尤泉 范自俐 吳飛

中持水務(wù)股份有限公司 北京 100000

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國(guó)的污水處理事業(yè)取得了明顯的進(jìn)展，但也面臨著很多突出的問題。如污水處理廠缺乏可持續(xù)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，以高能耗、高物耗換取高水質(zhì)，資源回收效率低，忽視環(huán)境友好，影響周邊環(huán)境，“鄰避”效應(yīng)等問題層出不窮。2013年9月26日，曲久輝、王凱軍、王洪臣、余剛、俞漢青、柯兵六位專家第一次集結(jié)，自發(fā)組成概念廠專委會(huì)，提出“建設(shè)面向未來(lái)的中國(guó)污水處理概念廠”這一命題[1]。概念廠的初心是建設(shè)一座或一批對(duì)未來(lái)有引領(lǐng)性的污水處理廠、從傳統(tǒng)污水處理向“綠色、低碳、資源化”方向升級(jí)，其理念可概括為“四個(gè)追求”，即“水質(zhì)永續(xù)、能量自給、資源循環(huán)、環(huán)境友好”，其中在如何實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好的探索中，衍生了此研究——對(duì)小型污水處理廠建筑空間布局的研究。

1 傳統(tǒng)污水處理廠建筑空間布局現(xiàn)狀

1.1 污水廠的選址

在人們心中，污水處理廠給人的整體印象就是“臟、亂、臭”，這一固有的刻板印象使人們不想去靠近它。正是由于污水處理廠的“鄰避”效應(yīng)，以往在進(jìn)行選址的時(shí)候，尤其是工業(yè)工業(yè)污水處理廠，一定要遠(yuǎn)離城市中心，一般選址在城市郊區(qū)。除此之外，如果在污水處理廠附近建設(shè)住宅，對(duì)衛(wèi)生防護(hù)距離也有一定的要求，設(shè)計(jì)不合理很容易導(dǎo)致土地資源的浪費(fèi)，因此建設(shè)單位對(duì)于污水廠的選址一直都是慎之又慎。

1.2 污水廠的廠區(qū)布局

傳統(tǒng)污水廠在廠區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)的時(shí)候，往往都是一板一眼按工藝流程的順序展開的，這不僅使得建構(gòu)筑物單體在廠區(qū)的布局零零碎碎，沒有調(diào)理，導(dǎo)致土地的浪費(fèi)，而且也忽略了工作人員的使用感受、參觀人員的觀感及周邊居民的感受。

1.3 建構(gòu)筑物單體設(shè)計(jì)

小型污水廠一般由辦公區(qū)和工藝區(qū)兩部分組成，廠區(qū)的工作人員主要集中在辦公區(qū)，而辦公樓的建筑空間設(shè)計(jì)卻僅僅能夠滿足基本的辦公需求，忽視了人這一使用主體的真實(shí)感受；對(duì)于工藝單體來(lái)說，生化池上管道布局不合理、檢修通道過窄、綜合工房采光不足、單體高度過高等現(xiàn)象已成常態(tài)，影響了運(yùn)營(yíng)人員的正常作業(yè)。

1.4 廠區(qū)景觀設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的小型污水廠在景觀設(shè)計(jì)的時(shí)候往往以城市公園的效果為出發(fā)點(diǎn)，以植物名貴為好，以色彩繁多為美，這樣的設(shè)計(jì)其實(shí)不適用于污水處理廠這種工業(yè)屬性的建筑，而且花費(fèi)的成本高，最后呈現(xiàn)的效果也不盡人意。

2 污水處理廠優(yōu)秀案例分析

2.1 西雅圖明水污水廠

明水污水廠[2]是美國(guó)華盛頓州南部Snohomish縣的一個(gè)大型污水處理廠，于2011年運(yùn)營(yíng)。污水廠建設(shè)及管道工程整體是一個(gè)耗資18億美元的大型項(xiàng)目。因?yàn)槠涑霰姷某鏊|(zhì)，成為 Global Water Intelligence 2012年水回用項(xiàng)目的獲獎(jiǎng)單位。其70公頃的公共空間和40公頃的自然棲息地，以及優(yōu)秀的生態(tài)營(yíng)造手法、完善的社區(qū)中心功能，被國(guó)外媒體稱之為“世界上最美麗的污水處理廠”。

