期雨水，其它的面源也大部分都是通过雨水地表径流的方式进入河道水体的。随着城市大气污染及地面污染的严重，雨水径流污染愈加严重，尤其是污染物较多的初期雨水。据调查，某些地区的初期雨水的污染物指标最高值已远远高于典型城市生活污水。北京市曾经对道路地面径流雨水污染情况进行过测试，与污水综合排放标准（GB8978-96）及地面水环境质量标准（GB3838-2002）相比，SS、BOD5和COD指标的最高值均超出许多。可见，初期雨水携带的污染负荷相当高且难于控制，已经严重超出直接排放水体的标准。因此，对于城市初期雨水进行收集处理是十分必要的。2、初期雨水的处理方法长期以来，传统的雨水处置方法是“疏、导、泄”，视雨水为猛兽，越早、越快、越彻底的排除就越好。在城市发展建设过程中，大量的将原有河道、自然土沟（渠）裁弯取直，改为硬化渠道或排水管道，加之大面积的不透水地表增加，使城市地区的雨水径流系数增大，原有起调蓄作用的水塘、田地及低洼地被填，城市附近河道的峰值流量增大，峰值到达的时间缩短。现实证明，这些雨水旧有的排放方式影响到了区域水循环和平衡的破坏，导致洪涝灾害的增加，造成河流“侵蚀堆积”过程的变化、地下水位下降、河道枯季径流量减少以及水体生态环境的退化。目前，对雨水的就地处置正在成为一种新的处置雨水的方法。在国外，一些城市雨水滞流项目和计划已被广泛实施。雨水就地处置的基本指导思想是就地渗蓄，减少地表径流。措施有增加城市透水地表面积，设置初期雨水处理池、恢复植被及修建蓄水盆地、池塘、洼地等人工湿地。对于新开发项目，制定相应的控制措施，如径流的零净增长，保持地下水的回渗率，控制水土流失等。国内外的研究及工程实践表明，在城市排水管网规划和建设中，在一些主要的雨水排放口或支流口建造一定规模的初期雨水池，将已被面源污染的初期雨水在雨水池内作处理后排放，或是通过截流管或污水管送到污水处理厂进行处理，从而控制支流口上游所有的点源、面源污染源，是一项可行的治理措施。深圳市于2007年底编制完成的全市各流域排水管网规划中，大量采用了在排水管网中增加对初期雨水的截流和处理措施，包括近期对合流管渠的截污、远期对分流制雨水管渠的截流以及初期雨水池的设置等等。3、考虑初期雨水处理的排水体制选择深圳市是新建城市，排水工程规划与建设采用完全分流制，城市建设采用成片规划、成片开发，排水工程建设投资巨大和充裕，十分有利于分流制管网系统的形成，可以认为是全国实施分流制较为超前和完整的城市之一；城市污水处理厂建设规模和处理率也属国内较高水平之一；但实际排水、治污效果却不尽人意。究其原因，一是城市排水管理的滞后，实际中雨、污混接现象仍是十分突出，要实现雨、污排放的各行其道，任务十分艰巨，难以在短时间内完成；二是部分污水干管系统和污水处理厂的建设运行由于工程量大，实施难度高，未能起到截污治污的有效作用；三是大量面源污染随雨水径流排入水体造成污染。事实说明，完全依靠实施分流制排水系统，并不能完全有效地解决城市排入水体污杂物的收集和处理问题，受纳水体水环境质量仍得不到大的改善。城市排水体制的建设，关键是提高排水系统对污染物收集率和去除率，使排水系统对环境的影响降到最小。从远期来看，合流制不利于水污染的控制，随着城市与工业的发展，河流受到污水溢流的污染会更加严重，因此深圳市排水系统建设的最终目标仍然要是分流制排水，并且在分流制排水的的基础上还要有更高的要求，要有利于实现排入水体污染物的最小化，要有利于水的科学循环。深圳排水管网规划中提出深圳市排水系建设的远期目标是实现处理初期雨水的完善分流制，如图1和图2所示。图1 完善的分流制排水系统（一）图2 完善的分流制排水系统（二）近期由于有大量的合流制管渠和已建的截污系统存在，加上雨污混接现象难以短期内纠正，排水系统建设的重点是完善对各排污口的截污。已形成分流制排水的雨水管渠，由于要考虑初期雨水的处理，旱季时有污水的误接入或漏入，也需要对雨水管渠进行截流。近期对分流制雨水管渠的截污可与合流污水截污干管、分流制污水干管合用一个干管系统，即形成截污初期雨水的混流制排水系统，如图3所示。有条什的地区，可单独建设收集初期雨水的雨水截流管和初期雨水池，逐步建成完善的分流制排水系统。图3 截流初期雨水的混流制排水系统4、初期雨水池设置国外对于初期雨水的处理是视地面径流污染而定的，对于面源污染控制较好的区域，面源污染以无机物和难以溶解的有机物为主，可不处理，直接排放；对于面源污染严重或有误接污水的雨水系统，多采用调蓄池、溢流池和澄清池进行处理，或收集进污水厂。