海綿城市在城市污水處理廠建設工程中的應用探究

＊陸豐鑫

（珠海市水庫管理中心 廣東 519000）

前言

在城市污水處理廠的建設過程中，為了提高城市污水處理水平，可以應用海綿城市理念。在實踐中發(fā)現(xiàn)，通過深度應用該理念到城市污水處理廠中去，制定高效率的設計方案，可以使水務工程建設質(zhì)量大大提高。

1.海綿城市的內(nèi)涵及特性

(1)海綿城市的含義

海綿城市，是新一代城市雨洪管理概念。它使城市能夠適應多變的環(huán)境，從而使在自然災害中受到的影響最小化。海綿城市也可稱之為“水彈性城市”。在降水較多的情況下，海綿城市起到“海綿體”的作用，可以使雨水充分儲存起來。雨水經(jīng)過凈化之后，進入城市淺層地下水體系。在干旱的季節(jié)，海綿體儲存的水資源會發(fā)揮其作用，使城市市政排水管道和城市河道吸收水資源，從而使城市水資源得到充分地利用。實現(xiàn)城市與自然的和諧共存，充分利用了自由調(diào)節(jié)原理。如圖1所示為海綿城市的理念圖。

圖1 海綿城市的理念圖

(2)海綿城市的特性

海綿城市有如下特征：第一，海綿城市水系分布非常豐富，它是在城市供排水管線的基礎上進行的。它能夠與自然融合，通過多種方法，不僅能夠對降水起到儲存作用，而且能夠對降水起到凈化作用。在豐水期，可以對水體進行吸收，避免內(nèi)澇災害的出現(xiàn)；第二，在生態(tài)文明建設中，海綿城市是非常重要的一部分。通過海綿城市的理念，加強對河道的整治，對有關的基建設施進行改造與優(yōu)化，充分發(fā)揮市政系統(tǒng)雨水調(diào)蓄功能；第三，通過運用海綿城市的建設理念，做到市政設施精細化改進與優(yōu)化管理，實現(xiàn)高效率和系統(tǒng)化。以下是傳統(tǒng)城市與海綿城市的對比，見表1所示。

表1 傳統(tǒng)城市與海綿城市的比較

2.海綿城市理念應用于城市污水處理廠建設的作用分析

在現(xiàn)代城市雨洪管理中，海綿城市是一種創(chuàng)新的理念和方法。該理念和方法的原理是通過多種類型的滲水材料，對雨水收集系統(tǒng)進行完善。這樣，城市能夠有海綿一樣的表水吸收能力，而且蓄水能力和滲水能力會大大增強。通過海綿城市的建設，能夠使城市內(nèi)澇問題大大緩解。

與此同時，在城市發(fā)展中，還面臨著污水處理難度大的問題，而針對城市污水處理，非常關鍵的就是城市污水處理廠的建設。通過借助海綿城市的理念，往往可以起到較大的作用。正如前文所述，海綿城市的蓄水能力強。并且還能夠起到較好的凈水效果。在使用滲水材料之后，通過下滲作用使污水中的大顆粒物和其他固體污染物從水體中分離，這樣起到物理手段凈水的目的。

城市污水處理廠廠區(qū)的建設中，根據(jù)海綿城市的原理，使用滲水材料對傳統(tǒng)的混凝土等材料進行替代，這樣，城市污水處理廠廠區(qū)的雨水下滲能力大大增強，而且地表水淤積問題也迎刃而解。作為城市的水資源管理而言，雨水的回收利用是非常重要的一個環(huán)節(jié)。眾所周知，雨水降落到地面后，會產(chǎn)生一定的污染水，此時如果污染水直接排放到河道和湖泊中去，會使這些流域的水環(huán)境污染加重。通過發(fā)揮海綿城市的滲水材料的下滲作用，使固體污染物被攔截。當下滲的污水匯入到污水處理系統(tǒng)中后，可以通過對其進行回收利用，增強水資源的循環(huán)利用效率。比如：將其應用到景觀綠化或公共廁所的清潔中去，可以達到節(jié)約用水的目的。如圖2所示，為某城市的生態(tài)植草溝設計示意圖。

