關(guān)鍵詞：污水處理廠；海綿化改造；雨水徑流；污染物削減；節(jié)能減排中圖分類號(hào)：TU992；X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2025）07-0264-03DOI： 10.3969/j.issn.1008-9500.2025.07.078

Research on Sponging Transformation of Wastewater Treatment Plants under the Background of \"Dual Carbon\"

YANG Xudong

（Yuqing Branch，Zunyi Bureau of Ecological Environment，Zunyi564499，China）

Abstract：Inthecontextof \"dualcarbon\"，takingasewage treatmentplant in Zunyi cityGuizhou provinceasanexample， the sponge transformation plan isanalyzed.Therainwater management inthe factoryarea hasbeen optimized through measures such as permeable paving，grass planting ditches，sunken green spaces，green roofs，storage tanks，rainwater disposalfacilities，andintellgentrainwaterdispatchsystems.Theresultsshowthataftertherenovation，thetotalcontrol rate of rainwater runoff increases to 75% ，the annual reduction of rainwater reaches 28 000m³ ，the concentration of pollutants significantly decreases，the annual rainwater reuse increases to 33 000m³ ，saving 158000kW?h of electricity and reducing CO ² emissions by 11.4t. ，and the environmental and economic benefits are significant.

Keywords：sewage treatment plant;sponge transformation;rainwater runof; pollution reduction;energy saving and emission reduction

近年來(lái)，我國(guó)提出“雙碳”目標(biāo)，污水處理行業(yè)作為能源消耗和碳排放的重要領(lǐng)域，成為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[1]。傳統(tǒng)污水處理廠存在雨水徑流污染嚴(yán)重、排水系統(tǒng)超負(fù)荷、雨水資源浪費(fèi)等問(wèn)題[2]，當(dāng)前急需進(jìn)行海綿化改造，以提升運(yùn)行效率[3]。海綿化改造作為海綿城市建設(shè)的一部分，具有顯著的環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益4。本文以遵義市某污水處理廠為例，結(jié)合“雙碳”政策與海綿城市理念，提出海綿化改造方案，并圍繞雨水徑流控制、污染物削減、資源回用及節(jié)能減排展開(kāi)研究，旨在為污水處理廠綠色轉(zhuǎn)型與“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供參考。

1工程概況

貴州省遵義市某污水處理廠占地面積較大，處理規(guī)模為20萬(wàn) m³/d ，采用“改良厭氧-缺氧-好氧（Anaerobic-Anoxic-Oxic，AAO） + 深床濾池 + 消毒”工藝，出水水質(zhì)符合一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。廠區(qū)包括5個(gè)功能分區(qū)，即廠前區(qū)、主體工藝區(qū)、污泥處理區(qū)、尾水區(qū)及附屬生活區(qū)。廠區(qū)綠化率較低，硬化面積較高，雨水滲透差，導(dǎo)致降雨時(shí)雨水迅速匯集，易形成高濃度初期雨水污染，并加劇管網(wǎng)負(fù)荷及廠區(qū)積水風(fēng)險(xiǎn)。污泥區(qū)等高污染風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域問(wèn)題突出，要實(shí)施海綿化改造來(lái)優(yōu)化雨水管理、污染控制及資源利用。

隨著極端天氣事件的增多和“雙碳”目標(biāo)的提出，該污水處理廠面臨雨水管理和污染控制的挑戰(zhàn)。廠區(qū)綠化率較低，硬化面積大，導(dǎo)致雨水滲透差，容易引發(fā)初期雨水污染和排水系統(tǒng)超負(fù)荷。特別是污泥區(qū)和藥劑區(qū)等高污染風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，雨水處理問(wèn)題尤為突出。實(shí)施海綿化改造可以有效緩解這些問(wèn)題，減少雨水徑流污染，節(jié)約水資源，降低排水能耗，助力污水處理廠綠色轉(zhuǎn)型和“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

