浅谈罐区初期雨水的收集

摘要：本文对罐区初期雨水的收集进行了简单的概述与总结。通过对罐区初期雨水的定义和特点分析，讲述了最常用的三种收集方法。通过具体的案例分析，将设计理念用于实际生产中，并在此基础上发明了实用新型专利。

关键词：罐区给排水；初期雨水；自动控制系统；

一、引言

1.1研究背景

工业技术发展的背后，是严重的环境污染。首当其中的就是水资源污染，尤其是石化企业的储罐区，常年储存着多而杂的物料。一旦发生泄漏，物料就会暴露在地面和空气中。这些污染物会随着降雨冲刷，挟带进入地表径流。这些雨水中会含有大量污染物质，让其直接排放至土壤或水体中，会造成严重的水污染。因此，合理有效地对罐区初期雨水进行收集处理，保证其不会对周围环境造成影响，对于保护环境有着至关重要的意义。

1.2研究目的

本研究旨在研究罐区初期雨水收集的方法，集各系统的优点于一体，构造出最有效的收集方法，提高收集效率，减少环境污染风险。

1.3研究方法

从规范的角度阐明初期雨水的概念及危害性。介绍目前主要的几种收集方式，通过对比分析，构造出最合理的收集方法。

二、罐区初期雨水的概念及危害性

2.1 初期雨水的概念

根据《化工建设项目环境保护工程设计标准》GB50483-2019（以下简称为《环境标》）定义：“污染区域降雨初期产生的雨水。”而《室外排水设计标准》GB50014-2021（以下简称为《排水标》）也明确：“受有害物质污染场地的雨水径流。”初期雨水满足两个特点：其一为污染区域雨水；其二为降雨初期雨水。

2.2 罐区初期雨水的特点

罐区是全厂污染最严重的区域。降雨初期，其雨水必然作为初期雨水收集并处理。其雨水水质复杂且具有不稳定性，所含污染物种类与储存物料有关。原料罐区储存物料以化学品为主，其含污染物的浓度高，且具有不稳定性；中间罐区储存的基本都是半成品，相对来说污染较小，但也带有不稳定性；产品罐区的初期雨水，则是以最终的产品为主，其物料更趋于稳定。

2.3罐区初期雨水的水量计算

初期雨水的计算方法目前主流的有两种方法。其一是根据时间测算的。《环境标》中规定：“取一次降雨初期15min～30min雨量。”其二是根据降雨厚度测算的。《石油化工给水排水系统设计规范》SH/T3015-2019（以下简称为《石化水规》）中明确：“宜按污染区面积与15mm～30mm降水深度的乘积计算。”当然，《环境标》也有相关规定：“宜取降雨初期20mm～30mm厚度的雨量。”一般来说，根据时间计算的雨量要比空间计算的雨量大得多。主要是因为大多数地区5min的降雨厚度就可以达到20mm左右。考虑到罐区雨水的污染性，笔者认为有必要参照时间公式进行初期雨水的设计，提升其雨水收集的可控性。

三、罐区初期雨水的收集方式

3.1集中式收集

整个罐区采用一套管网进行收集。这就是集中式收集系统，也称“面收集”。在管网末端设置初期雨水收集池，用于存储初期雨水。通过管网上的阀门切换，使得前15min的雨水进入初期雨水池，而15min之后的雨水进入厂区雨水管网，最终排入市政雨水管网。根据《环境标》的要求，末端的切换阀门宜采用远程控制。发生降雨时，初期雨水经防火堤内排水沟收集，通过切断阀、水封井，汇入罐区的雨水管网，此时打开通往初期雨水池阀门，关闭通往厂区雨水管网阀门，雨水进入初期雨水池。15min后，关闭通往初期雨水池阀门，打开通往厂区雨水管网阀门，洁净雨水通过管网汇入厂区雨水管网。这种方式的主要优势为仅需一套雨水管网，项目投资少；末端仅有一套切换阀门，便于管理。缺点就是该方法仅适用于罐区储存的物料不存在混合反应的情况，另外就是每个防火堤外的切断阀门均要手动开启。

3.2 分布式收集

如果罐区内的物料不可以混溶排放，则罐区的初期雨水应分开收集。这就是分布式收集系统，也称为“点收集”。系统采用多套管网分别收集。其收集原理与集中式收集一致。与其相比，初期雨水池的容积变小了，数量却增多了。每个初期雨水池负责收集指定区域的雨水。其主要优点是收集系统完全独立，可用于收集不能混溶的罐区雨水；最大的缺点是投资多、管理不方便。同时每个防火堤外的切断阀门也要手动开启。