圖2 某城市的生態(tài)植草溝設計示意圖

3.海綿城市在城市污水處理廠建設工程中的應用策略

(1)滲水系統(tǒng)方面的建設

在我國工業(yè)化和城市建設進程中，環(huán)境污染愈演愈烈的現(xiàn)狀必須引起關注。特別是在當今時代，水污染問題導致生態(tài)環(huán)境變差，對人們的生活品質(zhì)造成較大的影響，甚至導致一些疾病增加，這是不符合國家對于水環(huán)境治理要求的。國內(nèi)有一些企業(yè)投排大量的廢污水，導致污水泛濫，這種現(xiàn)象需要及時制止。為了實現(xiàn)對污水的處理，從社會文明建設的高度上來謀劃是非常關鍵的。通過在城市污水處理廠中引入滲水系統(tǒng)，緩解城鎮(zhèn)污水處理壓力，發(fā)揮海綿城市凈水功能。因此，海綿城市必須加強滲水系統(tǒng)的建設。

如圖3所示，可設計一種用于海綿城市的地磚滲水系統(tǒng)（深圳中海世紀建筑設計有限公司設計）包括：鋪設在地面上的砂石基層；設置于所述砂石基層上呈陣列鋪設的、具有相互連通的多個滲漏孔的、用于承載重量的地磚，設置收集組件和滲水結構。

圖3 一種海綿城市的地磚滲水系統(tǒng)

通過采用上述技術方案，沙石基礎層由泥炭土及優(yōu)質(zhì)河沙混合而成，使得沙石基礎層具有良好的滲水性能，不僅避免了較大降雨時，由于地面仍然存留較大的積水，而導致行人難以行走的情況，而且收集組件內(nèi)收集的雨水能在天氣較為干旱時用于澆灌路邊的綠植，使得該地磚滲水系統(tǒng)具有滲水能力強，滲水速度快，雨水收集再利用的優(yōu)勢。在較大降雨時，落至地面上的雨水通過相互連通的滲漏孔流入支撐條內(nèi)，流入支撐條內(nèi)的雨水從出水口導入導流管道內(nèi)，并通過導流管道導入至收集組件內(nèi)，使得雨水能夠快速流入收集組件內(nèi)，保證了滲水組件的滲水能力以及滲水速度，使得滲水結構具有滲水能力強、滲水速度快的優(yōu)勢。

(2)蓄水系統(tǒng)方面的建設

海綿城市的理念要很好地應用到城市污水處理廠建設中去，不僅需要建設好滲水系統(tǒng)，還需要建設好蓄水系統(tǒng)。海綿城市可以使污水泛濫的問題得到一定的緩解。海綿建筑材料在豐水期會面臨較大的負荷，污水和雨水需要由海綿建筑材料來吸收，而蓄水系統(tǒng)配套則將整個海綿系統(tǒng)的吸收處理水功能充分發(fā)揮出來。綜上，城市污水處理廠建設工程中蓄水系統(tǒng)方面的建設是非常有必要的，有助于建立和完善城市的雨洪利用、污水凈化的水生態(tài)系統(tǒng)。

(3)凈水系統(tǒng)方面的建設

海綿建筑材料的凈化功能是海綿城市的一個重要功能。對于城市污水廠項目建設而言，應當在設計階段就將海綿城市自身凈化過濾系統(tǒng)進行綜合考慮。海綿建筑材料吸收的雨水與污水不能被直接回用。所以如何對這些水資源進行凈化，這是凈水系統(tǒng)所需要實現(xiàn)的目的。在城市污水處理廠的建設中，要注意合理選擇施工材料，強化施工材料的過濾水和凈化水功能，使海綿城市的凈化能力得到增強。海綿城市設計中對于植物的運用是非常重要的，利用微生物-植物的互生關系，能夠建立穩(wěn)定有效的污水凈化體系，也可以改善周邊群眾的生態(tài)環(huán)境。