2海綿化改造的主要措施研究

海綿化改造主要涉及4項(xiàng)措施。一是地表及道路區(qū)域的海綿化改造。二是建筑屋面與構(gòu)筑物頂面的海綿化改造。三是雨水管網(wǎng)及排水系統(tǒng)的海綿化改造。四是特殊功能區(qū)的精細(xì)化海綿化改造。

2.1地表及道路區(qū)域的海綿化改造

2.1.1 透水鋪裝

在該污水處理廠廠區(qū)停車場(chǎng)、廣場(chǎng)區(qū)域等硬化面積較大的區(qū)域，主要通行道路、車行道及人行道等易積水地帶，廣前區(qū)、尾水區(qū)、辦公區(qū)等多功能區(qū)的道路及場(chǎng)地等區(qū)域?qū)嵤┩杆佈b。透水鋪裝作為污水處理廠海綿化改造的關(guān)鍵措施之一，主要采用透水磚、透水混凝土、透水瀝青等新型材料替代傳統(tǒng)的不透水硬化路面。其具有較強(qiáng)的滲透功能，有效削減地表徑流量，緩解暴雨時(shí)廠區(qū)管網(wǎng)負(fù)荷。改造后，廠區(qū)透水鋪裝覆蓋率達(dá)到 30% ，有效減少雨水外排量。

雨水通過(guò)透水鋪裝后迅速滲透至土壤層，進(jìn)行自然吸附和下滲處理，進(jìn)一步減少表面徑流。此過(guò)程不僅有助于雨水的自然過(guò)濾和污染物的沉降，還能有效補(bǔ)充地下水資源。對(duì)于高污染區(qū)域的雨水，廠區(qū)設(shè)計(jì)相應(yīng)的引導(dǎo)系統(tǒng)，確保其能夠在土壤層滲透之前被引導(dǎo)至雨水收集與處理系統(tǒng)中。

2.1.2 植草溝

在該污水處理廣辦公樓、污水池、污泥堆放區(qū)及宿舍區(qū)周邊布設(shè)植草溝。植草溝是一種兼具雨水調(diào)蓄、污染物攔截和景觀綠化功能的線性排水設(shè)施。植草溝結(jié)合地勢(shì)設(shè)置，利用其自然緩坡及滲濾土層，引導(dǎo)雨水下滲并滯蓄，減少雨水快速匯流對(duì)廠區(qū)排水系統(tǒng)的沖擊。在植草溝內(nèi)種植耐濕、耐污染的本地植物，提升雨水凈化效果，美化廠區(qū)環(huán)境。

2.1.3 下沉式綠地

在該污水處理廣辦公樓周邊、污泥濃縮池及尾水排放區(qū)設(shè)置下沉式綠地，利用地勢(shì)較低區(qū)域形成自然洼地，匯集并儲(chǔ)存雨水。下沉式綠地通過(guò)植被和土壤層的吸附、過(guò)濾作用，有效減少雨水徑流中的污染物，提升雨水下滲率，緩解雨水徑流負(fù)荷，同時(shí)兼具美化廠區(qū)環(huán)境的功能。

2.2建筑屋面與構(gòu)筑物頂面的海綿化改造

2.2.1 綠色屋頂

在該污水處理廠辦公樓、實(shí)驗(yàn)樓及控制室實(shí)施綠色屋頂改造，通過(guò)鋪設(shè)防水層、蓄水層、濾水層及植物層，實(shí)現(xiàn)雨水?dāng)r截、緩釋及凈化。綠色屋頂可有效減少屋面徑流量，緩解雨水管網(wǎng)壓力，同時(shí)改善屋頂保溫隔熱性能，降低能耗，提升廠區(qū)生態(tài)環(huán)境。

