工业企业初期雨水收集与管理规范化研究

汤录昌

(龙岩市漳平环境监测站,福建 龙岩 364400)

1 概述

随着生态文明建设的不断推进,人民群众对水环境质量的要求越来越高。数据显示,2022年全国地表水环境质量Ⅰ～Ⅲ类水质比例为87.9%,主要江河水环境质量Ⅰ～Ⅲ类水质比例为90.2%;福建省主要流域Ⅰ～Ⅲ类水质比例为98.7%,其中Ⅱ类以上占55.5%,水质状况良好。现阶段,工业废水基本得到了有效处理,雨水径流是造成地表水质波动的一个重要因素。做好初期雨水(污染雨水)的收集与治理,是城市建设、环境管理、稳定水质的重要抓手。同时,初期雨水的排放也纳入了环境影响评价及环境管理的相关要求,但各标准、规范对初期雨水的论述、收集方法及处置表述不尽相同。为指导工业企业的雨水排放管理,提升工业企业水污染防治能力,防范水环境风险,改善区域水环境质量,本文就初期雨水的环境管理要求提出可行性建议。

2 初期雨水(污染雨水)的定义

在不同标准、规范中对受污染的雨水有不同的表述,主要为“初期雨水”和“污染雨水”。《无机化学工业污染物排放标准》(GB 31573—2015)中对“初期雨水”的定义是无机化学工业企业生产区内特征水污染物超过本标准规定的直接排放限值的径流雨水［1］;《石油化学工业污染物排放标准》(GB 31571—2015)、《石油炼制工业污染物排放标准》(GB 31570—2015)及《石油化工环境保护设计规范》(SH/T 3024—2017)中对“污染雨水”的定义是石油化学(石油炼制)工业企业或生产设施区域内地面径流的污染物浓度高于本标准规定的直接排放限值的雨水［2］;《石油化工给水排水系统设计规范》(SH/T 3015—2019)对“初期雨水”的定义更为简单,为降雨后初期产生的有一定污染的雨水径流［3］。

3 相关规范对初期雨水的要求

3.1 环评导则对初期雨水的要求

《环境影响评价技术导则 地表水环境》(HJ 2.3—2018)要求厂区存在堆积物(露天堆放的原料、燃料、废渣及垃圾堆放场)、降尘污染的,应将初期雨水纳入废水排放量,相应的主要污染物纳入水污染当量,污染负荷的确定要求含雨水排放口的污染物源强［4］;《建设项目环境风险评价技术导则》(HJ 169—2018)要求厂区应设置事故废水收集的应急储存设施,以满足事故状态下收集泄漏物料、污染消防水和污染雨水的需要［5］。

3.2 环评文件审批原则对初期雨水的要求

《煤炭采选建设项目环境影响评价文件审批原则(试行)》要求选煤厂煤泥水应实现闭路循环,工业场地初期雨水应收集处理;《机场建设项目环境影响评价文件审批原则》针对生活污水、油库区初期雨水、机修废水等污(废)水,提出了收集、处置措施和应满足的相应标准要求,明确了回用、综合利用或排放的具体方式;《石化建设项目环境评价文件审批原则》和《现化煤化工建设项目环境评价文件审批原则》要求污染雨水须收集处理;《钢铁/焦化建设项目环境评价文件审批原则》要求焦化建设项目须配套建设初期雨水收集装置;《港口建设项目环境评价文件审批原则》针对冲洗污水、初期雨污水、含尘废水、含油污水、洗箱(罐)废水、生活污水等,提出了收集、处置措施。

3.3 排污许可证核发技术规范对初期雨水的要求

《排污许可证申请与核发技术规范总则》(HJ 942—2018)将废水类别分为对应工艺(工序)的生产废水、综合废水、生活污水、初期雨水、循环冷却水等［6］;在《排污许可证申请与核发技术规范》中,炼焦化学工业(HJ 854—2017),电镀(HJ 855—2017),铜冶炼(HJ 863.3—2017),铅锌冶炼(HJ 863.1—2017),原料药制造(HJ 858.1—2017),氮肥(HJ 864.1—2017),农药制造工业(HJ 862—2017),废弃资源加工工业(HJ 1034—2019),纺织印染工业(HJ 861—2018),锅炉(HJ 953—2018),生活垃圾焚烧(HJ 1039—2019),工业固体废物与危险废物治理(HJ 1033—2019),环境卫生管理业(HJ 1106—2020),无机化学工业(HJ 1035—2019),专用化学品制造工业(HJ 1103—2020),淀粉工业(HJ 860.2—2018),磷肥、钾肥、复混肥料、有机肥料及微生物肥料工业(HJ 846.2—2018)、石化工业(HJ 853—2017)均在废水类别中明确“初期雨水”为废水,并提出了可行性治理技术;制革及皮毛加工工业(HJ 859—2017),屠宰及肉类加工工业(HJ 860.3—2018),方便食品、食品及饲料添加剂制造工业(HJ 1030.3—2019),酒,饮料制造工业(HJ 1028—2019),汽车制造业(HJ 971—2018),陶瓷砖瓦行业(HJ 9548—2018),水处理(HJ 978—2018),电子工业(HJ 1031—2019),中成药生产(HJ 1064—2019),畜禽养殖行业(HJ 1029—2019),日用化学品制造工业(HJ 1104—2020)对雨水排放信息、监测、图件等作出要求,但没有对“初期雨水”提出治理的相关要求;水泥工业(HJ 847—2017)、工业炉窑(HJ 1121—2020)基本上对雨水没有提出相关要求。

