石油化工项目初期雨水收集的探讨

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《化工建设项目环境保护设计规范》（GB 50483—2009）[1] 中第2.0.11条对初期雨水的定义为：初期雨水是指刚下的雨水，一次降雨过程中的前10~20 min 的降水量，之后的降雨则称之为清净雨水。

石油化工项目的工艺装置难免发生跑冒滴漏的情况，初期雨水通过地面径流夹带着污染区域地坪上所积累的各种化工原料，从而导致初期雨水的COD 、油类、pH 值、氨氮、SS 等污染物浓度超标。

如果初期雨水直接进入清净雨水管道一起排出厂外，将会对下游受纳水体造成非常严重的污染。

因此，石油化工项目必须对初期雨水进行集中收集处理，与正常的清净雨水进行清污分流，防止对环境造成污染。

目前常用的清污分流措施是设置初期雨水池收集初期雨水，初期雨水通过提升泵加压送至厂区污水处理站进行处理，后期清净雨水通过切换控制排入厂区雨水管网。

关于初期雨水的收集，从以下几方面进行探讨。

1 初期雨水池容积的确定
初期雨水量的计算方法是否合理直接影响初期雨水池的容积大小。

目前，常用的计算方法有2种：1）根据项目所在地暴雨强度公式进行计算；2）根据污染区域汇水面积和降雨深度进行计算。

1.1 根据暴雨强度公式计算
按照《室外排水设计规范》（2014修订版）（GB 50014—2006）[2]
的暴雨强度计算。

第3.2.1~3.2.5条关于雨水设计流量的计算被称为极限强度
理论[3]：初期雨水无法同步收集，不同污染区域与初期雨水池的距离远近不同决定了雨水的收集时间不同。

当距离最远的雨水刚流入水池时，距离较近的雨水已大量流入，即认为收集范围内所有的初期雨水已进入水池，此时为雨水的最大设计流量。

雨水设计流量与收集时间的乘积即为初期雨水池的容积，初期雨水的收集时间应为降雨历时加上管渠内雨水的流行时间，为方便计算，雨水设计流量取该时间段的最大设计 流量。

1.2 根据污染区域汇水面积和降雨深度进行计算
根据《石油化工企业给水排水系统设计规范》（SH 3015—2003）[4]第5.3.4条，一次降雨污染雨水总量宜按照污染区面积与其15~30 mm 降水深度的乘积计算。

降雨量15~30 mm 的确定，直接决定着初期雨水池的容积，为了做到既经济又能满足排水要求，规范经过对全国几十个城市的暴雨强度公式的分析认为，绝大部分城市的5 min 降雨量都在15~30 mm ，只有极个别城市稍有出入，因此该规范中推荐设计可按15~30 mm 降雨深度量进行计算。

收稿日期：2019-01-23
作者简介：王堃，男，2012年毕业于西安建筑科技大学给排水专业，硕士，主要从事石油化工行业给排水工程设计工作，
工程师。

电话：029-********，E-mail ：wk2384@
石油化工项目初期雨水收集的探讨
王 堃
（华陆工程科技有限责任公司，陕西 西安 710065）
摘　要：对石油化工项目而言，初期雨水的污染物成分复杂，若不经过合适的收集处理将会对清净雨水造成污染。

针对不同标准规范就初期雨水量计算方法的区别进行讨论，并对不同的初期雨水收集方式以及清污分流的控制方式进行了探讨。

关键词：石油化工项目 初期雨水 雨水收集 清污分流
1.3 结合实际工程案例计算分析
以张家港镇某项目为例，该项目在原料罐区和主装置区设置了初期雨水池，总汇水面积约为36 600 m 2。

1.3.1 按照暴雨强度公式计算
根据项目所在地的暴雨强度公式计算：
=206.62×10-4 L/(s•m 2)
ψ取0.9Q s =q ×ψ×F =680.6 L/s 即，2 450.15 m 3/h ；污染区域最远处距离初期雨水池距离约 250 m ，管道流速约1.5 m/s ，
t =t 1+mt 2=10＋2×250/1.5/60=15 min
式中：t 1取10 min ，本工程采用暗管收集，m =2。

V 初期雨水池=Q s ×t ≈612.5 m 3
1.3.2 按照降雨深法计算
降雨深度h 取15~30 mm ；V 初期雨水池=F ×h =549~1 098 m 3
用方法（1）的计算结果对方法（2）进行核算，降雨深度约为16.7 mm ，即方法（2）取较小值。