2.2.2 雨落管斷接

在該污水處理廠辦公樓、宿舍樓及加藥車間實(shí)施雨落管斷接，通過(guò)在雨落管出口增設(shè)導(dǎo)流裝置，將屋面雨水直接引入植草溝、雨水花園等海綿設(shè)施。該措施有效減少初期雨水污染，緩解廠區(qū)排水管網(wǎng)壓力，同時(shí)促進(jìn)雨水資源化利用，提升廠區(qū)整體雨水管理效率。

2.2.3 雨水導(dǎo)流渠

在該污水處理廠污泥區(qū)、廣區(qū)廣場(chǎng)及停車場(chǎng)周邊設(shè)置雨水導(dǎo)流渠，利用地勢(shì)高差引導(dǎo)雨水匯入調(diào)蓄池或雨水花園。導(dǎo)流渠采用U形斷面，渠底鋪設(shè)卵石等滲透材料，確保雨水緩釋與污染物沉降。該措施有效控制雨水流速，防止廠區(qū)積水及污染物擴(kuò)散，進(jìn)一步提升廠區(qū)排水安全性和雨水資源化利用水平。

2.3雨水管網(wǎng)及排水系統(tǒng)的海綿化改造

2.3.1 雨水調(diào)蓄池

在該污水處理廠廠區(qū)北側(cè)、污泥堆放場(chǎng)及廠區(qū)低洼區(qū)增設(shè)雨水調(diào)蓄池，以實(shí)現(xiàn)雨水調(diào)蓄、削峰緩釋及污染物沉降功能。調(diào)蓄池結(jié)合地勢(shì)布設(shè)，池底采用透水材料，具有較強(qiáng)的雨水下滲能力。調(diào)蓄池還配備緩釋排水裝置，有效延緩雨水外排速度，避免管網(wǎng)超負(fù)荷，進(jìn)一步降低內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)，提升廠區(qū)整體雨水管理效率。

2.3.2 雨水棄流設(shè)施

在該污水處理廠廠區(qū)排水口、污泥區(qū)及藥劑間等污染風(fēng)險(xiǎn)較高區(qū)域設(shè)置雨水棄流裝置，以有效攔截初期雨水中的高濃度污染物。采用旋流分離器、溢流堰及截污閥門(mén)等裝置，根據(jù)降雨時(shí)序特征控制棄流量及棄流時(shí)間，確保初期雨水污染物得以截留。該措施有效減少SS、COD等污染物隨雨水的排放，提升廠區(qū)雨水外排水質(zhì)，進(jìn)一步降低環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)。

2.3.3智能化雨水調(diào)度系統(tǒng)

在該污水處理廠調(diào)蓄池、泵站及排水管網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)布設(shè)水位傳感器、流量計(jì)及污染物監(jiān)測(cè)裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)雨水流量、水質(zhì)及降雨情況。結(jié)合智能控制系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)調(diào)度雨水排放策略，實(shí)現(xiàn)雨水調(diào)蓄池啟閉、泵站啟停及雨水排放路徑的精準(zhǔn)控制。該系統(tǒng)有效降低汛期內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)，優(yōu)化雨水資源利用，同時(shí)減少雨水泵站頻繁啟停帶來(lái)的能源消耗，進(jìn)一步提升廠區(qū)節(jié)能減排成效。

2.4特殊功能區(qū)的精細(xì)化海綿化改造

2.4.1 污泥區(qū)防滲處理

在該污水處理廠污泥濃縮池、污泥堆放場(chǎng)及運(yùn)輸通道鋪設(shè)高密度聚乙烯防滲膜，采用厚度為 1.5mm 的防滲膜，結(jié)合砂石墊層及覆土保護(hù)，防止污泥污染物滲漏擴(kuò)散。在污泥區(qū)及濃縮池周邊設(shè)置混凝土圍堰，圍堰內(nèi)側(cè)涂刷防滲涂層，進(jìn)一步提升防滲效果。圍堰內(nèi)側(cè)布設(shè)導(dǎo)流溝渠，引導(dǎo)非污染雨水快速排放至調(diào)蓄池或綠地，避免污染擴(kuò)散及雨水積存，有效保障廠區(qū)環(huán)境安全。