尽管合流污水通过截流井溢流出的混合污水存在对水体的污染，但对截污系统的溢流合流污水再作收集处理的设施数量多而分散，且远离污水处理厂，日常运行费用高，维护、管理均存在诸多不便。对于合流污水对水体污染的控制，应从加强城市排水管网改造，实行分流制排水方面着手，为城市污水集中处理创造条件。深圳市排水管网中规划中，对合流污水截流的溢流排出口不考虑设置初期雨水池。初期雨水池有选择性地设置在分流制雨水系统的一些主要排放口。初期雨水截流管和雨水池设置增加了雨水排出口附近管线综合的难度（当有污水干管时更为复杂）。雨水池设置时还应尽量做到将雨水池里的雨水重力自排，或是能将大部分雨水自流排出，剩下少量的沉处理后的含污染物浓度较高污水和污泥提升至污水管网或运输至集处再作处理。随着城市改造和道路网建设，将原有合流支管、干管逐步改造为分流制雨、污水管道，但截流井仍然可以保留一段时间，将改造后雨水管渠内的初期雨水截流进入截污主干管（应配套设置限流设施，防止初期雨水之后的雨水进入污水系统）。待这些雨水管渠排出口设置了初期雨水池后，再将截流井与分流制雨水管渠分离，远期截流主干管就成为纯污水主干管。初期雨水池的设置，一方面要考虑与雨水排放口和水体的距离，便于雨水的收集和排放；另一方面，从平面和竖向上综合考虑，尽量减少占地，并与道路绿化带、公园、绿地、人工湿地系统综合建设，不仅可就地处理初期雨水，还可营造城市良好的生态景观环境。5、初期雨水池池型从雨水池对初期雨水的处置方式来看，可以分为两种：一种是对初期雨水不作处理，另一种是对初期雨水处理后再排放。第一种雨水池对收集来的初期雨水只作临时储存，待污水干管内流量变小时，再将雨水池内的雨水全部转输至污水干管，比如雨水储蓄池和调蓄池，可以起到降低下游排水管网水力负荷的作用。初期雨水在雨水池内短暂沉淀作用后，污染物浓度就能有较大幅度的降低，所以有的雨水池的初期雨水是储存后再排入雨水管渠，或直接排入水体。第二种雨水池是要对收集来的初期雨水作处理，达到附近水体对污水排入的水质标准后直接排入水体，雨水池内剩余的含污染物浓度较高的污水和污泥通过污水干管输送至污水处理厂集中处理，或是运输到雨水池外再作集中处理或被利用。这种有污水处理作用的雨水池常用的池型有雨水澄清池和用于对合流制排水系统溢流水进行处理的溢流池。深圳市排水管网规划中建议采用雨水澄清池对收集的初期雨水进行储存和处理。经雨水澄清池处理的初期雨水，污染物浓度一般可降除80%以上，处理后的雨水有助于雨水就近利用。6、初期雨水池容积计算既然要进行初期雨水的收集处理，初期雨水量的计算是必不可少的。但是关于初期雨水量，目前很难作较为准确的估计，涉及雨量、雨型、面源状况、地形、地貌、城市特征等等。在我国对初期雨水量还没有较为统一准确的计算方法，一般是综合设计经验，按下雨1015 min的时间来计算初期雨水量或根据汇水区域内某一降雨深度的降水量来考虑。深圳市排水管网规划中雨水池容积暂按雨水池汇水面积范围内的7mm的降水量，作为雨水池的设计容积：W =F （m3）式中：W 雨水调蓄池容积（m3），F 汇水面积（m2），初期雨水降雨厚度，取0.007m。我国应尽快开展城市面源污染的研究工作，为城市面源污染的收集和控制、调蓄设施的计算、污水处理和初雨水处理工艺流程设计提供理论依据和基础数据。7、初期雨水池竖向设计初期雨水池设置要能满足截流处雨水管渠内雨水流入，故不宜太浅；雨水储蓄或处理后，要排入水体或接入污水干管，这又要求雨水池底标高又不能太低，否则会增加雨水提升设施的投资和日常运行的管理成本。结合雨水管道一般敷设深度，初期雨水池底标高不宜低于地面2.5m，雨水池内蓄水水深不小于2m，以减少雨水池占地面积。雨水池的竖向设置，应尽量避免设置雨水的提升设施，不能避免时应做到将尽可能多的雨水通过重力自流排出。7、结语我国现阶段对雨水的收集处理还没有较系统的污染负荷评价方式，对雨水的收集也未根据水质而分类处理；国内尚少有初期雨水进污水处理厂进行处理方面的资料，对初期雨水池的计算、运行管理方面的经验数据等都没有一个统一的标准。因此，学习引进国外先进的经验技术，对我国雨水收集技术的发展是相当必要的。对于深圳排水管网规划中提出的初期雨水收集和处理措施，还有待实践的进一步验证。需要指出的是，对初期雨水污染的控制应以综合整治为主。首先应降低雨水的地面径流污染，改善地区综合环境质量，加强地面道路的清扫，禁止垃圾进入雨水管道；其次，设置防止雨水进水口垃圾进入的装置和加深雨水进水口的沉砂深