4 初期雨水收集池建设要求

相关设计规范中有对初期雨水作了一定的量化规定,初期雨水收集池的设计与建设可以参照。《化工建设项目环境保护工程设计标准》(GB/T 50483—2019)中明确规定,污染区域降雨初期产生的雨水,宜取一次降雨初期15～30min雨量,或降雨初期20～30mm厚度的雨量［7］;中国石油化工集团公司企业标准《石化企业水体环境风险防控技术要求》(Q/SH 0729—2018)中对初期雨水的定义为刚下的雨水,一次降雨过程中前10～20min降水量［8］。

4.1 初期雨水池的收集范围

初期雨水应收集全部污染区域,包括企业日常生产、物料和产品的装卸、存储及主要转运通道,污染治理等过程中易产生污染物遗撒或径流污染的区域。

4.2 初期雨水池的容积计算

①根据雨水收集时间计算。

依据《给水排水工程快速设计手册—排水工程》,厂区初期雨水可按以下公式计算：

Q=ψ·q·F·T

(1)

式(1)中,Q为初期雨水排放量,单位：L;q为暴雨强度,单位：L/s·ha;ψ为径流系数;F为汇水面积,单位：ha;T为收水时间,取15～30min。其中,径流系数ψ可按《建筑给水排水设计标准》(GB 50015—2019)取值;暴雨强度q按《城市暴雨强度公式编制和设计暴雨雨型确定技术导则》确定。暴雨强度公式的表达形式为［9］：

(2)

式(2)中,A1、b、n、C为待求的参数,q为暴雨强度,单位：L/s·ha;P为重现期,单位：a,取值根据建筑物的重要程度、气象特征等因素确定,可按《建筑给水排水设计标准》(GB 50015—2019)取值。t为降雨历时,单位：min,取15～30min。

在实际工作中,可以直接引用当地住房和城乡建设或气象部门出具的当地暴雨强度公式。如福建省龙岩市新罗区暴雨强度计算公式为：

(3)

②根据降雨深度计算。

参考《石油化工污水处理设计规范》(GB 50747—2012)规定,初期污染雨水的降雨深度取15～30mm。根据降雨深度与各工艺装置污染区面积的乘积确定一次降雨初期的污染雨水量［10］,计算公式如下：

V=Fh/1000

(4)

式(4)中,V为污染雨水储存容积,单位：m3;h为降雨深度,取15～30mm;F为污染区面积,单位：m2。

5 初期雨水的环境管理要求

5.1 雨水的自行监测要求

5.1.1 监测频次要求

在各规范中,根据雨水对环境的影响程度,将雨水的监测要求主要划分为四种类型。一是排放期间按日监测,如石油化工工业、化学合成类制造工业、炼焦化学工业等;二是雨水排放口有流动水排放时按日监测,若监测一年无异常情况,可放宽至每季度监测一次,如电镀工业、发酵类制药工业、农药制造工业、有色金属工业等;三是雨水排放口有流动水排放时按月监测,若监测一年无异常情况,可放宽至每季度监测一次,如电池工业、固体废物焚烧等行业;四是有流动水排放时按季度监测,若监测一年无异常情况,可放宽至每年监测一次,如储油库、加油站。

结合以上分类,不同行业的工业企业应根据自行监测技术规范要求,落实雨水自行监测。

5.1.2 采样时间要求

对于采样时间的要求,《排污单位自行监测技术指南 钢铁工业及炼焦化学工业》(HJ 878—2017)规定,在确保有流量的前提下,雨后15min内进行监测。《排污许可证核发技术规范 炼焦化学工业》(HJ 854—2017)、《排污许可证核发技术规范 电镀工业》(HJ 855—2017)规定,在雨水排放口确保有流量的前提下,雨后15min内进行采样;雨水排放口没有流量时,可在厂内雨水收集池内进行采样。其他规范未对采样时间作出具体要求。