廠區(qū)在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)改善和擴(kuò)大場(chǎng)地內(nèi)原有濕地、小溪和森林，同時(shí)使其滿足雨水收集、廠房運(yùn)營(yíng)和后期擴(kuò)大規(guī)模的需要。這樣不僅解決了工業(yè)設(shè)施的視覺影響，而且與棲息地、公共教育、娛樂等功能整合在一起，實(shí)現(xiàn)了景觀、種植、雨水循環(huán)和水處理四個(gè)系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，為這片新城市中心的發(fā)展帶來(lái)了綠色生機(jī)與活力。

明水污水廠內(nèi)有一座完全為社區(qū)使用共享的建筑，完善且人性化的功能空間，構(gòu)建了一個(gè)有顏值、有溫度、向居民敞開、由居民共享的鄰里生活空間。自2011年開業(yè)以來(lái)，每年約有10000人參觀訪問。社區(qū)中心建筑內(nèi)部設(shè)有多用途會(huì)議區(qū)，供會(huì)議、婚禮和特別活動(dòng)使用。同時(shí)還配備了私人更衣室、宴會(huì)廚房、投影儀、大屏幕和聲控設(shè)備、教室和實(shí)驗(yàn)室等，可同時(shí)容納多達(dá)260人。附加設(shè)施包括展覽廳，廚房設(shè)施，室外露臺(tái)，壁爐和120個(gè)停車位。

污水廠建設(shè)初期，便制定了花費(fèi)1%的費(fèi)用制作藝術(shù)作品的計(jì)劃，旨在通過藝術(shù)作品讓公眾在其中探索水的世界。在明水污水處理廠，工程師、城市規(guī)劃師與多位藝術(shù)家密切合作，創(chuàng)造了一個(gè)震撼的宣教場(chǎng)所。

2.2 丹麥Solr?dg?rd污水廠

Solr?dg?rd污水處理廠是丹麥目前唯一一座全加蓋式的處理廠，于2017年建成，位于丹麥北部的Hiller?d。該項(xiàng)目的建筑愿景包括將各種功能劃分為三個(gè)相等的體積，以容納一個(gè)回收中心、一個(gè)廢水處理廠和一個(gè)行政大樓。這些體量在周圍幾乎看不見，隱藏在屋頂公園下，其景觀邀請(qǐng)社區(qū)進(jìn)入工業(yè)設(shè)施。

在如何與周邊環(huán)境和諧共存方面，污水廠一改經(jīng)典的暗灰混凝土工業(yè)風(fēng)，給處理線蓋了個(gè)房子，四周用落地玻璃。房頂則做了個(gè)草地平臺(tái)，是對(duì)周圍景觀的延續(xù)，當(dāng)人們走在屋頂?shù)牟叫械郎?，可以俯瞰整個(gè)公園。

污水處理廠內(nèi)部幾乎看不見周圍的景觀，其內(nèi)部運(yùn)作幾乎完全隱藏在景觀草皮屋頂之下。步行道的網(wǎng)絡(luò)遍布整個(gè)屋頂，同時(shí)一個(gè)由落地玻璃幕墻圍合的景觀走廊創(chuàng)造了一個(gè)穿過植物種植區(qū)的走道。參觀者可以透過屋頂?shù)奶齑昂瓦@些中央玻璃幕墻看到工廠的過濾設(shè)施，每天可以看到工廠處理15,000立方米的污水。該設(shè)計(jì)希望將社區(qū)與它們自己的資源利用產(chǎn)生聯(lián)系，打破人們對(duì)污水處理廠視覺與嗅覺相關(guān)的既存認(rèn)知。

表1 國(guó)外污水處理廠優(yōu)秀案例信息匯總表

3 以湖南省某市4萬(wàn)噸污水廠為例

在新概念污水廠四個(gè)追求的理念下，關(guān)注小型污水廠建筑空間布局人性化的研究是之前的研究中較為缺少的。僅有較少的文獻(xiàn)對(duì)污水廠的景觀設(shè)計(jì)打造進(jìn)行了研究，但從人性化的角度出發(fā)來(lái)考慮建筑的規(guī)劃布局和內(nèi)部空間設(shè)計(jì)，還從未有對(duì)此方向的探討。

