楊一夫

(廈門市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 福建廈門361000)

引 言

城市初期雨水溶解了大量酸性氣體、汽車尾氣、工廠廢氣等污染性氣體，降落地面后又由于沖刷瀝青油氈屋面、瀝青混凝土道路、雨污渠道中存積的污水、污泥及垃圾等，使得雨水中含有大量的有機(jī)物、病原體、重金屬、油脂、懸浮固體等污染物質(zhì)。因此初期雨水的污染程度較高，通常超過了普通的城市污水的污染程度。

廈門市海滄區(qū)目前尚沒有完善的初期雨水收集處理設(shè)施，導(dǎo)致初期雨水直接排入河道或者自然水體，對水體造成非常嚴(yán)重的污染，有必要對初期雨水造成的污染進(jìn)行控制。

此舉不僅可以最大程度上削減污染負(fù)荷;而且可以減小城市徑流量，延滯匯流時(shí)間，減輕城市排洪設(shè)施的壓力，減少防洪投資和洪災(zāi)損失;若綜合考慮雨水資源化利用，還可以有效節(jié)約供水資源，減緩水資源緊缺問題。

本文基于廈門市海滄區(qū)初期雨水治理現(xiàn)狀，結(jié)合目前國內(nèi)外已實(shí)施或正在設(shè)計(jì)的先進(jìn)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)做一些歸納和總結(jié)，針對初期雨水的收集與處理提出合理化建議，以確保規(guī)劃區(qū)建立生態(tài)、和諧的水體環(huán)境。

1 海滄區(qū)初期雨水的特性

城市初期雨水的特性因區(qū)域差別而不同，其污染的河流水質(zhì)也不盡相同，這主要與區(qū)域人口分布情況、產(chǎn)業(yè)布局、截污水平以及城市發(fā)展水平息息相關(guān)［1］，比如廈門市島內(nèi)、島外初期雨水的性質(zhì)就有很大的差別，海滄區(qū)(島外)以蔡尖尾山為界南北兩個(gè)片區(qū)初期雨水的性質(zhì)也有很大的差別。

海滄區(qū)北片區(qū)村莊眾多，除此還有早期開發(fā)的工業(yè)區(qū);南片區(qū)多為居住小區(qū)及商業(yè)配套，還有港口、碼頭、倉儲用地等。用地性質(zhì)的不同、綠化率衛(wèi)生條件的不同等因素造成初期雨水水質(zhì)差別很大。根據(jù)海滄區(qū)相關(guān)部門的數(shù)據(jù)資料分析，海滄區(qū)初期雨水COD、SS、TN、TP濃度分別為388.5、285.4、42.3、4.5mg/L［2］。而海滄污水處理廠(規(guī)劃總規(guī)模45萬m3/d，現(xiàn)狀規(guī)模10萬m3/d)的實(shí)測進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)COD、SS、TN、TP濃度分別為348.6、241.7、46.2、4.1mg/L，從以上數(shù)據(jù)對比可以看出，初期雨水的污染指標(biāo)較高，甚至高于海滄污水處理廠的進(jìn)廠水質(zhì)指標(biāo)。

2 初期雨水污染控制規(guī)劃

2.1 國內(nèi)外初期雨水的主要處理方法

結(jié)合國內(nèi)外工程實(shí)例，治理初期雨水應(yīng)從以下三個(gè)方面著手:

(1)源頭減量，就地處理。通過改變地面徑流條件，增加降雨向地下的滲透，減少地面徑流量。

(2)收集調(diào)蓄處理。通過建設(shè)雨水調(diào)蓄設(shè)施和利用管道系統(tǒng)自身的調(diào)蓄容量，將雨水進(jìn)行收集，待雨季過后進(jìn)入污水處理廠處理。

(3)加強(qiáng)維護(hù)管理。初期雨水處理設(shè)施的維護(hù)具有特殊性，加強(qiáng)對初期雨水處理設(shè)施的維護(hù)管理，是上述設(shè)施發(fā)揮效果的重要保證。