5.1.3 监测指标要求

各自行监测技术规范,对雨水的监测提出通用指标与特征指标的要求。

5.2 监测数据上报要求

在排污许可证对雨水填报有要求的,应及时在亲清服务平台填报初期雨水的收集方式、治理设施、排放去向和监测要求。

5.3 初期雨水池的管理要求

企业初期雨水收集池要设置阀门切换系统,当该企业收集的初期雨水已符合规定要求后(一般指初期雨水池已满),须将进入初期雨水收集池的阀门关闭,打开排入雨水总管网的阀门,将清洁的雨水排入园区雨水总管网。平时,企业进入初期雨水收集池的阀门应当是“开”的状态,进入雨水总管的阀门为“关”的状态。雨后,需要将初期雨水池内的水泵送至企业或园区污水处理设施,将初期雨水处理后达标排放。不下雨的时候,要保持初期雨水收集池排空,确保在下雨的时候满足初期雨水的收集需求。

6 对策建议

6.1 统一名称

在各类标准规范中,对受污染的雨水有不同表述,主要为“初期雨水”和“污染雨水”。建议在各标准规范的制定过程中,按《环境影响评价技术导则 地表水环境》(HJ 2.3—2018)和《排污许可证申请与核发技术规范 总则》(HJ 942—2018)规范表述为“初期雨水”。

6.2 执行标准

鉴于《环境影响评价技术导则 地表水环境》(HJ 2.3—2018)将初期雨水纳入废水排放量,并计算污染当量。同时,根据2019年生态环境部部长信箱答复,企业雨水管理应严格执行该行业排放标准的相关要求,本文认为有行业标准的,初期雨水应执行行业标准;没有行业标准的,执行污水综合排放标准。

6.3 分级管理

加强初期雨水的防控是改善水环境质量、防范环境风险的一种手段,对于不同类型的企业应有不同的管理强度。建议划分初期雨水重点行业与一般行业,根据《排污许可证申请与核发技术规范》相关依据,将石化、化工(除日用化学品)、炼焦、电镀、原料药制造、农药制造、冶炼、印染等行业列为初期雨水管控重点行业,其它行业列为初期雨水管控一般行业。

对于初期雨水管控重点行业,一是结合环境风险评估,制定雨水管理制度,规范雨水排放行为,绘制管网分布图,标明雨水管网、附属设施,排放口位置和水流流向,标明厂区污染区域;二是建设雨水收集系统,包括导流沟、初期雨水截流装置、初期雨水收集池,实现雨水收集系统全覆盖;三是初期雨水应与厂区或可依托的污水处理系统相连通,以及时处理初期雨水;四是根据《化学工业污水处理与回用设计规范》(GB 50684—2011)规定,初期雨水池调蓄池排空时间宜小于120h［11］,建议初期雨水在5d内完成处理;五是无降雨时,除池体养护用水外,初期雨水收集池应尽量保持清空。

6.4 收集方式

初期雨水的收集方式可分全厂统一收集和分区收集两种方式［12］。全厂统一收集适用于面积小、装置区或储罐区等污染区域较集中的厂区,其优点是方便运行管理;缺点是收集池位置受到限制,管网投入大且难以覆盖全部污染区域,不同区域初期雨水径流时间不同,导致远端污染区的初期雨水还未到达初期雨水池,会被近端的后期雨水稀释,起不到分流作用。分区收集是在每个污染区域附件单独设置一个初期雨水收集池,适用于面积大,装置区、储罐区等污染区域较为分明的厂区,其优点是收集管线短,收集效果好;缺点是收集池多,运行管理难度大。

建议对于初期雨水集水区域远端雨水,能在10min内汇入初期雨水收集池的,建议采用统一收集,其它则采用分区收集。

6.5 收集时间

《排污许可证核发技术规范 电镀工业》(HJ 855—2017)规定,初期雨水的收集时间宜为15min;其它规范规定,初期雨水池容积正常要求收集15～30min的初期雨水,或者按降雨深度10～30mm设定。由于涉及行业、厂区面积不同,在初期雨水收集池设计过程中,应确保外排雨水不超标。建议重点行业尽量按保守设计,一般行业可以按节约化设计,但至少保证收集15min内雨量。

6.6 采样时间

《排污许可证申请与核发技术规范》和《自行监测技术指南》中对采用时间有规定,从其规定。除此以外,其他行业采样时间建议在初期雨水阀门关闭,雨水总排口开启,在排放口确保有流量的前提下,5min内完成采样,以确定雨水的排放浓度。

6.7 减轻初期雨水环境影响的控制措施

一是将污染区域与非污染区域分开,在设计初期,应将污染区域集中以减少初期雨水的收集范围;二是建设封闭或半封闭的车间,减少物料堆场的起尘量;三是优化车间物流方式,粉尘物料尽量采用密闭管道输送;四是加强企业环境管理,减少车间“跑、冒、滴、漏” 。