城市初期雨水治理措施淺談

劉 杰 景 琪 徐桂淋 董 洋 李宗偉

(1.中國市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院，四川 成都 610081;2.深圳市聚恒節(jié)能投資管理有限公司，廣東 深圳 518057;3.上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司，上海 200092)

0 引言

雨水徑流污染屬于非點(diǎn)源污染，時(shí)空分布廣泛，污染途徑多，隨機(jī)性強(qiáng)，污染成分復(fù)雜，水質(zhì)不穩(wěn)定。雨水污染的特點(diǎn)是:初期雨水中的污染物含量高，隨著時(shí)間的持續(xù)，雨水徑流的表面被不斷沖洗，污染物含量逐漸減小到相對穩(wěn)定較低的濃度。

綜合國內(nèi)外雨水徑流污染研究成果，城市雨水徑流面源污染的一般規(guī)律是:天然雨水＜屋面徑流＜排污口徑流＜道路徑流;地表沉積物是屋面徑流、排污口徑流和道路徑流污染物的主要來源;初期降雨夾帶的污染負(fù)荷比中后期要大得多;城市雨水地表徑流主要污染物控制指標(biāo)為COD及TSS。

初期雨水?dāng)y帶的污染負(fù)荷相當(dāng)高且難于控制，已經(jīng)嚴(yán)重超出直接排放水體的標(biāo)準(zhǔn)。因此，對于城市初期雨水進(jìn)行收集處理是十分必要的。[1]

1 初期雨水治理主要思路

國內(nèi)關(guān)于初期雨水的處理尚在摸索和嘗試階段。國外對初期雨水的污染問題十分重視，經(jīng)過多年的研究及實(shí)踐，歐美發(fā)達(dá)國家已經(jīng)制定了一套初期雨水治理措施。歸納國內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)，治理初期雨水應(yīng)從以下三個(gè)方面著手[2]。

(一)通過增加雨水匯流區(qū)域地面徑流系數(shù)，促進(jìn)雨水向地下的滲透，減少暴雨地面徑流量;通過分散式初期雨水處理設(shè)施降低城市雨水的污染物負(fù)荷，使得雨水在進(jìn)入城市排水管道系統(tǒng)之前得到有效處理。

(二)通過設(shè)置雨水調(diào)蓄設(shè)施和利用管道系統(tǒng)自身的調(diào)蓄容量，使得雨水在雨期內(nèi)得到儲(chǔ)存沉淀，待暴雨過后再集中進(jìn)入污水處理廠處理。

(三)初期雨水處理設(shè)施的維護(hù)具有間歇運(yùn)行的特性，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 初期雨水治理技術(shù)措施

2.1 源頭分散控制

源頭分散控制，就是在各污染源所在地采取技術(shù)措施將污染物截留下來，并進(jìn)行初步處理。該技術(shù)措施可降低水流的流動(dòng)速度，延長雨水徑流時(shí)間，攔截、滲透初期雨水，并降低后續(xù)處理系統(tǒng)的污染處理負(fù)荷。

城市初期雨水降雨徑流的分散控制技術(shù)措施主要包括下滲綠地、透水地面、生態(tài)護(hù)岸等。在技術(shù)措施選用時(shí)，可依據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，單獨(dú)使用或幾種技術(shù)配合使用。

(1)下滲綠地。城市建設(shè)過程中，綠地與周圍地面的標(biāo)高基本相同，甚至略高，通過改造，使這些綠地高程低于周圍地，通過這一措施，使周圍硬質(zhì)地面的雨水徑流自流入綠地。同時(shí)將綠地下層的天然土壤改造成滲透系數(shù)大的透水材料，增大土壤的雨水存儲(chǔ)容量。在綠地的低洼處適當(dāng)建設(shè)滲透管溝、入滲槽等入滲設(shè)施，以增加土壤入滲能力。下滲綠地技術(shù)既能保持一定的綠化景觀效果，又能降低暴雨徑流總量，具有工藝簡單、工程投資少、不需額外占地等優(yōu)點(diǎn)。

(2)透水地面。采用工程措施，將匯水區(qū)域的不透水路面進(jìn)行改造，采用多孔材料替換完全硬化的地面(如停車場、球場地面及周邊區(qū)域)，增加雨水入滲量，減少徑流量。使得初期雨水通過多孔鋪砌材料入滲到下層土壤或進(jìn)入儲(chǔ)水池并逐步下滲。這些技術(shù)材料包括植草混凝土、多孔混凝土砌塊等。現(xiàn)場檢測結(jié)果表明，通過采用就地下滲技術(shù)對匯水區(qū)域內(nèi)的路面進(jìn)行改造，可大大降低雨水暴雨徑流量，增加地面匯水時(shí)間，進(jìn)而降低城市雨水的污染物負(fù)荷。幾種多孔材料透水地面構(gòu)造見圖1。

