“雙碳”背景下污水處理廠的海綿化改造研究

關鍵詞：污水處理廠；海綿化改造；雨水徑流；污染物削減；節能減排中圖分類號：TU992；X703 文獻標識碼：A 文章編號：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，我國提出“雙碳”目標，污水處理行業作為能源消耗和碳排放的重要領域，成為實現“雙碳”目標的關鍵環節[1]。傳統污水處理廠存在雨水徑流污染嚴重、排水系統超負荷、雨水資源浪費等問題[2]，當前急需進行海綿化改造，以提升運行效率[3]。海綿化改造作為海綿城市建設的一部分，具有顯著的環境效益與經濟效益4。本文以遵義市某污水處理廠為例，結合“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、資源回用及節能減排展開研究，旨在為污水處理廠綠色轉型與“雙碳”目標的實現提供參考。

1工程概況

貴州省遵義市某污水處理廠占地面積較大，處理規模為20萬 m³/d ，采用“改良厭氧-缺氧-好氧（Anaerobic-Anoxic-Oxic，AAO） + 深床濾池 + 消毒”工藝，出水水質符合一級A標準。廠區包括5個功能分區，即廠前區、主體工藝區、污泥處理區、尾水區及附屬生活區。廠區綠化率較低，硬化面積較高，雨水滲透差，導致降雨時雨水迅速匯集，易形成高濃度初期雨水污染，并加劇管網負荷及廠區積水風險。污泥區等高污染風險區域問題突出，要實施海綿化改造來優化雨水管理、污染控制及資源利用。

隨著極端天氣事件的增多和“雙碳”目標的提出，該污水處理廠面臨雨水管理和污染控制的挑戰。廠區綠化率較低，硬化面積大，導致雨水滲透差，容易引發初期雨水污染和排水系統超負荷。特別是污泥區和藥劑區等高污染風險區域，雨水處理問題尤為突出。實施海綿化改造可以有效緩解這些問題，減少雨水徑流污染，節約水資源，降低排水能耗，助力污水處理廠綠色轉型和“雙碳”目標的實現。

2海綿化改造的主要措施研究

海綿化改造主要涉及4項措施。一是地表及道路區域的海綿化改造。二是建筑屋面與構筑物頂面的海綿化改造。三是雨水管網及排水系統的海綿化改造。四是特殊功能區的精細化海綿化改造。

2.1地表及道路區域的海綿化改造

2.1.1 透水鋪裝

在該污水處理廠廠區停車場、廣場區域等硬化面積較大的區域，主要通行道路、車行道及人行道等易積水地帶，廣前區、尾水區、辦公區等多功能區的道路及場地等區域實施透水鋪裝。透水鋪裝作為污水處理廠海綿化改造的關鍵措施之一，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的不透水硬化路面。其具有較強的滲透功能，有效削減地表徑流量，緩解暴雨時廠區管網負荷。改造后，廠區透水鋪裝覆蓋率達到 30% ，有效減少雨水外排量。

雨水通過透水鋪裝后迅速滲透至土壤層，進行自然吸附和下滲處理，進一步減少表面徑流。此過程不僅有助于雨水的自然過濾和污染物的沉降，還能有效補充地下水資源。對于高污染區域的雨水，廠區設計相應的引導系統，確保其能夠在土壤層滲透之前被引導至雨水收集與處理系統中。

2.1.2 植草溝

在該污水處理廣辦公樓、污水池、污泥堆放區及宿舍區周邊布設植草溝。植草溝是一種兼具雨水調蓄、污染物攔截和景觀綠化功能的線性排水設施。植草溝結合地勢設置，利用其自然緩坡及滲濾土層，引導雨水下滲并滯蓄，減少雨水快速匯流對廠區排水系統的沖擊。在植草溝內種植耐濕、耐污染的本地植物，提升雨水凈化效果，美化廠區環境。

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設置下沉式綠地，利用地勢較低區域形成自然洼地，匯集并儲存雨水。下沉式綠地通過植被和土壤層的吸附、過濾作用，有效減少雨水徑流中的污染物，提升雨水下滲率，緩解雨水徑流負荷，同時兼具美化廠區環境的功能。

2.2建筑屋面與構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、實驗樓及控制室實施綠色屋頂改造，通過鋪設防水層、蓄水層、濾水層及植物層，實現雨水攔截、緩釋及凈化。綠色屋頂可有效減少屋面徑流量，緩解雨水管網壓力，同時改善屋頂保溫隔熱性能，降低能耗，提升廠區生態環境。

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施雨落管斷接，通過在雨落管出口增設導流裝置，將屋面雨水直接引入植草溝、雨水花園等海綿設施。該措施有效減少初期雨水污染，緩解廠區排水管網壓力，同時促進雨水資源化利用，提升廠區整體雨水管理效率。

2.2.3 雨水導流渠

在該污水處理廠污泥區、廣區廣場及停車場周邊設置雨水導流渠，利用地勢高差引導雨水匯入調蓄池或雨水花園。導流渠采用U形斷面，渠底鋪設卵石等滲透材料，確保雨水緩釋與污染物沉降。該措施有效控制雨水流速，防止廠區積水及污染物擴散，進一步提升廠區排水安全性和雨水資源化利用水平。

