张家强
中国电建市政建设集团有限公司 天津市 300384
摘要：随着深化改革的不断推进，城市建设更加注重生态环保的绿色健康发展，在追求经济效益的同时，侧重保护城市环境的可持续发展。结合城市污水处理现状，对海绵城市在城市污水处理中的应用进行分析。结论认为，海绵城市对降低污水处理成本、减少环境破坏、回收利用水资源、促进城市水资源具有重要作用，可为城市生态化建设提供有力的技术支持。
关键词：绵城市；城市污水处理；措施
引言
在城市发展过程中，海绵城市实现了雨水系统结构的创新性构建，从而使城市具备良好的环境应对能力，能有效应对各类自然灾害。在现代城市污水处理过程中，海绵城市的功能集中于净水层面、蓄水层面、渗水层面、排水层面、用水层面等。“净”即进行水质的净化，“蓄”即留下雨水，“渗”即进行地下水的补充，“排”即进行人工排水方式及天然水系河道模式的结合，“用”即尽可能地利用地下净化后的雨水。海绵城市的构建，有利于减少城市的热岛效应问题，实现城市环境的维持及保护。海绵城市的建设减少了城市水质恶化问题及水资源短缺问题，在这个理念下，实现城市污水处理厂项目的改造，有利于提高城市规划建设水平，实现雨水径流的有效性控制。通过对城市污水处理厂的构造，能实现城市生态环境的优化，提高城市的整体防涝能力，减少水资源的紧张问题，实现城市居民生活环境的改善，极大地减少了水环境污染问题，促进了人和自然的协调性、可持续性发展。
1海绵城市基础理论
设海绵城市，它能够蓄水、渗水、净水，也能放水来满足旱时所需。“海绵城市”最为突出的特征，就是能对雨洪进行自然积存、自然渗透、自然净化。通过建设海绵城市，可以有效地保护环境，修复和低影响开发。“保护”是通过保护原有的河流、湖泊、湿地、坑塘、沟渠等水生态敏感区，维持城市开发前的自然水文特征；“修复”是指对开发过程中，例如“滞、渗、蓄、净、用、排”等，来控制和利用雨水，强调原位保护和减排，是当前解决我国城市雨洪管理的有效模式。
2海绵城市设计原则
2.1协调性原则
海绵城市设计的协调性就是在设计过程中，确保社会发展、经济协调、生态环境之间三者达到稳定的关系，也是设计的基本原则和首要原则。在实际的海绵城市设计中，人们需要着重关注道路的绿化情况，并根据实际交通情况进行有效调整，确保设计工作与实际的道路行车实践相匹配。同时在设计过程中，做出提前性的产出与投入、开发与保护的设计计划。并在交通要道和车辆人流量较大的地区设立绿化隔离带和绿化平，提高交通运行的安全性，使整体海绵城市设计更加完整和高效。
2.2服务性原则
海绵城市设计的根本目的是为人类提供更加完整、高效、专业的城市建设活动。为了满足服务性原则，在实际的海绵城市设计之前工作人员需要进行充分的调查。调查包括人们的使用习惯、使用要求、使用行为规律等，将服务性原则与生态性进行有效结合。服务性原则使得海绵城市设计更好地为人类服务，提高了人与自然的和谐性。
3海绵城市建设中存在的问题
3.1雨水利用不足
我国对于城市雨水、污水、雨污水管道的设计理念，仍以快排为主，对于城市的防洪，主要以主干流河道容纳能力，加宽河道和主干流上采取大坝截流等形式进行抗洪。这样表现出的抗涝能力有限。出现这种原因的主要原因是，设计理念欠缺以及人们对雨水再利用的意识淡薄，政府对雨水利用的普及欠缺，对房地产开发中没有强制性的标准导致的。同时因雨水利用会增加雨水集水池等构筑物，会导致造价的增加，房产开发过程中成本也会随之增加。在房产开发过程中，政府一方面应有强制性措施和标准出台；另一方面应对采取雨水循环利用的建设项目给予一定的税率优惠。而在实际城市建设过程中：①规划方面，政府会忽视天然绿地湿地的天然调蓄能力，部分区域为了城市的拓展，采取填埋的方式破坏原生态绿地；②开发方面，大部分小区绿地建设往往是满足规划条件要求的绿化率，为完成绿化指标进行绿化用地的建设，而且绿化用地的设计往往高于周围道路的高程，当雨季来临绿地水流往往会流向排水口流出，既满足不了其天然的储蓄功能又导致水土流失。同时在城市公园、广场中有不少的造景水体如：喷泉等，但由于缺乏雨水水资源循环利用的思想在设计和使用过程中没有把这些具备调蓄功能的设施充分利用得当。