圖1 透水地面構(gòu)造示意

(3)地下控制

1)井入滲系統(tǒng)，用磚砌、混凝土澆筑排水井，其中用礫石填充，將雨水導(dǎo)入井內(nèi)逐步下滲。該技術(shù)一般用于收集建筑物屋頂落水管的雨水。常見滲水坑構(gòu)造見圖2。

圖2 滲水坑構(gòu)造示意

2)溝渠入滲溝系統(tǒng)，在普通溝渠內(nèi)填充砂石，收集雨水進(jìn)入快速下滲，可有效去除初期雨水中的SS和懸浮性有機(jī)物。溝渠入滲溝系統(tǒng)的構(gòu)造見圖3。

圖3 溝渠入滲溝系統(tǒng)的構(gòu)造示意

2.2 收集調(diào)蓄處理

(1)雨水儲(chǔ)罐、蓄水池。屋面雨水相對清潔，進(jìn)行收集也比較容易，可采用蓄水池進(jìn)行收集。國外常用的雨水儲(chǔ)罐池多由塑料制成，單個(gè)容量在300升左右，常放置在室外地面上，連接屋面雨水排放管。蓄水池容量更大，可以由任何不透水的材料制成，可制成方形等各種形狀，可設(shè)置地下或地上。雨水儲(chǔ)罐和蓄水池一般都包含密封蓋，溢流管和出水管及閥門等附屬部件。

(2)雨水調(diào)蓄池。對于道路初期雨水，可以在截流時(shí)設(shè)置一些雨水調(diào)蓄池，根據(jù)初期雨水量確定調(diào)節(jié)池的容積，中后期雨水溢流到水體中。設(shè)置雨水調(diào)蓄池，一方面可以對初期雨水進(jìn)行調(diào)蓄，另一方面可以通過混凝、沉降等物化處理可以有效降低初期雨水污染物負(fù)荷。因此，可以因地制宜，將城市里的天然洼地、池塘、公園水池等改建為雨水調(diào)蓄池，特別可利用天然水渠和人工濕地，人工濕地是一集物化及生物處理的污水處理設(shè)施，人工濕地中的水生植物根部的細(xì)菌可有效降解雨水中有機(jī)物，植物本身也吸收雨水中的有機(jī)物;濕地中的礫石、砂子和植物的根系對初期雨水的懸浮物也起一定的過濾作用。

國內(nèi)外的研究及工程實(shí)踐表明，在一些主要的雨水排放口或支流口建造一定規(guī)模的初期雨水池，將已被面源污染的初期雨水在雨水池內(nèi)作處理后排放，或是通過截流管或污水管送到污水處理廠進(jìn)行處理，從而控制支流口上游所有的點(diǎn)源、面源污染源，是一項(xiàng)可行的治理措施。

2.3 加強(qiáng)維護(hù)管理

對雨水系統(tǒng)的維護(hù)管理主要體現(xiàn)以下兩個(gè)方面:

(1)加強(qiáng)雨水匯水區(qū)域內(nèi)清理:街道和停車場是地面徑流污染物的主要來源，晴天加強(qiáng)這些區(qū)域的清掃，可以減少雨期徑流污染物量;由于透水設(shè)施及滲透設(shè)施主要有一些多孔材料組成，加強(qiáng)匯水區(qū)域的清理，可以減少污染物對透水材料的堵塞，延長材料使用壽命。

(2)對處理設(shè)施清理:通常每1～2年應(yīng)對初期雨水處理設(shè)施進(jìn)行一次維護(hù)，清除沉積物。

以上兩類措施可以最大程度的減少城市雨水徑流污染，下表是各種技術(shù)措施對初期雨水徑流主要污染物的處理效果。同時(shí)加強(qiáng)雨水處理設(shè)施維護(hù)管理可以延長設(shè)施的運(yùn)行壽命。

3 結(jié)語

由于城市排水體制有合流制和分流制排水系統(tǒng)兩類，初期雨水的治理方案根據(jù)排水體制的類別其主要措施也有所不同，分流制排水系統(tǒng)，由于雨污水完全分開，雨水管網(wǎng)末端為自然水體，宜對初期雨水進(jìn)行源頭減量就地處理，盡量避免初期雨水進(jìn)入管網(wǎng)系統(tǒng)，合流制排水系統(tǒng)，雨水和污水共用一套管網(wǎng)系統(tǒng)，水量較大，管網(wǎng)末端有污水處理廠進(jìn)行處理，初期雨水宜采用在泵站或水量大的地方設(shè)置雨水調(diào)節(jié)池，待雨季過后再將雨水打入管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行處理，不過以上兩類治理方案并沒有實(shí)際的界限，具體工程應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐默F(xiàn)狀條件及經(jīng)濟(jì)，社會(huì)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行綜合對比分析。

[1]洪忠，城市初期雨水收集與處理方案研究，中國農(nóng)村水利水電.20106：41-43

[2]鄧志光，吳忠義，城市初期雨水的處理技術(shù)路線初探，水工業(yè)市場.2009(4)：47-49

[3]王福祥，黃勇，黃鴣，深圳市福田河小流域初期雨水截流研究，給水排水.2009 5(35)：150-154