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)計研究總院(集團)有限公司，上海 200092)

0 引言

雨水徑流污染屬于非點源污染，時空分布廣泛，污染途徑多，隨機性強，污染成分復雜，水質(zhì)不穩(wěn)定。雨水污染的特點是:初期雨水中的污染物含量高，隨著時間的持續(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為COD及TSS。

初期雨水攜帶的污染負荷相當高且難于控制，已經(jīng)嚴重超出直接排放水體的標準。因此，對于城市初期雨水進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)過多年的研究及實踐，歐美發(fā)達國家已經(jīng)制定了一套初期雨水治理措施。歸納國內(nèi)外的經(jīng)驗，治理初期雨水應(yīng)從以下三個方面著手[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荷，使得雨水在進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)得到儲存沉淀，待暴雨過后再集中進入污水處理廠處理。

(三)初期雨水處理設(shè)施的維護具有間歇運行的特性，加強對初期雨水處理設(shè)施的維護管理，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，并進行初步處理。該技術(shù)措施可降低水流的流動速度，延長雨水徑流時間，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)護岸等。在技術(shù)措施選用時，可依據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況，單獨使用或幾種技術(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容量。在綠地的低洼處適當建設(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。

(2)透水地面。采用工程措施，將匯水區(qū)域的不透水路面進行改造，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入儲水池并逐步下滲。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)的路面進行改造，可大大降低雨水暴雨徑流量，增加地面匯水時間，進而降低城市雨水的污染物負荷。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，收集雨水進入快速下滲，可有效去除初期雨水中的SS和懸浮性有機物。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)雨水儲罐、蓄水池。屋面雨水相對清潔，進行收集也比較容易，可采用蓄水池進行收集。國外常用的雨水儲罐池多由塑料制成，單個容量在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菌可有效降解雨水中有機物，植物本身也吸收雨水中的有機物;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行處理，從而控制支流口上游所有的點源、面源污染源，是一項可行的治理措施。

2.3 加強維護管理

對雨水系統(tǒng)的維護管理主要體現(xiàn)以下兩個方面:

(1)加強雨水匯水區(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)施進行一次維護，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。同時加強雨水處理設(shè)施維護管理可以延長設(shè)施的運行壽命。

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，宜對初期雨水進行源頭減量就地處理，盡量避免初期雨水進入管網(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)進行處理，不過以上兩類治理方案并沒有實際的界限，具體工程應(yīng)根據(jù)當?shù)氐默F(xiàn)狀條件及經(jīng)濟，社會發(fā)展現(xiàn)狀進行綜合對比分析。

[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