工业建筑雨水收集系统

目前，雨水收集系统在民用建筑、市政基础设施、工业厂区都有涉及，因为不同建设环境，雨水收集系统也各异，特别是在工业建筑的建设中，因为生产性质不同导致环境情况更为复杂多变。本文针对昆明市某液化石油气厂站的工程现场实际情况，具体分析雨水收集系统的综合利用。

针对工业建筑中一个液化石油气厂站建设中的实际情况，对厂站雨水收集系统的设计规模，各个分区的雨水量等进行了计算，综合雨水收集系统所需要解决的实际问题从雨水利用方式和设施设备选用等进行了综合分析，制定出有针对性的雨水综合利用系统方案，可为类似工业建筑的雨水收集系统建设提供借鉴。

 

一、项目雨水综合利用系统规划

 

1.1项目概况

 

昆明市某液化石油气厂站（420m³）项目建设地点位于昆明市北郊。项目用地面积为10560m²地势北低南高，分为生产和生活两个区域，生活区域有办公楼、宿舍楼及设备房，生产区分灌瓶间、灌区。新建建筑物面积为3426.84m²，硬化路面面积为5410.16m²。图1是场地总平面示意。

图1场地平面示意

 

1.2雨水收集综合利用设计规模

 

结合项目的硬地面积和绿地面积，通过下方公式得到本项目的雨水综合利用规模为：

式中，W为雨水收集设施设计规模，m³b为昆明市日设计降雨量厚度，取25.5mmA1为硬化屋顶和路面面积，m²a1为硬化屋顶和路面的雨量径流系数，取0.8A2为项目内绿地汇水面积，m²a2为项目内绿地汇水的雨量径流吸水，取0.15.

 

二、需要解决的问题点分析

 

厂站的雨水收集利用系统基本目标就是要实现雨水零排放，雨水资源能够收集利用，还要把改善环境、灾害防治贯穿于其中。结合厂站的实际情况，有如下问题需要考虑解决。其一，生产区雨水的安全排放。液化石油气厂站在消防上有其特殊的要求，液化石油气在常温压下呈气态，比空气重1.5~2.5倍，在空气中易向低洼地方流动，并聚集起来，固其泄漏后容易流淌，并极易与空气形成爆炸性混合气体，同时根据规范的要求，液化石油气供应基地、气化站和混气站生产区的排水系统应采取防止液化石油气排入其他地下管道或低洼部位的措施，储罐区、灌瓶间、生产区与生活区交界处都是重点考虑的部位。其二，雨水的渗透。整个厂站内的混凝土路面面积较多，属于不透水地面，雨水的入渗只能靠绿地来解决，可选用的方式有：下凹式绿地，洼地，渗排一体化管网，渗透池等，为了有利于路面雨水自然流入到绿地，还需考虑混凝土路面与绿化带交界处是否需要设路缘石。其三，雨水的初期弃流。液化石油气厂站在正常运行过程中，地面可能的污染主要是灰尘，车辆进出带来的泥土也会有少量的油污等，这些都是雨水进入储水系统前需要处理的问题，其四，储水方式的选择。可采用常规方式，譬如钢筋混凝土或砖砌储水池，也有很多新型材料，譬如pp模块储水池等。另外根据项目实际情况，储水池考虑埋设在生活区的花坛处的绿地下，为了埋置储水池，初步估计从现有地面以下土体挖深会超过3m，而且此部分土体是松散的回填土，若储水池施工时间过长，必然要采取妥当的措施以防止土体塌方。最后，雨水净化方式。初期雨水所含的污染物质主要有COD/SS，还有极少量的铅、磷和氨氮，雨水经初期弃流后水质较稳定，如CODcr70~100mg/LSS20-40mg/L，目前常采用的工艺有，弃流一微絮凝过滤工艺，弃流一生态渗透过滤工艺，砂滤-膜滤工艺等，单目前整个厂站的场地有限，且回用水主要用于绿化环境卫生等。

 

三、雨水收集系统方案比选

 

下面考虑了两套方案，通过分析各方案的收集、储存、净化、出处等环境，以利于寻求较为合理的方案。

 

3.1雨水收集系统工艺选择

 

方案一及方案二的工艺流程如图2、3所示。

图2方案一的工艺流程

图3方案二的工艺流程

 

3.2雨水收集系统方案的示意

 

方案一及方案二的雨水收集方式如图4/5所示。两个方案的技术比较见表1.