我們以湖南省某市4萬(wàn)噸污水廠為虛擬課題，研究小型污水處理廠建筑空間如何布局更加合理，更具人性化，形成可以在以后項(xiàng)目中可以復(fù)制借鑒的理念、手法、空間關(guān)系及建筑單體。

3.1 項(xiàng)目概況

湖南省某市污水處理廠位于湖南省某市城市主干道以北，鄉(xiāng)道以南，遠(yuǎn)期總規(guī)劃征地289.1畝，一期占地103.7畝，總處理規(guī)模20萬(wàn)m3/d, 一期規(guī)模4萬(wàn)m3/d。本工程以概念廠理念為引領(lǐng)，努力示范成為一座可靠的高品質(zhì)污水資源工廠。

3.2 設(shè)計(jì)策略

如何使污水處理廠建筑空間布局更加合理，更具人性化？主要從兩個(gè)方面來(lái)實(shí)現(xiàn):一、從規(guī)劃布局的角度考慮，即建筑的外部空間，使建構(gòu)筑物與周圍環(huán)境更加和諧、自然[3]；二、從建筑本身考慮，即建筑的內(nèi)部空間，以“以人為本”為前提，考慮人的使用感受，功能分區(qū)明確，同時(shí)加入體驗(yàn)感知等空間，進(jìn)而提升建筑空間的使用性。

3.2.1 規(guī)劃布局原則

項(xiàng)目用地位于城市主干道以北，城市跨河大橋以東，廠區(qū)的整體面貌直接關(guān)系到該市的城市形象。規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)將科學(xué)管理中心沿城市主干道布置，通過其極具個(gè)性的建筑造型給人以震撼之美。建構(gòu)筑物的布局遵循因地制宜的原則，利用場(chǎng)地原有的零星坑塘布置，結(jié)合簡(jiǎn)潔、低干預(yù)、易維護(hù)的景觀設(shè)計(jì)手法，力爭(zhēng)將該項(xiàng)目打造成為一處郊野公園的凈化裝置。

3.2.2 科學(xué)管理中心建筑設(shè)計(jì)

建筑立面設(shè)計(jì)特點(diǎn)

考慮到污水廠的出水區(qū)域下游為四大家魚保護(hù)區(qū)，從魚這一元素出發(fā)，將魚的形體抽象化，再結(jié)合場(chǎng)地內(nèi)現(xiàn)有坑塘的形狀特點(diǎn)，科學(xué)管理中心的建筑造型運(yùn)用而生，建筑體型流暢悅動(dòng)，如雙魚環(huán)繞，因地制宜，致敬自然之形態(tài)。

功能空間布局特點(diǎn)

作為廠區(qū)的核心建筑，科學(xué)管理中心在規(guī)劃布局上與水面親鄰，傳達(dá)建筑與濕地相生相襯的建設(shè)理念，豐富了建筑本身的外部空間效果。在功能使用上考慮廠區(qū)員工的使用舒適和便捷，同時(shí)考慮外部人員的參觀訪問流線，充分做到以人為本的指導(dǎo)原則，科學(xué)管理中心總建筑面積3500㎡，其中一層2200㎡，主要以展廳、餐廳、化驗(yàn)室、鼓風(fēng)機(jī)房、高低壓配電間、出水在線監(jiān)測(cè)間為主；二層1300㎡，主要以中控室、休息室、辦公室為主，功能布置合理，動(dòng)靜分區(qū)明確，還增加了空間的趣味性。

室內(nèi)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

將自然而現(xiàn)代的高品質(zhì)生活美學(xué)理念，帶入簡(jiǎn)單而冷酷的水泥空間之中，讓辦公空間融入自然與藝術(shù)成為生活的延續(xù)和追求。以精工+設(shè)計(jì)，傳遞空間獨(dú)特的現(xiàn)代美學(xué)，讓每個(gè)人享受自然美學(xué)空間環(huán)境。

風(fēng)格一致：注重室內(nèi)設(shè)計(jì)與建筑設(shè)計(jì)的整體性，一貫性，將室內(nèi)設(shè)計(jì)作為建筑設(shè)計(jì)的延續(xù)和升華，進(jìn)一步深化和優(yōu)化組織使用空間，塑造多樣統(tǒng)一的室內(nèi)空間效果。