2.3雨水管網及排水系統的海綿化改造

2.3.1 雨水調蓄池

在該污水處理廠廠區北側、污泥堆放場及廠區低洼區增設雨水調蓄池，以實現雨水調蓄、削峰緩釋及污染物沉降功能。調蓄池結合地勢布設，池底采用透水材料，具有較強的雨水下滲能力。調蓄池還配備緩釋排水裝置，有效延緩雨水外排速度，避免管網超負荷，進一步降低內澇風險，提升廠區整體雨水管理效率。

2.3.2 雨水棄流設施

在該污水處理廠廠區排水口、污泥區及藥劑間等污染風險較高區域設置雨水棄流裝置，以有效攔截初期雨水中的高濃度污染物。采用旋流分離器、溢流堰及截污閥門等裝置，根據降雨時序特征控制棄流量及棄流時間，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，提升廠區雨水外排水質，進一步降低環境污染風險。

2.3.3智能化雨水調度系統

在該污水處理廠調蓄池、泵站及排水管網關鍵節點布設水位傳感器、流量計及污染物監測裝置，實時監測雨水流量、水質及降雨情況。結合智能控制系統，動態調度雨水排放策略，實現雨水調蓄池啟閉、泵站啟停及雨水排放路徑的精準控制。該系統有效降低汛期內澇風險，優化雨水資源利用，同時減少雨水泵站頻繁啟停帶來的能源消耗，進一步提升廠區節能減排成效。

2.4特殊功能區的精細化海綿化改造

2.4.1 污泥區防滲處理

在該污水處理廠污泥濃縮池、污泥堆放場及運輸通道鋪設高密度聚乙烯防滲膜，采用厚度為 1.5mm 的防滲膜，結合砂石墊層及覆土保護，防止污泥污染物滲漏擴散。在污泥區及濃縮池周邊設置混凝土圍堰，圍堰內側涂刷防滲涂層，進一步提升防滲效果。圍堰內側布設導流溝渠，引導非污染雨水快速排放至調蓄池或綠地，避免污染擴散及雨水積存，有效保障廠區環境安全。

2.4.2 藥劑間截流圍堰

在該污水處理廠藥劑儲存區、配藥車間及加藥泵房四周布設混凝土圍堰，高度設置為 0.3～0.5m 形成物理屏障，以阻止藥劑泄漏擴散。圍堰內側涂刷防滲涂層，并在地面鋪設聚脲防滲地坪，確保藥劑泄漏時可迅速匯流至專設的應急收集池。應急池容量按藥劑最大可能泄漏量的 110% 設計，結合溢流控制及液位監測裝置，保障藥劑泄漏得到及時攔截和妥善處理，最大限度降低廠區環境污染風險。

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，進一步減少高污染雨水的外排。

3.3節能減排成效

改造完成后，年雨水回用量提升至3.3萬 m³ ，有效替代綠化、道路沖洗、設備冷卻等非飲用水。結合智能調度系統的實施，雨水泵站啟停頻次下降約40% ，年節約電能15.8萬 kW?h ，減少 CO₂ 排放 11.4t

3.4模型模擬驗證

采用SWMM模型對改造前后效果進行對比分析。結果表明，輕度降雨時雨水削減率約為 45% ，中度降雨時削減率約為 40% ，暴雨時調蓄池削峰效果顯著，雨水削減率達 32% 。模型驗證結果與實測數據基本吻合，進一步證明海綿化改造的有效性。數據驗證結果表明，某污水處理廠海綿化改造有效提升廠區雨水管理能力，污染物削減及節能減排成效顯著，為污水處理廠綠色轉型和“雙碳”目標的實現提供有力支持。

4結論

本文結合“雙碳”目標，對貴州省遵義市某污水處理廠開展海綿化改造，涵蓋透水鋪裝、綠色屋頂、雨水調蓄池及智能化調度等多重措施。改造后，廠區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，全年節能減排效果突出。模型分析與實測數據均表明，本工程方案具有可行性與推廣價值，為污水處理廠綠色轉型與“雙碳”目標的實現提供有力示范。同時，綜合措施在增強廠區景觀效益、保障環境安全方面亦發揮積極作用。

3改造實施與成效分析

為驗證海綿化改造效果，對雨水削減、污染物控制及節能減排情況進行數據分析。

3.1 雨水削減成效

經監測，污水處理廠年降雨總量約為9.5萬 m³ 。通過實施透水鋪裝、植草溝、下沉式綠地、調蓄池等措施，雨水徑流總量控制率由 40% 提升至 75% ，年雨水削減量達2.8萬 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，調蓄池成功蓄積超 500m³ 雨水，有效緩解廠區積水及內澇風險。

3.2污染物削減效果

監測數據顯示，改造后雨水中污染物濃度明顯下

參考文獻

1 漢京超，陳靜，生駿.海綿設施輔助污水處理廠廠區提標的模擬研究[J].中國給水排水，2024（13）：122-128.

2 郭潔，王凱麗.污水處理廠的海綿化改造技術探析[J].建筑技術開發，2024（4）：81-83.

3 生駿，沈超，錢露.石洞口污水處理廠海綿化改造工程實踐[J].中國給水排水，2022（10）：90-94.

4程明濤，薛峰.淺議污水處理廠海綿城市設施建設設計方案[J].凈水技術，2020（12）：127-131.