方案一的雨水收集方式示意

方案二的雨水收集方式示意

以下方案一和方案二的技术比较

 

方案一技术比较：雨水综合利用方式，入渗回补+收集利用，重点在入渗。

 

收集方式：生产区与生活区房屋四周均布布置有散水沟收集雨水，生产区布置有：下凹绿地、洼地、渗透式雨水口，渗透池、渗排一体化管网实现雨水入渗回补以及收集。

 

储存方式：钢筋混凝土储水池可建造地下或地上，建造所用钢筋、水泥、砂、石等材料容易取得，用于地下时使用年限长，承载力高，可通行车辆等。但是存在施工工序多、施工复杂，施工周期长的特点。

 

净化方式：弃流-微叙凝过滤工艺，弃流-生态渗透过滤工艺，砂滤-膜滤工艺，这三种工艺都可以使初期弃流后的雨水达到回用水标准，但从目前现场的占地、造价、运行成本，回用水用途等考虑，可以寻找其它更简便、实用的方法。

 

净化罐-一体化设备，内安装全自动清洗过滤器和管式紫外线消毒器。占地很小。

 

回用方式：绿化、道路冲洗，环境卫生、洗车

 

方案二：雨水综合利用方式，排渗结合+收集利用+重点在排

 

收集方式：生产区仅在动向布置一条排水明沟，生活区散水沟布置与方案一相同，生产区取消洼地、渗排一体化管网、渗透式雨水口、渗透池、增加两个水封用于保证水的安全排放。

 

储存方式：模式储水池有如下特点：

1、通过模块组合可以实现快速建造不同大小雨水蓄水池的目的。

2、模块式蓄水池相对混凝土水池具有施工周期短、安装方便、组合灵活等特点。

3、模块结构在完成蓄水的同时，水池上面可以继续做为停车场、绿地等，节省占地空间

4、模块内壁粗糙度为0.009，比混凝土内壁光滑，内部结构不易附着杂质，更有利与保证水质稳定

5、净化方式：净化罐一体化设备，内安装全自动清洗过滤器和管式紫外线消毒器。占地很小。

6、回用方式：绿化、道路冲洗、环境卫生、洗车等。

 

方案一（图4）的重点是生产区考虑多种雨水渗透方式：模块渗透池、渗透式雨水口，洼地渗排一体化管网，下凹绿地、洼地，生湖区主要是下凹绿地和模块渗透池。这些综合入渗方式的应用，可以将初期雨水截留，起到起来初期雨水的作用，同时也可以回补地下水，保持水平衡的作用，还有雨水经过土壤净化作用后再进行收集处理，可以减少后期收集容积，降低后续处理费用。但问题也在此，生产区市置有大量的洼地、渗透式雨水口、渗排一体化管网、散水沟，一旦厂区有液化石油气泄漏，一方面不容易察觉，另一方面会形成液化石油气沉积和串联的通道，极易引发严重安全事故。

 

方案二（图5）从三个方面解决生产区雨水排放问题。其一，现场总平面图可以看出，在降雨过程中，路面雨水从南向人口处主要顺着场地坡度向北向生活区和动向的绿地进行流淌，储罐区没有屋顶，四周是1.2m高的防火围墙，储罐区地坪的雨水不能采用常规做法在区域四周设置泄水管道流向绿地，而是在储罐区的防火墙内，一旦井内引起火灾或爆炸将会危及到储罐，将会引起更大规模的二次事故，故将水封井设于罐区防火墙外较妥。另外，在通往水封井的管道上设置一个截止阀，平时处于常关闭状态，当储罐区内地面有积水才打开。其二，罐瓶间屋顶四周雨落管里的雨水因为不能用通常方式进入到房屋四周的散水沟内，同时考虑到生产区内的路面和灌瓶间屋面水不可能随意在路面上流淌，造成白白浪费，所以根据路面流水方向首先在场地动向路边缘设置一条排水明沟，之所以要设备明沟而不是暗沟，主要是为了能及时发现泄漏，及时维护。其三，在排水沟的尽端（生产区与生活区分隔围墙处）设置一个水封井，考虑到生产区的油污问题，把这个水封井设置成一个带隔油池的水封井，把不挥发液体漂浮汇积下来，减少外排水中游机含量，灭绝其可燃性。

