城市初期雨水分离方案研究_隋旭红

Study of the separation plan of urban initial rainfall SUI Xu-hong1 ZHANG Xiao-xia1 XIA Zhen-fei2 CAO Sheng-qun3 （1 Beijing Liangxiang Lanxin Water Resource Engineering Design Institute， Beijing， 102488， China 2 Guodian Longyuan Inner Mongolia Wind Power Co.Ltd， Hohhot， 010070， China；
对雨水进行综合利用不仅可以缓解城市排水系统 的压力， 而且是对水资源的有效补充， 但初期雨水的
处理是城市雨水利用的前提。 国内外调查资料表明， 城市雨水在降落过程中， 携带了一定浓度的溶解性气 体、 悬浮物及溶解性固体、 有机物、 氮、 磷、 重金属、 细菌和某些病原菌等[3]， 降雨形成的初期径流含有大量 污染物， 有些污染物的浓度与城市污水厂的进水水质 相近， 某些重金属含量甚至超过城市污水处理厂的进 水水质要求[4]。 如何对初期雨水处理再利用成为许多学 者不断研究探讨的问题。 本文总结了国内外的研究状 况及提出的处理方法， 阐述目前存在的主要问题， 并 提出自己的建议。
收稿日期： 2013-11-20 作者简介： 隋旭红 （1985—）， 女， 工程师。
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北 京 水 务 2014 年第 2 期
1 国内外研究现状
１．１ 雨水径流水质的研究
经过研究， 美国国家环境保护局提出城市雨水径 流的几个主要污染指标， 包括悬浮固体、 有机物、 植 物营养物和重金属等[5]。 通过试验分析， 法国巴黎庭院 和道路雨水中的悬浮性固体 SS、 化学需氧量 COD 和铅 Pb 污染物严重超标， 屋面雨水锌 Zn 含量严重超出排放 标准， 这些污染物直接 排放对水体将造成严重危害[3]。 德国学者对屋面径流和路面径流的水质分别进行了研 究， 得出路面径流初期雨水中 COD、 总磷 TP 含量均比 屋面径流高[3]。 北京连续 4 年对雨水水质进行了分析研 究， 结果表明路面和屋面初期径流中的 COD、 SS、 合 成洗涤剂、 酚、 总氮 TN、 TP 及重金属等的浓度远远超 过排入水体的标准。 与其他国家相比， 油毡材料和大 气降尘是北 京 屋 顶 面 COD 值 偏 高 的 主 要 原 因[3]。 国 内 外学者研究表明， 屋面和路面雨水初期径流污染物浓 度较高， 随着降雨历时的延长， 主要污染物指标逐渐 下降并趋于稳定[6]。
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北 京 水 务 2014 年第 2 期
储空间， 经溢流板前的拦污板将漂浮物再次拦截， 溢 流板下的透水墙能够对雨水过滤处理， 具体设计见环 保型雨水口的设计[8]。 经雨水口汇集的雨水经过布设的 初期雨水分离装置将雨水进行分离， 分离出的 2~5 mm 初期雨水排入沉淀池， 然后进入过滤池， 处理后进入 清水池再利用； 后期污染程度较轻的雨水直接排入雨 水管网系统。
对于屋顶雨水， 需要在雨水管下端布设筛网， 筛网 能够有效地拦截筛除较大的污染物， 如树枝、 落叶及果 皮等。 雨水首先顺着屋顶雨落管通过筛网进入建筑物周 边的下凹式绿地中， 经过绿地的过滤和土壤的吸附作用 后排入初期弃流池中， 经过弃流池处理后排入过滤池， 经过过滤后的初期雨水已较为洁净， 再排入清水池内， 用于后期绿地浇灌用水及道路浇洒用水等。 研究显示， 植物的过滤和土壤的吸附作用能去除大部分的污染物[4]。 初期雨水处理及雨水利用示意图见图 1。
提出房地产类建设项目初期雨水度较高随着降雨历时的延长下降并趋于稳定12初期弃流量的确定主要污染物指标逐渐对于屋顶雨水需要在雨水管下端布设筛网筛网能够有效地拦截筛除较大的污染物如树枝落叶及果初期弃流量取决于汇水面性质降雨的间隔时间和气温等多种因素降雨条件季节日本对屋顶雨水雨水首先顺着屋顶雨落管通过筛网进入建筑物周边的下凹式绿地中经过绿地的过滤和土壤的吸附作用进行研究最终确定屋顶雨水初期弃流按mm计算dbretnson等人对美国德克萨斯州奥斯汀市的屋后排入初期弃流池中经过弃流池处理后排入过滤池经过过滤后的初期雨水已较为洁净再排入清水池内用于后期绿地浇灌用水及道路浇洒用水等