(4)排水系統(tǒng)方面的建設

前文所述的是三個系統(tǒng)，滲水系統(tǒng)、蓄水系統(tǒng)、凈水系統(tǒng)都是為排水系統(tǒng)的前期進行準備的。不管是雨水還是城鎮(zhèn)污水，在經(jīng)過處理后面臨的是最終去向的問題。一般來說，傳統(tǒng)污水處理廠只考慮系統(tǒng)內(nèi)部的雨污分流處理。但在海綿理念中，可以考慮對污水廠的雨水調(diào)蓄處理后，與尾水進行混合進入海綿凈化端，可以進一步減少污水廠排水對自然水體的影響。因此，在對污水處理廠排水系統(tǒng)建設中，海綿設計有助于科學化、合理化解決內(nèi)部排水問題，使海綿城市理念在污水處理中充分發(fā)揮其作用。

(5)加強污水處理廠的設計

①污水處理廠的下凹式綠地設計

針對城市污水處理廠的設計，可以采用下凹式綠地設計。通過該設計，可以對徑流進行調(diào)節(jié)，對地下水進行充分補充。如此，可以使徑流污染物大大減少。一般而言，該綠地通常是安排在道路和建筑物四周。在下凹綠地，還需要鋪設卵石，注意要選擇合適的粒徑和醒目的米黃色設計。在其底部，可以通過添加素土，然后將其壓實。如圖4為污水處理廠的下凹式綠地設計圖。

圖4 污水處理廠的下凹式綠地設計圖

②污水處理廠雨水花園的設計

針對城市污水處理廠的設計，雨水花園也是非常重要的設施。該設施不僅具有觀賞性，還有生物滯留滲濾功能，對于海綿城市功能，這是非常重要的措施。污水處理廠雨水花園一般是設置在綠地內(nèi)，通過蓄水層、樹皮覆蓋層、種植土層、碎石墊層等部分組成。蓄水層能夠儲存較大的雨水量，在暴雨來臨的時候，還可以使一些沉淀物沉淀下來。另外，樹皮覆蓋層可以使土壤中的水分得到保持，使土壤的滲透性功能充分發(fā)揮出來，避免水土流失。最后，還可以對生物群的發(fā)育起到較大的促進作用。種植土層是植物生長的重要場所，其吸附和過濾效果都是比較明顯的。與此同時，還需要對其厚度和下滲率充分考慮。碎石墊層使用透水土工布和種植土層進行分離，這樣可以使土壤顆粒物不會進入。通常而言，碎石墊層的主要組成部分是礫石。

③污水處理廠景觀蓄水池的設計

在城市污水處理廠中，進行雨水收集的設施是景觀蓄水層。如果在汛期，因為降水量非常大。如果地表徑流超過一定程度的時候，地表水很難下滲。此時，就會造成積水。通過使用景觀蓄水層，能夠將地表水進行儲存，然后對蓄水層進行凈化處理。最后，使凈化處理后的水用于景觀補水和綠化灌溉。并且其還可以用于城市道路的沖洗。鑒于此，污水處理廠景觀蓄水池的設計是非常重要的。

4.小結

面對城市水資源短缺的問題，海綿城市理念的應用非常關鍵。通過該理念的應用，使城市內(nèi)澇減少。這是非常重要的手段之一。鑒于此，筆者闡述了海綿城市的內(nèi)涵和特性，然后分析了海綿城市理念應用于城市污水處理廠建設的作用。最后重點探究了海綿城市在城市污水處理廠建設工程中的應用策略：滲水系統(tǒng)方面的建設、蓄水系統(tǒng)方面的建設、凈水系統(tǒng)方面的建設、排水系統(tǒng)方面的建設、加強污水處理廠的設計。