3.2设计因素原因
传统的城市配套建设，如雨水管、污水管、雨污合流管等的建设，大多数情况下只考虑对雨水或者污水的排放，雨水管的设计以百年一遇的洪水为基础进行雨水管和雨污合流管的建设。这样的规划设计和粗放式开发导致地表径流流量大幅增加，而且近几年雨水随气候的变化大，雨水管道的设计本身存在偏差，大多数情况下雨水管的设计比雨水天时的流量大，雨水管道的集水口在使用过程中，因人为因素而堵塞的情况较多。而在海绵城市的建设中考虑了开发建设对自然、对周边生态环境、水循环等的影响，有利于保护原有的水生态，建设完成后对原地表径流量可以保值不变。
3.3市污水处理问题
3.3.1污水处理工艺投资高、耗能大
污水处理设备和技术的引进需要大量的资金支撑，需要国家和社会的资金流人推动污水处理进程不断发展，没有财政补助，污水处理厂基本不能运行。而且运行中需要不断消耗的相关器材设备和其它工业原料，也需要国家和社会的辅助才能完成。
3.3.2难以有效去除重金属和相关色度
处理污水过程中遇到比较难处理的废水，经过多次降解、过滤都很达到排放要求，一些重工业污水更是如此，重金属总是顽固地附着并且很难去除色度，需要污水处理程序的进一步优化，不断提高二级处理和再处理的能力，减少污水的再排出。
4海绵城市污水处理措施及对城市环境的改善措施
4.1生物滞留设施
生物滞留设施通过自然蒸发、土壤渗透、过滤等手段对雨水进行处理,减少雨水的径流量,达到净化雨水、减少污水的目的。按照位置的不同,生物滞留设施可以分为雨水花园、高位花池等内容。其中雨水花园一般建立在绿地中的低洼区域,可以根据有无填料层分为净化型和滞留型两种,下层的土壤主要采用有利于排水、渗透性好的砂石基质。雨水花园按用途又可以分为控制径流的雨水花园设施和控制污染的雨水花园设施,该类雨水花园适用于污染较为严重的区域,对实现海绵城市污水处理,提高海绵城市建设质量具有重要意义。高位花池通过与消能池合建或增加石笼等效能设施,实现建筑物雨落管出水的承接,降低水域的浑浊程度,生态树池又可分为净化型和简易型两种类型,其中净化型对雨水径流的净化能力较强,净化效果较好,但成本较高,仅适用于污染较为严重的地区。简易型相对净化能力较弱,但成本较低,适用于公园绿地等污水污染相对较轻的地区。
4.2海绵城市理念下污水处理厂的新型建设理念
在城市污水处理厂的建设过程中，要做好排水分区的工作，进行汇水范围的确定，实现干管布置的优化需要就管径模块及不同排水坡度模块等展开分析，实现相关设计环节的优化。城市污水处理厂排水体系的设计建立在所在城市的自然地理状况及水文状况上。该污水处理厂所在城市应用分流制排水系统，这种方式对城市水环境的负面影响较小，有利于促进废水的全面性处理。为了适应海绵城市的发展要求，决定应用合流制排水方法，这有利于提高污水处理厂的效益，实现城市各类废水、污水、污泥等的集中控制。有利于实现水环境的有效保护。在城市污水处理过程中，雨水重现期影响到城市的整体防洪排涝效果。在海绵城市建设理念下，需要确定合理的重现期，就所在城市下渗垫面状况、汇水面积状况、地形坡度状况等展开分析，需要根据城市的具体位置、具体管线设计参数等，确定雨水管网设计重现期。在区域雨水规划过程中，需将该城市划分为具体的排水分区，进行城市区域内雨水的快速排出，这需要遵循高低水分开的原则，实现就近排水。在雨水分区的划分环境中，需遵循相应的排涝规划标准。城市雨水工程涉及到道路、规划、水利等建设项目。