图6罐区水封井排水示意

 

通过以上安全分析结合表1的技术比较，最终确定采用方案二。

 

四、确定方案的主要设施设备

 

4.1下凹绿地

 

在厂站混凝土路面与绿化带交界处不设置路缘石，道路周边绿化带均设置为下凹绿地，绿地宜低于路面5~10cm。

 

4.2排水明沟

 

根据场地的流水方向，在东向路边缘设置一条排水明沟，排水明沟净尺寸长X宽X高=110000mmX380mmX500mm，坡度0.5％。

 

4.3水封井

 

水封井是一种设置在厂区有可燃气体、易燃液体蒸汽或油污的污水管网上，防止燃烧、爆炸沿污水管网蔓延扩展的安全液封装置。水封井内平时应保持据欧足够高水位，应充分考虑当地降水及蒸发情况，且应定期检查，以防干枯，冬天应考虑其防冻问题。储罐区处水封井：长X宽X高=2440mmX1940mmX2150mm，有效容积1.05m³。生产区与生活区交界处水封井：长X宽X高=3440mmX1940mmX2400mm，有效容积3m³。

 

4.4模块渗透池和储水池

渗透池（15m³）采用成品装配式PP模块，单块模块尺寸（800mmX440mmX400mm）通过将这种产品的独立单元依次叠加在一起，形成一个有结构的空间，可以满足雨水渗透的要求。

 

模块储水池（125m³，图7）与渗透池所不同的是：pp模块组合作为储水池骨架，外面包裹一层防渗膜，在防渗膜外再包裹一层土工布。包裹一层1mm厚的HDPE防渗膜，通过它将整个收集箱与外界土壤隔离开，防止收集箱内的水渗透出来及土壤中的污染物质渗入集水箱内造成污染，同时保证整个系统的完整性与稳定性。HDPE防渗膜外包土工布，进一步保护防渗膜，确保整个系统不会发生外渗及内渗。

图7模块储水池

 

另外，在储水池底部还布置了曝气管道，因为水池基本处于封闭状态，长久以后会含氧下降，厌氧菌类大量繁殖，水体将变色变味，通过定期将新鲜空气输入，可改善水质情况，同时曝气时会有水泡翻滚，减少池底沉淀物。

 

4.5初期弃流池

 

布置在生活区花坛处的初期弃流池（长X宽X高=6500mmX4000mmX1700mm）会汇集大量路面的雨水，经过初期弃流后，弃流掉污染严重的初期径流雨水，只收集比较清洁的径流雨水，从而大大减轻后续处理的负担，节约投资和运行费用。另外在初期弃流池上开有溢流管口，以解决在异常情况下雨量过大的问题。

 

4.6净化罐

 

净化罐由pp材质滚塑而成，直径1800mm，高度2000mm，内安装全自动清洗过滤器和管式紫外线消毒器，雨水在经过滤、消毒后既能满足场区回用水水质要求。

 

4.7雨水系统总有效容积

 

 

整个厂站下凹绿地考虑具有一定的储存容积，其有效容积可按下式计算

V1=bxaxc

式中，V1为下凹绿地有效调蓄雨水容积m³b为带篦子雨水口、井高于绿地高度（此处取4cm）mA为下凹绿地面积，m²c为折减系数，本厂站内绿地较平，折减系数取0.8,。

 

按公式（2）计算整个厂区下凹绿地的储存容积约为50m³，另外需要设置15m³的渗透池和125m³的模块储水池，故雨水综合利用系统总有效容积为：下凹绿地容积+模块渗透池容积+模块储水池容积=50m³+15m³+125m³=190m³＞189m³，能够满足需要。

 

结论

 

通过对一个液化石油气厂站的雨水收集系统进行的综合分析，并对设备和设施进行认真比选，制定出较为合理的雨水综合利用收集系统方案，实现了工业厂区安全生产和雨水综合利用的有机结合，保证了工程的顺利实施，可为城市雨水综合利用的工程建设提供借鉴。