2.4.2 藥劑間截流圍堰

在該污水處理廠藥劑儲(chǔ)存區(qū)、配藥車間及加藥泵房四周布設(shè)混凝土圍堰，高度設(shè)置為 0.3～0.5m 形成物理屏障，以阻止藥劑泄漏擴(kuò)散。圍堰內(nèi)側(cè)涂刷防滲涂層，并在地面鋪設(shè)聚脲防滲地坪，確保藥劑泄漏時(shí)可迅速匯流至專設(shè)的應(yīng)急收集池。應(yīng)急池容量按藥劑最大可能泄漏量的 110% 設(shè)計(jì)，結(jié)合溢流控制及液位監(jiān)測(cè)裝置，保障藥劑泄漏得到及時(shí)攔截和妥善處理，最大限度降低廠區(qū)環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)。

降，SS削減率為 36.1% ，COD削減率為 42.1% ，TP削減率為 41.7% ， NH₃–N 削減率為 34.4% 。雨水棄流裝置有效攔截初期污染物濃度較高的雨水，進(jìn)一步減少高污染雨水的外排。

3.3節(jié)能減排成效

改造完成后，年雨水回用量提升至3.3萬(wàn) m³ ，有效替代綠化、道路沖洗、設(shè)備冷卻等非飲用水。結(jié)合智能調(diào)度系統(tǒng)的實(shí)施，雨水泵站啟停頻次下降約40% ，年節(jié)約電能15.8萬(wàn) kW?h ，減少 CO₂ 排放 11.4t

3.4模型模擬驗(yàn)證

采用SWMM模型對(duì)改造前后效果進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明，輕度降雨時(shí)雨水削減率約為 45% ，中度降雨時(shí)削減率約為 40% ，暴雨時(shí)調(diào)蓄池削峰效果顯著，雨水削減率達(dá) 32% 。模型驗(yàn)證結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)基本吻合，進(jìn)一步證明海綿化改造的有效性。數(shù)據(jù)驗(yàn)證結(jié)果表明，某污水處理廠海綿化改造有效提升廠區(qū)雨水管理能力，污染物削減及節(jié)能減排成效顯著，為污水處理廠綠色轉(zhuǎn)型和“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供有力支持。

4結(jié)論

本文結(jié)合“雙碳”目標(biāo)，對(duì)貴州省遵義市某污水處理廠開(kāi)展海綿化改造，涵蓋透水鋪裝、綠色屋頂、雨水調(diào)蓄池及智能化調(diào)度等多重措施。改造后，廠區(qū)雨水徑流及污染物排放明顯降低，雨水回用率與能效顯著提升，全年節(jié)能減排效果突出。模型分析與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)均表明，本工程方案具有可行性與推廣價(jià)值，為污水處理廠綠色轉(zhuǎn)型與“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供有力示范。同時(shí)，綜合措施在增強(qiáng)廠區(qū)景觀效益、保障環(huán)境安全方面亦發(fā)揮積極作用。

3改造實(shí)施與成效分析

為驗(yàn)證海綿化改造效果，對(duì)雨水削減、污染物控制及節(jié)能減排情況進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

3.1 雨水削減成效

經(jīng)監(jiān)測(cè)，污水處理廠年降雨總量約為9.5萬(wàn) m³ 。通過(guò)實(shí)施透水鋪裝、植草溝、下沉式綠地、調(diào)蓄池等措施，雨水徑流總量控制率由 40% 提升至 75% ，年雨水削減量達(dá)2.8萬(wàn) m³ 。在5次典型降雨事件中，雨水削減率保持在 38.1%～58.4% 。暴雨期間，調(diào)蓄池成功蓄積超 500m³ 雨水，有效緩解廠區(qū)積水及內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)。

3.2污染物削減效果

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，改造后雨水中污染物濃度明顯下

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