2.2 海滄區(qū)初期雨水處理方法適用性分析

初期雨水污染控制方式很多，可以通過規(guī)劃和工程增加區(qū)內(nèi)可入滲綠地面積，配合停車場、球場、小區(qū)綠地建設(shè)、河道整治岸邊綠化及其配套雨水口實(shí)施地面徑流削減措施，可減少規(guī)劃新區(qū)平均徑流系數(shù)。也可考慮結(jié)合城市改造和新區(qū)建設(shè)，適當(dāng)減少硬化路面面積，加強(qiáng)綠化，通過選用透水地磚或花格地磚間種草皮的鋪裝方式，或在屋頂植草等方式增加入滲量，減少徑流量從而減少排入水體的污染物量，均可實(shí)現(xiàn)源頭減量。還可以通過建設(shè)雨水調(diào)蓄設(shè)施和利用管道系統(tǒng)自身的調(diào)蓄容量，將雨水進(jìn)行收集，暫時(shí)儲存設(shè)施，之后逐步排入水體、雨水管道，未降雨期間一部分補(bǔ)充水景或用作市政用水，多余部分排放。

根據(jù)海滄區(qū)的城市建設(shè)現(xiàn)狀、規(guī)劃等實(shí)際情況，建議規(guī)劃區(qū)初期雨水結(jié)合各種用地類型按以下三種方式進(jìn)行收集處理:

(1)生態(tài)工程措施

對有土地空間有限、匯水面積小、適合結(jié)合景觀設(shè)置生態(tài)工程措施的范圍，可采用分散措施收集處理，例如植物吸收、人工濕地見(圖1，2)。海滄區(qū)的河流與湖泊兩側(cè)都預(yù)留了至少10m的綠化帶，可結(jié)合該綠化帶同步實(shí)施。

圖1 初雨分散處理－生物滯留槽措施(BMPS)布置圖

圖2 廈門五緣灣濕地現(xiàn)狀圖

(2)調(diào)蓄設(shè)施

調(diào)蓄設(shè)施見(圖3、4)主要用于在暴雨期間收集部分初期雨水，當(dāng)暴雨停止后，該部分雨水再輸送至排水管網(wǎng)、泵站或者污水處理廠。概括而言，合流制排水系統(tǒng)調(diào)蓄池的主要作用是截流初期雨水、提高合流制系統(tǒng)的截流倍數(shù)，使調(diào)蓄之后的管道和泵站可以采用較小的設(shè)計(jì)流量，起到降低泵站工作負(fù)荷、減少工程費(fèi)用和保護(hù)受納水體的作用。

圖3 雨水調(diào)蓄系統(tǒng)示意圖

海滄區(qū)很多現(xiàn)狀污水泵站用地緊張，而且高強(qiáng)度降雨往往在短時(shí)間內(nèi)下完，將全部污水泵站進(jìn)行擴(kuò)建投資大但不一定會(huì)取得好效果，容易造成長時(shí)間的設(shè)備閑置和人員浪費(fèi)。采用調(diào)蓄池將截流的合流污水進(jìn)行調(diào)蓄，待雨后再排入污水處理廠，不僅可以緩解沖擊負(fù)荷、保證污水處理廠的處理效果，又能提高截流量、減少合流污水排放對水體的污染，同時(shí)還可以減小截流管道的管徑。

圖4 調(diào)蓄設(shè)施工作原理圖

3 初期雨水污染控制規(guī)劃

3.1 調(diào)蓄設(shè)施規(guī)劃

本文重點(diǎn)闡述海滄區(qū)調(diào)蓄設(shè)施的布局規(guī)劃。

為實(shí)現(xiàn)對初期雨水的截留，本次規(guī)劃主要參考《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50014－2006)(2014年版)規(guī)定，用于合流制排水系統(tǒng)的徑流污染控制時(shí)，雨水調(diào)蓄池的有效容積計(jì)算方式:

式中V—調(diào)蓄池有效容積(m3)

ti—調(diào)蓄池進(jìn)水時(shí)間(h)，宜采用0.5～1.0h;

n—調(diào)蓄池運(yùn)行期間的截流倍數(shù);

n0—系統(tǒng)原截流倍數(shù);

Qdr—截流井以前的旱流污水量(m3/min);

β—調(diào)蓄池容積計(jì)算安全系數(shù)，可取1.1～1.5。

本次規(guī)劃n根據(jù)現(xiàn)狀截污工程明確的截流倍數(shù)和提升泵站的配置情況而定，n0根據(jù)現(xiàn)狀管道實(shí)際容量選取。

用于分流制排水系統(tǒng)的徑流污染控制時(shí)，雨水調(diào)蓄池的有效容積計(jì)算方式:

V=10DFΨβ

式中V—調(diào)蓄池有效容積(m3)

D—調(diào)蓄量(mm)，按降雨量計(jì)，可取4～8mm;

F—收集面積(hm2);