根据相关资料， 北京市多年平均可利用水资源量 约 37.4 亿 m3[1]。 北京已成为水资源极度短缺的特 大型 城市， 经济快速发展、 人口过快增长， 人多水少、 供 需矛盾突出是北京市的基本市情和水情。 随着入境水 量和地下水的急剧减少， 北京可利用的水资源处于瓶 颈状态。 而北京雨水资源丰富， 研究表明， 北京市城 区每年可利用的雨水量约为 2.3 亿 m3[2]， 这对于缺水型 城市来说， 是一种十分宝贵的资源。
１．２ 初期弃流量的确定
初期弃流量取决于汇水面性质、 降雨条件、 季节、 降雨的间隔时间和气温等多种因素[6]。 日本对屋顶雨水 进行研究， 最终确定屋顶雨水初期弃流按 1 mm 计算[7]。 D．Brett Matin-son 等人对美国德克萨斯州奥斯汀市的屋 面雨水进行了实验研究， 结果确定屋面雨水的弃流量按 0.4~0.8 mm 计算， 并且得出每弃流 1 mm 的降雨量， 污 染物负荷减少 50%的结论[7]。 对于北京城区不同汇水面 的雨水径流规律， 根据 DB11/685—2013 《雨水控制与利 用工程设计规范》 的规定， 一般屋面的初期径流厚度取 1~3 mm， 小区路面取 2~5 mm， 市政路面取 7~15 mm。
初期雨水利用工艺见图 2。
通过污水管道排入附近的污水处理厂， 经过处理后排 入附近水体或作为再生水再次利用。 城市道路初期雨 水处理示意图见图 3。
图 初期雨水利用工艺
其中， 雨水过滤池设计一般采用单层滤池和双层滤 池， 单层滤池滤料可采用细砂， 滤料粒径以 0.5～1.2 mm 为宜， 也可粗至 1.5～2.0 mm， 滤层厚度为 80～120 mm。 双层滤池滤料采用无烟煤和细砂， 滤料粒径与厚度与单 层滤池接近。 从使用率及操作难易的角度考虑， 雨水过 滤一般不设反冲洗装置， 而是通过定期清理更换上层滤 料的做法防止滤池堵塞[9]。
2 处理方案
２．１ 房地产类项目 就 北 京 市 而 言 ， 根 据 先 后 颁 布 的 市 规 发 〔2012〕
1316 号 《新建建设工程雨水控制与利用技术要点 （暂 行）》、 京政办发 〔2013〕 48 号 《关于印发进一步加强 城市雨洪控制与利用工作意见的通知》 等相关文件的 要求， 目前在房地产类的建设项目中， 规划设计了蓄 水池、 下凹式绿地及透水材料的铺装等多种收集雨水 的设施， 但就初期雨水的处理措施尚不多见， 本文总 结相关学者的经验， 提出房地产类建设项目初期雨水 的处理方案和思路。
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城市初期雨水分离方案研究
隋旭红 1 张小侠 1 夏振飞 2 曹生群 3
（1 北京良乡蓝鑫水利工程设计所 北京 102488 2 中国国电集团龙源内蒙古风力发电有限公司 呼和浩特 010070
3 北京市房山区水务局 北京 102442）
摘 要 初期雨水中含有较高浓度的污染物质， 直接排入水体产生的污染问题已引起关注。 介绍了国
１．３ 弃流方法的研究
近年来， 对初期雨水径流处理方法的研究越来越 受到国内外学者的关注。 目前， 美国和欧洲等几个国 家经过研究已经制定出一套完整的雨水收集、 处理、 排放和管理方法。 中国正在积极推进这方面的研究， 目前还处于尝试和摸索阶段， 但也出现了许多新的研 究成果， 总结国内外的经验， 初期雨水的治理主要包 括 3 个方面。 （1） 在初期雨水进入管道之前进行分散 式治理， 就地进行浓度的处理。 主要处理方式有多孔 碎石、 多孔混凝土砖、 多孔植草混凝土砖块等材料的 渗透作用， 以及植草排水沟、 屋顶植草绿化、 入渗井 及入渗沟等入渗系统的应用。 （2） 对初期雨水进行收 集、 调蓄利用。 主要有蓄水池、 储水池等蓄水设施的 应用， 利用蓄水系统对初期雨水暂时滞留， 然后进行
２．２ 城市道路工程
市政道路的初期雨水含有更多的污染物， 若直接 排入雨水管网系统将对水体造成较大的污染， 进一步 加剧城市水体的污染程度。 如何对城市道路初期雨水 进行处理， 是现今面临的主要问题。