3.3远程控制收集

以上两个系统的切断阀门需人工进行切换。阀门平时处于关闭状态。发生降雨时，应第一时间打开此阀门，将防火堤内的初期雨水进行排空。但厂区罐区属于无人看管区域，且离中控室的路程较远，很难在第一时间人工开启阀门。结合以上问题，我们将每个切断阀门也采用远程控制，将其接入厂区DCS或PLC系统内。通过远程控制阀门的启闭，不仅提高了及时性，还可以在随时观察阀门状态。缺点就是造价高。

四、案例分析

4.1项目情况介绍

石化企业的甲类罐区，储存物料为环氧树脂、甲苯、液碱、盐酸等。要求酸性与碱性溶液不能混溶。根据本项目环评要求，罐区的初期雨水作为受污染的雨水，应进行收集处理。

4.2初期雨水收集系统

项目采用“点收集”的收集方法，共设计两套管网，用于分别收集酸性区域和碱性区域的雨水。每套管网的末端设置初期雨水池，用于储存初期雨水。管网末端设有切换阀门，用于排放初期雨水和洁净雨水。罐区采用单罐单堤，每个防火堤设排水管、水封井及切断阀门。系统中的切换阀门和切断阀门采用远程控制，接入厂区PLC系统。发生降雨时，中控室人员远程控制切断阀门和通往初期雨水池的阀门，此时通往厂区雨水管网的阀门处于关闭状态，保证罐区的初期雨水接入初期雨水池；15min后关闭通往初期雨水池的阀门，开启通往厂区雨水管网的阀门，使洁净雨水汇入厂区雨水管网内。降雨结束后关闭雨水收集系统的所有阀门。

4.3设计拓展

人工开启阀门的不及时性，用远程控制破之。但仅依靠中控室人员开启阀门也有不可靠性。石化企业的中控室一般都是防爆结构，其隔音性能比一般建筑要好。中控室值班人员无法察觉外面是否下雨，就无法第一时间开启阀门；其次是操作性。罐区通常会有多个切断阀门，管网末端还设切换阀门。同时操作对人员有挑战性。一旦操作失误，可能会将初期雨水直接进入市政雨水管网，导致其污染环境。基于以上两点，笔者在设计的同时进行思考，将远程控制由人工改为自动控制。通过不断地尝试，终于将系统构造成功，并成功申报了实用新型专利。其专利采用的是液位控制和降雨历时控制两项技术。首先通过液位开关控制通往初期雨水池的阀门，实现初期雨水的排放；再通过延时开关控制通往厂区雨水管网的阀门，实现15min后洁净雨水的排放。系统构造如下：发生降雨时，罐区的初期雨水通过管道进入防火堤外的集水井，集水井内液位到达一定高度后触发液位开关，联锁打开通往初期雨水池的阀门，延时开关开始计时，此时雨水进入初期雨水池；计时时长到15min后，延时开关关闭，联锁关闭通往初期雨水池的阀门，同时开启通往厂区雨水管网的阀门，罐区雨水进入雨水管网。雨停后，集水井内的液位下降至一定高度，液位开关联锁关闭通往厂区雨水管网的阀门。整个系统使得前期的污染雨水进入初期雨水池，后期的洁净雨水进入厂区雨水管网，整个雨水自动收集过程为一个周期，各个阀门无需人工复位，自动化水平高。同时，也将切断阀门和切换阀门合二为一，使操作系统更加简便。

五、总结、

罐区的初期雨水对于环境污染来说是非常严重的问题，我们必须加以重视。通过设计规划，选择合适的收集方式，才是最正确的做法。尽管规范定义的初期雨水为“前15min～30min”的雨水，但能否进入市政雨水管网，终究还得看其水质。当初期雨水池内收集的雨水水质满足直接排放的要求，亦可将其直接汇入市政雨水管网，无需用泵提升至废水处理站进行处理。反之亦然，当15min后的雨水水质仍无法满足直接排放的要求时，此时不应直接打开通往市政雨水管网的阀门，而是将受污染的雨水临时转移至其他区域。直至检测到洁净雨水的水质满足排放标准后，方可打开阀门。随着环保意识的不断加强，罐区初期雨水的收集技术终将会越来越先进，为工业生产与环境保护的协调发展提供有力支持。

参  考  文  献

[1] GB50483-2019 化工建设项目环境保护工程设计标准[S].北京：中国计划出版社，2019.

[2] GB50014-2021 室外排水设计标准[S]北京：中国计划出版社，2021.

[3] SH/T3015-2019 石油化工给水排水系统设计规范[S]北京：中国石化出版社，2019.

[4] 无锡蓝海工程设计有限公司.一种化工企业罐组雨水自动收集装置[P]中国：ZL 202121640284.2，2022-01-11.