由于该项目采用分区域设置初期雨水池，降雨深度宜取小值，2种方法的计算结果比较吻合。

降雨深度的大小取值与雨水管渠的降雨历时长短成正比，即与初期雨水池和收集区域距离的远近成正比。

可得出结论：应该结合上述两种方法计算初期雨水池的容积，建议采用降雨深度15~30 mm 值进行容积计算，然后采用暴雨强度公式进行核算。

降雨深度取值与初期雨水池的设置有关，对于分区域设置多个初期雨水池的项目，降雨深度宜取小值；对于多个污染区域污染雨水统一设置初期雨水池的项目，降雨深度宜取大值。

2 初期雨水收集的方式
初期雨水的收集方式分为集中收集和分区域收集两种，分别见图1和图2。

集中收集是指整个项目只设置1个大容积的初期雨水池对所有污染区域的初期雨水进行统一收集。

该收集方式的特点是初期雨水池的运维管理简单方便，但是对占地大小及位置的选择要求
较高，同时会造成初期雨水的管网长度较长，管径较大，埋深较大。

分区域收集是指根据装置区、罐区等不同污染区域进行分区，设置多个独立的初期雨水池。

分区域收集的特点是初期雨水池的数量相对较多，对运维管理要求较高；但是单个初期雨水池的占地较小，对位置的选择较为灵活，而且每个区域的初期雨水管网长度较短，管径较小，埋深较浅。

从两方面进行分析：一方面，结合雨水流量计算的极限强度理论，由于不同污染区域的初期雨水径流时间不同，分区域收集对初期雨水的清污分流效果比集中收集要好。

另一方面，从防渗角度考虑，《石油化工工程防渗技术规范》 （GB/T 50934—2013）[5]中对埋地管道的防渗要求非常严格，初期雨水管道的污染防渗类别为重点防渗，利用分区域收集可以大大减少初期雨水埋地管道的数量，降低污染物渗漏的风险。

由此可得出结论：对于厂区占地面积较小或
者污染区域较为集中的小型石油化工项目，可以
图1
初期雨水集中收集示意
图2 初期雨水分区域收集示意
采用集中收集的方式；对于装置区、罐区等污染区域较为分散的中大型石油化工项目，建议采用分区域收集。

3 清污分流控制方式的探讨
清污分流的控制方式是决定分流效果好坏的关键因素，通常采用的控制方式分为自动联锁控制和人工控制，如图3和图4
所示。

图3 清污分流控制示意
1
图4 清污分流控制示意2
自动联锁控制又可分为液位联锁和时间联锁。

以液位联锁为例，图3中电动阀1处于常闭状态，电动阀2处于常开状态。

开始降雨时，初期雨水通过初期雨水管网输送至初期雨水池。

当图4中初期雨水池的液位上升到启泵液位（高液位）时，液位信号联锁开启电动阀1，同时联锁启动初期雨水提升泵，关闭电动阀2，此时的雨水即为清净雨水，通过电动阀1直接进入清净雨水管网外排；而收集在初期雨水池内的初期雨水通过泵加压送至污水处理站进行处理，直到液位下降至停泵液位（低液位）时，开启电动阀2，关闭电动阀1，同时联锁自动停泵，等待后续降雨的初期雨水进入。

时间联锁则是将15 min 时间触点作为输入信号进行联锁电动阀门的开启和关闭 操作。

人工控制是采用手动阀门或者电动阀门，需
要人员进行判断和操作，前15 min 降雨期间保持阀门1关闭，阀门2开启；15 min 之后的雨水视为清净雨水，手动开启阀门1，关闭阀门2。

对比可知，人工控制对人员的要求非常高，容易造成管理疏忽，从而导致初期雨水的清污分流效果不好。

液位自动联锁控制具有较高的准确性，可以避免过多的人工操作，现在越来越多的石油化工项目选择采用液位联锁控制初期雨水的清污分流。

4 结 语
初期雨水的收集处理作为环评的重要内容之一，是石油化工项目污染防治措施的重要组成部分，确保合理的初期雨水量计算以及有效的收集处理才能更好的控制初期雨水污染。

1）初期雨水量的计算建议采用降雨深度15~30 mm 值进行计算，然后采用暴雨强度公式进行核算。

2）降雨深度的取值大小与雨水管渠的降雨历时长短成正比，对于分区域收集的项目，降雨深度宜取小值；对于集中收集的项目，降雨深度宜取大值。

3）如果占地条件允许，建议大中型石油化工项目对初期雨水进行分区域收集。

4）初期雨水的清污分流建议采用液位自动联锁控制，分流效果好，操作方便。

参考文献：
[1] 中国石油和化工勘察设计协会全国化工环
境保护设计技术中心站.化工建设项目环境保护设计规范：GB 50483—2009[S].北京：中国计划出版社，2009.[2] 上海市津建设和交通委员会.室外排水设计
规范（2014修订版）：GB 50014-2006[S].北京：中国计划出版社，2016.[3] 陆荣海.工业企业初期雨水收集和处理探讨
[J]．给水排水，2008，34（S2）：262-264.[4] 石油化工企业给水排水系统设计规范：SH
3015—2003[S].北京：中国石化出版社，2003.[5] 中华人民共和国住房和城乡建设部标准定
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PETROCHEMICAL SAFETY AND ENVIRONMENT AL PROTECTION TECHNOLOGY
Bimonthly. 20 Oct. 2019 V ol. 35 No. 5
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