新区污水处理厂海绵城市设计运用

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摘要：以南方某新区污水处理厂为例，运用海绵城市理念，对雨污水系统进行生态化设计，减少区域开发对生态环境的影响。其中雨水生态化措施包括植被浅沟、下凹式绿地、雨水花园及景观蓄水池等，污水生态化措施包括再生水回用和人工湿地等。

关键词：污水处理厂；海绵城市；生态化设计

0引言

“海绵城市”是像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，重点解决城市涝灾与城市水环境恶化等问题，实现地表水资源、污水资源、生态用水、自然降水、地下水等统筹管理、保护与利用。2015年10月，国务院办公厅的《关于推进海绵城市建设的指导意见》中提出，通过海绵城市建设，综合采取“渗、滞、蓄、净、用、排”等措施，最大限度地减少城市开发建设对生态环境的影响。2016年12月，南方某新区“海绵城市”建设成为国家新型城镇化标准化试点。试点工作要点包括推进“绿色湿地”建设，建设湿地公园、污水处理厂，使排放水质达到Ⅳ类水标准，全面推广生态化排水；建设和谐“海绵社区”，按照海绵城市要求建设住宅小区2个、污水处理厂2个、公园1个等。在此政策背景下，该区污水处理厂的建设融入了海绵城市的理念，实现城市水资源与水环境综合整治，达到环境效益、社会效益和经济效益的共赢。

1污水处理厂设计概况

南方某新区污水处理厂总用地面积约2．6hm2，总处理规模1．98万m3／d，分两期建设。其中一期规模1万m3／d，2014年10月一期建设完成并开始运行；二期规模0．98万m3／d，于2017年11月开工建设。污水处理采用多点进水A2／O工艺，设计出水标准执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）一级A标准，尾水除30％作为再生水回用外，其余排入污水厂尾水深度处理工程的人工湿地中，经人工湿地进一步净化至“准Ⅳ类”后排入河流。

2海绵城市设计运用

2．1雨水系统生态化设计方案

厂区内建筑均采用坡顶，故无条件做屋顶绿化，屋面雨落管散水接入建筑周边下凹式绿地或雨水花园中，落水口处设防冲刷卵石。园路铺装均采用透水砖，雨水直接入渗地下。切割路缘石将路面雨水引流至道路两侧植被浅沟、下凹式绿地或雨水花园等生物滞留设施。雨水在生物滞留设施内渗透和净化处理后通过盲管或溢流式雨水口排入雨水管网系统。

2．1．1植被浅沟

植被浅沟是一种生态型的雨水收集、输送和净化措施。本工程设计的传输型植被浅沟主要布置在厂内建筑物周围，收集处理径流雨水，并以0．2％的坡度坡向厂内的景观蓄水池，为景观蓄水池补水。植被浅沟边坡为1∶3，沟内铺设粒径60～80mm的米黄色卵石，底部不设置盲管，仅下凹20～30cm。

2．1．2下凹式绿地

下凹式绿地作用为补充地下水、调节径流、滞洪及削减径流污染物，主要布置在道路及建筑物周围绿地内管线埋深较浅的地方。下凹式绿地边坡采用1∶1．5～2，敷设粒径60～80mm的米黄色卵石，低于路面30cm，底部采用素土夯实（密实度大于93％）。下凹式绿地内种植土渗透率不小于4．2mm／h。

2．1．3雨水花园

雨水花园是一种“美貌”（景观价值）和“智慧”（功能价值）并存的生物滞留渗滤设施，主要布置在道路和建筑物周边绿地内。雨水花园自上而下设置蓄水层、树皮覆盖层、种植土层、碎石层及防渗膜五部分。雨水花园底部无坡度，碎石层内设置盲管。（1）蓄水层。蓄水层为暴雨提供暂时的储存空间，使部分沉淀物在此层沉淀。蓄水层深度为30cm。（2）树皮覆盖层。树皮覆盖层位于土壤表层，有助于保持土壤水分，避免表层土壤板结而造成渗透性能降低。覆盖层有助于防止水土流失，并提供了适合土壤生物群生存的环境，有利于微生物的生长和有机物的降解。覆盖物由碎树皮组成，不含杂草种子、土、树根等杂质，厚度为50～75mm。（3）种植土层。种植土层有较好的过滤和吸附作用，为植物根系及微生物降解物质提供了一个优良场所。种植土层厚度为50cm，土壤级配为：35％河沙＋55％表土＋10％腐殖质。河沙和表土应该与10％的腐殖质混合均匀（按体积计算）。换填层土壤初始下渗率不小于150mm／h。（4）碎石垫层。碎石垫层由粒径为3～6cm的砾石组成，厚度为30cm，砾石层和种植土层之间用透水土工布分隔，防止土壤等颗粒物下移进入砾石层。碎石垫层内设置盲管，盲管采用管径DN100的穿孔透水管，经过渗滤的雨水由穿孔管收集并就近接入溢流雨水口或雨水井内。（5）防渗膜。雨水花园底层为防渗膜，采用两布一膜防渗土工膜，规格为200g／m2，断裂强度≥8．0kN／m。