Ψ—徑流系數(shù);

β—調(diào)蓄池容積計(jì)算安全系數(shù)，可取1.1～1.5。

本次規(guī)劃D參考國內(nèi)外城市雨水調(diào)蓄池的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合海滄區(qū)的現(xiàn)狀情況取4mm。

結(jié)合海滄區(qū)污水泵站的規(guī)模、用地等情況，規(guī)劃設(shè)置如下幾個(gè)調(diào)蓄池，具體如(表1)所示:

表1 海滄區(qū)調(diào)蓄池一覽表

3.2 污水提升泵站規(guī)劃

海滄區(qū)規(guī)劃共有17座污水泵站，其中現(xiàn)狀污水泵站有11座，規(guī)劃污水泵站有6座，各泵站壓力污水經(jīng)一次或多次提升后接入海滄污水處理廠，各個(gè)泵站的具體走向見(圖5):

圖5 海滄區(qū)污水泵站走向示意圖

在全區(qū)的17座污水泵站中，浦頭泵站、中浦泵站、一農(nóng)泵站、生物醫(yī)藥泵站、排頭泵站、吳冠泵站經(jīng)復(fù)核，其規(guī)模滿足其負(fù)責(zé)的相應(yīng)片區(qū)的截流污水總量，故保持原規(guī)劃規(guī)模不變;柯達(dá)泵站、新陽泵站、濱湖泵站、囷瑤泵站、東港區(qū)泵站由于用地限制等原因，保持原規(guī)劃規(guī)模不變，但配套設(shè)置調(diào)蓄設(shè)施;湯岸泵站、新美泵站、夏新泵站、西港區(qū)泵站經(jīng)規(guī)劃占地面積核實(shí)，具備擴(kuò)建可能，故調(diào)整相應(yīng)的規(guī)劃規(guī)模。各泵站調(diào)整情況見(表2):

表2 海滄區(qū)污水泵站一覽表

3.3 污水管網(wǎng)規(guī)劃

如上文所述，由于一些污水泵站規(guī)模的調(diào)整，勢必會(huì)引起上、下游管道尺寸的改變，下面我們將現(xiàn)狀及規(guī)劃的污水管道進(jìn)行校核。污水管網(wǎng)調(diào)整情況見(表3):

表3 污水管網(wǎng)調(diào)整一覽表

3.4 污水截流工程對污水處理廠運(yùn)行的影響

由于降雨的時(shí)間性，初期雨水會(huì)對污水處理廠造成水量和水質(zhì)方面的沖擊負(fù)荷，影響污水處理廠的生物處理系統(tǒng)運(yùn)行，造成污水廠出水不能達(dá)標(biāo)。若納入污水處理廠的初期雨水量過大，將使污水處理廠的規(guī)模增大，對其工程占地、投資、運(yùn)行成本及管網(wǎng)、泵站等市政設(shè)施造成很大影響。

故本次規(guī)劃設(shè)置調(diào)蓄設(shè)施，降雨期間節(jié)流污水暫時(shí)儲存在調(diào)蓄池內(nèi)，之后輸送至城市污水處理廠進(jìn)行處理。維持原規(guī)劃的污水處理廠規(guī)模不變，同時(shí)適當(dāng)增大各構(gòu)筑物池容、優(yōu)化處理工藝，使污水處理廠具備接納截流污水進(jìn)行處理的能力，提高接納截流污水后的處理效果。

4 結(jié)語

隨著人們對城市水環(huán)境狀況重視程度的提高，人們對城市初期雨水的污染控制也逐漸重視，本文對廈門市海滄區(qū)初期雨水產(chǎn)生的特性、國內(nèi)外初雨治理方法做了一些粗淺的歸納和分析，通過方案比選，確定了保留村莊截流進(jìn)污水處理廠、分散處理、集中處理的規(guī)劃思路，希望為城市初期雨水污染控制的規(guī)劃設(shè)計(jì)有所幫助和借鑒。

［1］洪忠.城市初期雨水收集與處理方案研究［J］.中國農(nóng)村水利水電，2010，(6):41—43.

［2］芮道強(qiáng).淺談城市初期雨水截流［J］.江西建材，2014，(13):125—126.

［3］中國城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院廈門分院.廈門市海滄區(qū)市政工程專項(xiàng)規(guī)劃修編(非公開出版物)［Z］.

［4］廈門市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，中國城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院廈門分院.廈門市防洪排澇專項(xiàng)規(guī)劃(非公開出版物)［Z］.