綠色環(huán)保：室內(nèi)空間能夠享受室外的良好景觀，營(yíng)造出綠色環(huán)保的辦公空間。

恰到好處：在經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的前提下創(chuàng)造富有工業(yè)審美和設(shè)計(jì)感較強(qiáng)的簡(jiǎn)約空間效果。

圖1 室內(nèi)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

3.2.3 工藝區(qū)構(gòu)筑物單體設(shè)計(jì)

工藝區(qū)構(gòu)筑物的布局在符合正常的工藝流程的前提下，盡量化零為整。將加藥間、臭氧發(fā)生間等這樣建筑物屬性的單體合并建設(shè)，統(tǒng)一為綜合工房；對(duì)于粗格柵及進(jìn)水泵房、細(xì)格柵及曝氣沉砂池、污泥濃縮池等這樣的構(gòu)筑物無(wú)法合并建設(shè)的，通過各個(gè)單體某一立面縱向?qū)R的方式，形成豎直方向上延展而統(tǒng)一的半透明簡(jiǎn)潔立面； 對(duì)于一體化生化池以及深度處理單元來(lái)說，因?yàn)槎叩捏w量相對(duì)較大，通過建筑的設(shè)計(jì)手法處理起來(lái)相對(duì)困難，該項(xiàng)目最終選用在生化池及深度處理單元頂部增建柔性支架鋪設(shè)光伏板的方式，巧妙地使二者形成了一個(gè)整體，達(dá)到了廠區(qū)規(guī)劃整體性的原則。

3.2.4 廠區(qū)景觀設(shè)計(jì)

從景觀設(shè)計(jì)的角度考慮，全廠貫穿LID景觀設(shè)計(jì)，原有的零星坑塘作為尾水濕地核心景觀區(qū)，設(shè)有水生植物觀賞、健康棧道、火山石駁岸等多處景觀設(shè)施。工藝區(qū)景觀設(shè)計(jì)考慮以簡(jiǎn)潔、低干預(yù)、易維護(hù)的設(shè)計(jì)原則，打造海綿型的工藝片區(qū)[4-5]。

4 建筑空間布局原則梳理

廠區(qū)規(guī)劃原則：通過化零為整、凈污分區(qū)的方式，將廠區(qū)合理規(guī)劃，有序布局，消隱設(shè)備用房體量，提升污水廠整體外部形象。

建筑設(shè)計(jì)原則：以人為核心，充分考慮工作人員的使用感受。通過動(dòng)靜分區(qū)、上下分層的方式，將科學(xué)管理中心功能用房有序梳理，合理排布，增強(qiáng)空間的使用性；植入休閑空間、陽(yáng)臺(tái)、露臺(tái)等空間形式，增強(qiáng)空間的趣味性。

景觀設(shè)計(jì)原則：以低影響、低工法、低維護(hù)為設(shè)計(jì)原則，以呈現(xiàn)自然野趣之美為設(shè)計(jì)目的。

5 結(jié)語(yǔ)

概念廠一經(jīng)提出，便引起國(guó)內(nèi)外各界人士的廣泛關(guān)注，一大批國(guó)內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)、專家學(xué)者、頂尖設(shè)備廠商代表、國(guó)際知名污水處理廠工作人員等紛紛投入到對(duì)中國(guó)污水處理事業(yè)發(fā)展的探索中。在概念廠四個(gè)追求理念的引導(dǎo)下，睢縣第三污水處理廠、宜興城市污水資源概念廠等優(yōu)秀的概念廠項(xiàng)目不斷涌現(xiàn)，這些項(xiàng)目在實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好方面為我們做了表率，它們對(duì)廠區(qū)的規(guī)劃布局、與自然的友好相處、使用者的體驗(yàn)感知等方面值得借鑒學(xué)習(xí)。但污水處理廠的建筑空間布局涉及到環(huán)境工程、建筑、規(guī)劃學(xué)、景觀等多學(xué)科專業(yè)，目前對(duì)于該方向的研究成果只是微小的第一步，以后還有很多困難和挑戰(zhàn)在等著我們，我們有信心和決心取得進(jìn)一步的研究成果。