2．1．4景观蓄水池

在污水厂北侧修建2个蓄水池，汛期降雨时将雨水径流引至蓄水池，经蓄水池净化后用于绿化灌溉、景观补水和冲洗道路等。蓄水池表层用300～500河卵石局部点缀，次层铺设500mm厚粘土层，粘土层下铺设膨润土防水毯。

2．1．5溢流雨水口

雨水花园和下凹式绿地内均设置溢流式雨水口，位于绿化带内溢流口标高应低于周围路面，高于绿化底10cm，溢流口应位于四周绿地较低点处，周围堆砂砾石。土层含水饱和后水位上升，当水位高于雨水口顶标高时溢流入雨水口排入下游雨水管网系统。雨水口采用增设落底0．3m，溢流雨水口的位置可现场根据低点调整。

2．1．6路牙开口

道路沿线路牙间隔6m开口，可适当调整，以利路面雨水汇入，路牙开口做法为开口处路缘石做斜槽。道路交叉口周边路牙开口平面位置应根据道路纵坡的较低点进行设置，以利雨水排出。在路牙开口处绿地内呈扇形铺设卵石，用于配水和拦污，防止集中入流冲刷土壤。

2．2污水系统生态化设计方案

2．2．1污水回用

将污水通过各种方法进行处理、净化，使其能满足一定的使用目的，作为一种新的资源被开发利用，实现污水资源化，是一种立足本地水资源，切实可行的有效措施，且具有十分可观的社会、环境和经济效益。城市污水再生后可用作工业用水，生活杂用水，景观河道用水，农业灌溉用水，绿化用水，冲洗用水等。实现污水处理厂出水的资源化，既符合国家节能政策，又可以产生显著的经济效益。本设计污水处理厂再生水规模0．6万m3／d，再生水可作为绿化用水及园区道路浇洒。回用中水标准按《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB／T18920—2002）中道路清扫、城市绿化用水项目要求执行。北片污水处理厂出水水质标准除余氯、微生物指标低于杂用水水质标准的要求外，其它指标均高于杂用水水质标准，污水回用只需进行进一步消毒，消毒采用投加次氯酸钠。

2．2．2人工湿地

人工湿地主要是利用土壤、人工介质、植物和微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水进行处理的技术。本设计污水处理厂尾水最终受纳水体为河流水体水质，尽量减少污水处理厂排水对河流水质的影响，经过处理达到一级A标准的污水处理厂尾水，依次通过三级“人工湿地、生态塘”组合工艺处理至“准Ⅳ类”后再生利用或排至河流，确保城市水生态安全。人工湿地采用垂直流人工湿地，有效水深均为1．4～1．6m，采用用PVC管进行均匀上层布水和下层集水，中间设置碎石填料层，四周和池底防渗。生态塘设浅水区、过渡区和深水区，形成好氧和兼氧区，并种植挺水、浮水和沉水植物，利用生态塘水生植物的拦截、吸收和生态塘水生动物、微生物的好氧厌氧等协同作用，去除水体中的部分悬浮物、有机物和氮磷。

3结语

本设计污水处理厂一期工程目前已建成通水，污水厂运行稳定，出水各项指标达到一级A标准。该污水厂建设实践了“海绵城市”理念，强调对雨水径流的“渗、蓄、滞、净、用、排”功能运用，以生态、可持续的方式进行了污水系统生态化设计，使排放水质达到“准Ⅳ类”标准，最大程度实现了水资源利用，综合效益明显。

参考文献

1任南琪．海绵城市建设思路与对策．北京：住建部全国海绵城市建设技术指导委员会主任，

20162GB18918—2002城镇污水处理厂污染物排放标准

3吴晓磊．人工湿地废水处理机理．环境科学，1995，16（3）：83～86

4梁威，胡洪莹．人工湿地净化污水过程中的生物作用．中国给水排水，2003，19（10）：82～85

作者:林梅娇 林碧花 左丽敏 单位:华汇工程设计集团股份有限公司