当道路两侧设置的绿化隔离带宽度不小于 3 m 时， 可将绿化隔离带设置为下凹式， 同时将隔离带做成雨 水渗透沟， 在沟底向上依次填筑 50~150 mm 的洁净碎 石、 15~25 mm 的碎石层[4]、 铺设渗透系数较大的人 工 拌合土作为植被土， 植被需选择耐水性较强的植物或 乔木。 碎石对雨水中所含的污染物等杂质起到一定的 过滤作用。 在渗透沟内隔段设置雨水井， 并将雨水井 井 篦 的 高 程 设 为 高 于 植 被 土 高 程 且 低 于 路 面 高 程 [10]。 雨水沿道路径流至沟内， 部分雨水可通过沟内渗透性 较好的土质经过碎石层的过滤后进入隔离带下布设的 污水管道中； 多余雨水排入雨水井， 雨水井内安装初 期弃流设施， 将最初进入雨水井的雨水分离排入污水 管道， 较为洁净的雨水直接排入雨水管道。 进入污水 管道中的雨水包括最初经过植被带过滤的雨水和最初 进入雨水井的雨水， 这部分雨水仍然含有较多的杂质，
内外对初期雨水径流的研究现状， 并对房地产类项目和城市道路类项目的初期雨水处理提出初步方案，
说明了目前初期雨水处理不能实施的主要原因， 呼吁各专业共同努力， 制定出完善的初期雨水处理措施。
关键词 污染物质 初期雨水径流 处理措施
中图分类号 TU991.14
文献标志码 A
文章编号 1673 - 4637（2014）02 - 0018- 04
图 1 初期雨水处理及雨水利用示意图
对于道路的初期雨水， 从水土保持角度建议小区 或厂区内的道路路缘石采用打孔路缘石， 将雨水篦子 布设在道路两旁的下凹式绿地内， 这样道路雨水通过 打孔路缘石进入绿地， 首先能经过绿地的简单过滤后 进入雨水篦子， 但由于诸多因素的存在， 目前大多数 项目未能按水土保持提出的设计实施， 因此本方案针 对雨水口在道路一侧的现状情况提出设计理念。 首先 道路雨水口采用环保型雨水篦子， 此种雨水口通过截 污挂篮能够初步拦截较大污物， 水从侧壁缝隙进入存
3 Beijing Fangshan Water Authority， Beijing， 102442， China）
Abstract Because of high concentration pollutants carried with the initial rainwater， the pollution problem caused by its discharge direct into water body has aroused more concern. In this paper， the status of research on rainwater at home and abroad was introduced， and some plans of initial rainwater treatment were suggested for real estate projects and urban road projects， the major problems about initial rainwater that cannot be enforced were explained. Finally， there was an appeal to all professional to work together， and develop a comprehensive treatment measure for initial rainwater. Key words pollutants initial rainwater treatment measures
当道路两侧无设置的绿化隔离带时， 直接将雨水 排入设置的雨水井中， 经过初期弃流分离后， 最初的 7~15 mm 雨水排入污水管系统中， 然后排 入污水处理 厂； 后期污染程度较轻的雨水排入道路下方布设的雨 水管网中， 最终排入附近的水体。
过滤清洁处理， 使水质达到标准后逐步排入雨水管道 或水体中。 （3） 后期的管理维护。 对道路和停车场等 区域进行定期清扫， 可以有效减少径流污染物量； 对 初期雨水的处理设施要定期地进行维护， 更换设施， 清除沉积物； 对植被过滤带、 人工湿地等设施的植被 应经常管理， 确保系统的正常运行[4]。