化工企业初期雨水池设计计算探讨.docx
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化工企业初期雨水池设计计算探讨
摘要:
化工项目初期雨水的污染物成分复杂,不能直接当作一般雨水直接排走,需按规定通过初期雨水池收集起来,若不经过合适的收集处理将会对清净雨水造成污染。
对于初期雨水池的计算有不同解释的计算方法,现对初期雨水池的设计及计算进行探讨。
关键词:
初期雨水池,容积,设计计算
由于化工企业在生产过程中无可避免因操作或者机器、装置原因造成滴、漏现象,工艺装置区及储罐区地面很容易存在化学品污染,并随降雨水冲刷进入地表以及排水管道,若不经过合适的收集处理将会对清净雨水造成污染,甚至排入河涌,对整体河道造成污染。
目前一般的措施是在项目内设置初期雨水池,通过雨水井内阀门的切换来控制初期污染雨水及后期清洁雨水的走向。
下面设定位于佛山三水的项目,汇水污染区域为4公顷,最远点离初期雨水池200m,对初期事故水池的设计计算进行探讨。
一、初期雨水的定义
《化工建设项目环境保护设计规范》(GB50483—2019)中第2.0.11条对初期雨水的定义为:
污染区域降雨初期产生的雨水。
宜取一次降雨初期15min~30min雨量,或降雨初期20mm~30mm厚度的雨量。
对比此本规范2009年版中第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10~20min的降水量,之后的降雨则称之为清净雨水。
新旧版不同点在于对初期雨水的定义明确为污染区域初期产生的雨水,而非整个项目区域内的雨水。
部分设计人员计算会将整个项目面积当成初期雨水的汇水面积,笔者认为是不妥的,对于部分大型的项目及厂区,此计算方式会导致初期雨水池计算容积非常大,由于离初期雨水池远端位置径流需较长时间,所以初期水池里内多为近端的洁净雨水,所以按此计算结果不经济且不合理。
此初期雨水计算面积应仅为污染区域,如罐区、露天作业、露天设备区域。
二、初期雨水池的计算
根据《化工建设项目环境保护设计规范》对初期雨水的定义,初期雨水池的计算一般有两种方式:
1)根据项目所在地暴雨强度公式进行计算,即一次降雨过程初期15~30min的降水量;2)根据污染区域汇水面积和降雨深度进行计算,即一次降雨过程中初中20mm~30mm厚度的。
1.据暴雨强度公式计算
初期雨水池容积计算公式为
其中,—暴雨强度,L/s·hm²;
—径流系数,取0.8;
—汇水面积,hm²;
—降雨初期时间,取15~30min,此取15min;
以佛山三水区为例,暴雨强度公式为
其中,—重现期,a;
—降雨历时,min;
对于根据暴雨强度公式计算的初期雨水池容积,由于公式中部分参数相关规范无法给出具体选取数值和定义,设计人员容易混淆,故对此单独讨论。
对于此初期雨水取值的重现期无规范给出取值范围,所以根据《建筑给水排水设计标准》(GB50015-2019)第5.3.12条各种汇水区域的设计重现期,小区为3~5年,车站、码头、机场的基地为5~10年,笔者认为此处初期雨水池计算的重现期可取5年。
而对于降雨历时、降雨初期时间,有许多设计人员都将其混淆成一体,将降雨历时当成降雨初期时间,一样取值15min,而笔者认为降雨历时根据暴雨强度公式相关计算应为
其中,—地面集水时间,min;
—雨水在管渠内流行时间,min;
—折减系数,暗管取2;
地面集水时间受面积大小、地形陡缓、地面排水方式、土壤干湿程度及地表覆盖情况等因素影响,在实际应用中对于地势平坦、汇水面积较大、建筑稀疏的化工项目,值可取10~15min。
根据《室外排水设计标准》(GB50014-2021)5.2.7排水管渠的最小设计雨水管道和合流管道在满流时应为0.75m/s;故雨水在管渠内流行时间计算应为
其中,—污染区域与初期雨水池的最远距离,m;
—雨水流速,取0.75m/s;
结合以上公式计算,
=200/0.75/60=4.4min
=10+2×4.4=18.8min
==347.78L/s·hm²
=347.78×0.8×4×15×60/1000=1001m3
1.根据降雨深度法计算
取降雨20mm厚度雨量,
0.0240000=800m3
1.两种计算方式对比
使用暴雨强度公式法计算相对复杂,需先确定暴雨强度及初期雨水收集时间;使用降雨深度法计算较为简单。
以此项目汇水污染区域为4公顷为例计算,两种方式计算结果差别不大。
但对于占地比较大,而污染区域又离初期雨水池较远的化工项目,两种计算方式的结果相差会比较大。
对于公式选择,建议以两种公式中结果取最大值;而对于初期雨水池的设置地点,建议尽量靠近污染区域,缩小雨水在管渠内流行时间从而能减少初期雨水池的计算容积;而当多个污染区域较为分散时间,建议分散多处设置初期雨水池。
三、结语
初期雨水设计是作为建设项目环境影响评价重要内容之一,是化工项目污水收集处理中的重要一环,同时也有效避免了周围水体的污染,只有明确合理的初期雨水池计算才能有效且经济的收集初期雨水。
1)在计算初期雨水池时,应同时使用暴雨强度公式法及降雨深度法计算,互相校核并取大值。
2)如果占地条件允许,建议大中型化工项目对初期雨水进行分区域收集,能有效降低总初期雨水池容积,做到经济实用。
3)污染区域至初期雨水池的雨水管道应与其他区域独立区分,尽量减少距离,降低初期雨水池容积。
参考文献
[1] 中国石油和化工勘察设计协会.化工建设项目环境保护设计规范:
GB50483—2019[S].北京:
中国计划出版社,2019.
[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部.:
GB50015-2019[S].北京:
中国计划出版社,2019.
[3] 上海市住房和城乡建设管理委员会.室外排水设计标准:
GB50014-2021[S].北京:
中国计划出版社,2021.
[4] 王堃.石油化工项目初期雨水收集的探讨[J].石油化工安全环保技术2019,35(S5):
66-68.
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