上海市政工程设计研究总院集团第六设计院有限公司 安徽合肥 230031
摘要：本文以肥东县三十埠河龙塘工业聚集区初期雨水污染治理为例，针对工业聚集区初期雨水污染特点，介绍了工业聚集区初期雨水截流标准的确定、截流形式及设施、初期雨水调蓄设计等方面内容，为工业聚集区初期雨水工程设计提供技术参考。
关键词：工业聚集区；初期雨水；模型；智能截流；调蓄站
1引言
初期雨水溶解了空气中大量酸性气体、汽车尾气及工厂废气等污染性气体，降落地面后，又冲刷沥青油毡屋面、沥青混凝土路面、雨水管渠中存积的污水、污泥及垃圾等，使得初期雨水中含有大量的有机物、病原体、重金属、油脂及悬浮固体等污染物质[1]。因此，初期雨水污染较严重，尤其工业聚集区，若初期雨水对地表冲刷后直接排放，将对水体造成严重的污染。本文以龙塘工业聚集区为例，结合相关规范、实际情况因地制宜确定初期雨水收集和处理方案。
2项目背景介绍
2.1排水现状
肥东县境内的二十埠流域面积为31.38km2，为南淝河一级支流，三十埠河流域面积20.14km2，为二十埠河一级支流。龙塘工业聚集区汇水位于三十埠河中下游属三十埠河Ⅱ区及Ⅲ区，汇水面积为3.5km2。华东建材城汇水范围位于二十埠河中上游，汇水面积为1.1km2。排水体制为雨污分流制，就近排入三十埠河、二十埠河，共19个雨水排口，现状共18个雨水排口，1个规划雨水排口。
2.2城市初期雨水污染现状
根据考核要求三十埠河、二十埠河水质目标为地表水Ⅴ类水质标准，目前，店埠河水质为劣Ⅴ类，主要超标因子为氨氮和总磷。随着点源污染治理的不断完善，肥东县城旱季污水已基本得到控制，初期雨水污染日益凸显。根据初期雨水监测结果，城区排口初期雨水中氨氮浓度0.85~40.3mg/L，总磷0.12~3.53mg/L。由于城市初期雨水污染在短时间内大量进入河道，对河道水质造成高负荷冲击，导致水质恶化，并在短时间内难以恢复。
3初期雨水污染治理工程设计
3.1工程范围
本工程服务范围为合肥市肥东县龙塘工业聚集区和华东建材城，面源污染严重，总面积4.6km2。
3.2截流标准
在对片区流域降雨分析的基础上，建立SWMM雨水管网模型，根据场次降雨对模型进行率定，在确定模型可用的前提下模拟分析初期雨水污染特征。
因二十埠河及三十埠河流域污染源调查尚未完成，参考京台高速初期雨水截流调蓄工程及肥东县城初期雨水污染治理工程等相关工程，城市面源污染（以COD计）削减约40%可达到流域总量削减目标。通过SWMM模型模拟分析，当截流5mm初期雨水时，城市面源污染（以COD计）削减约48.2%。
由于南侧开发强度高，以物流、仓储、居住用地为主，地面污染严重，南侧截流标准在下游厂、网接纳能力满足的前提下提高至6mm，北侧为5mm，均能达到流域总量削减目标。
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图1 片区截流效率曲线图
根据《室外排水设计规范》（GB50014-2006）（2016年版）公式计算分流制排水系统初期雨水雨水调蓄设施的有效容积。考虑管道调蓄，管道调蓄量为0.15万m3，调蓄站为1.40万m3。
3.3截流形式、设施设计
（1）截流形式设计
本工程主要对管涵进行末端截流，现状雨水排口大部分高于本次设计内河河道的常水位，大部分雨水排口为自由出流。综上分析，为减少对三十埠河的污染，保证雨季时初期雨水的截流效果和排口的排涝能力，并结合工程投资及运行管理，本次设计采用智能截流井对排口初期雨水进行截流。
（2）截流设施设计
①限流截污设施选择
浮筒阀的截流效果一般，但是造价低；无动力限流器截流量的变化范围有限，不适于本工程；泵自动化程度高，截流效果好，造价相对较低；限流控制阀自动化程度最高，截流效果最好，但造价较高，但随着技术装备的改善，目前限流控制阀的造价已经有较大幅度的降低。综上所述，考虑截流效果、自动化程度、产品造价等因素，截流系统的限流截污设施选用限流控制阀和泵。
②防倒灌设施选择
本工程大部分排口均为自由出流，但位于外河特征水位（5~10年一遇水位）以下，此部分智能截流井均须设置防倒灌措施。综合考虑工程实际情形、防倒灌效果及工程造价，本次防倒灌措施主要选用鸭嘴阀，截流点标高略低于外河特征水位的截流井采用固定堰防倒灌。
3.4调蓄水体出路
初期雨水具有水量变化大、污染物含量变化较大、可生化性差的特点[2]，调蓄站设置位置距离市政污水干管较近，本次设计足够容纳本次调蓄水体水量，将初期雨水收集后通过水泵少量分3天均匀掺混在进厂污水中，以减小水量、水质变化对污水处理厂运行的影响。
3.5初期雨水调蓄站设计
初期雨水调蓄站选址位于城市规划绿地及建设用地内，工艺流程如下：
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图2 初期雨水调蓄站工艺流程图
经截流干管送来的初期雨水首先进入粗格栅及进水泵房，经格栅拦截初期雨水中大块漂浮物后由潜水泵提升至平流沉砂池，分离并去除初期雨水中泥砂，沉砂池出水流入调蓄池，待调蓄池续满后，关闭进水泵。在晴天污水排放低谷时段，开启调蓄池内的排放泵，初期雨水转输至污水管道，最终输送至小仓房污水处理站，经处理达到排放水体的要求后排出。
4效益分析
工程实施后，铁路北路北侧区域全年溢流频次由68次减少20次，铁路北路南侧区域全年溢流频次由68次减少24次。根据流域降雨资料考虑，不考虑旱季污水截流量，每年能够削减削减COD 27.80t/a、NH3-N 6.26t/a、TP 0.46t/a；各污染指标截流效率COD为46.5%、NH3-N为40.8%、TP为38.0%；对二十埠河断面的贡献率（COD）约为4.80%。可有效削减入三十埠河污染物总量，改善二十埠河水质。
5结语
城市初期雨水对城市水系的污染负荷冲击比较明显，控制城市初期雨水污染排放，削减污染负荷，对于改善城市水体环境效果显著。城市初期雨水污染治是一项系统性、流域性、全过程性工程，各地应借鉴和吸取国内外先进经验，并结合自身实际，因地制宜采取措施。
参考文献：
[1]史慧婷.城市初期雨水收集与处理方法的探讨[J].城市道桥与防洪，2015（12）：69-71.
[2]陈洪涛，王绍华，郭嘉镕，黄祥云.初期雨水处理工程要点分析[J].环境保护工程，2018（11）：166-170.
[3]中华人民共和国住房和城乡建设部.室外排水设计规范：GB50014-2006[S].2016版.北京：中国计划出版社，2016.
[4]中华人民共和国住房和城乡建设部.城镇雨水调蓄工程技术规范：GB51174-2017[S].2017版.北京：中国计划出版社，2017.