在设计方案的选择过程中，需遵循当地的环境特点，遵循可持续性的发展原则，做好规划引领工作，充分实现先规划后建设，实现规划引领作用的发挥。遵循生态优先的原则。遵循安全第一的原则，遵循因地制宜的原则，根据不同区域的自然环境条件及气候条件，进行开发目标及指标的控制及设计。在海绵城市污水处理厂项目建设的过程中，需要减少建设开发对地块处置雨水的影响。应提高透水铺装的效果和雨水的下渗率，减少硬化路面对雨水下渗的不良后果，做好渗井、渗管等的建设工作，建设下凹式绿地，灵活应用雨水调蓄模块，建立绿色屋顶及雨水湿地、雨水生态塘。城市污水厂处理过程中，分析水厂运作的经济性，结合该污水厂的实际建设情况，遵循相应的原则，分析该污水厂的管网建设状况，要符合该区域的经济发展要求，保障其工艺流程的简单性、先进性，做好污泥的处理工作，遵循高效性、经济性的原则，做好投资的控制工作。在运行管理过程中，需要遵循方便性、科学性、生产安全性的原则，保证水厂建设与周边工厂环境的协调性。在污水厂现有工艺处理流程的分析过程中，需要做好前期调研工作，就设备运行能力及实际应用情况展开分析，减少工程投资，满足出水要求，做好旧设备的更换及改造工作，考虑天气等外界影响因素，减少项目改造对污水
4.3海绵城市设施选择
低影响开发(LID)是一种强调通过源头分散的小型控制设施,维持和保护场地自然水文功能,有效缓解不透水面积增加造成的洪峰流量增加、径流系数增大、面源污染负荷加重的城市雨水管理理念,20世纪90年代在美国马里兰州开始实施。LID主要通过生物滞留设施、屋顶绿化、植被浅沟、雨水利用等措施来控制径流污染,减少污染排放,实现开发区域可持续水循环。单种LID措施中,对雨水径流SS控制效果的排序为:透水铺装<下凹式绿地<雨水花园。通过试验分析发现,下凹式绿地在削减径流污染方面有一定的作用,COD、TP、TN、SS的平均去除率分别为56.3%、72.1%、47.1%、74.3%。通过建立模型并经SWMM模拟发现下沉式绿地去除初期雨水中SS的效果良好,去除率达到了85%以上。根据以上研究成果,结合污水处理厂不同区域下垫面污染情况,各区域的海绵城市设施选择原则如下。(1)生活办公区。生活办公区下垫面主要为屋面、道路和少量绿地,污染程度较低。海绵城市设施选择时可考虑将屋面改造成绿色屋顶,条件允许时,也可将雨水进行回收利用,进一步加强海绵城市的实施效果。(2)预处理区。预处理区是污水厂下垫面污染较严重的区域之一,主要污染物为栅渣和沙粒,相应的海绵城市设施可采用对SS去除率较高的植草沟和下凹式绿地,初步净化后的过量雨水通过雨水管外排。(3)主体工艺区。主体处理区的下垫面主要为敞开式水池、道路和绿地,污染程度较轻。敞开式水池可直接作为海绵城市设施,绿地和道路可设置透水铺装、植草沟和下凹式绿地,加强该区域SS的去除,减轻预处理区和污泥区的去除负荷。(4)污泥区。污泥区是全厂下垫面污染最严重的区域。在加强运行管理的基础上,可考虑将本区域雨水单独管网收集进入污水厂预处理构筑物进行处理。条件限制时,可采用对SS和溶解态污染物去除率较高的雨水花园和植草沟组合措施。
4.4水安全保障措施
水安全是城市水环境改善的目标，提升城市水环境的安全，是保证城市生产活动的根本。水安全保障措施如下所示:(1)整治河道断面、提升城市生态效益;(2)规划行泄通道、解决超载雨水排放问题;(3)结合截洪沟与水库、发挥其调蓄作用;(4)规划新建海堤、降低海潮威胁。
4.5对原有水系保护和规划
自然河流水系往往是经过上百年才形成的，它具有自然净化、自然渗流、自然排水等特征，维持着区域生态的平衡。如果在城市建设中，为了满足建设需求进行填湖填河、将河道裁弯取直，自然渗流的土体硬化，造成自然水系的破坏，天然的汇水、排水格局改变。必然会导致雨水会很快汇流，进入城市雨污水管网，最后流入设计河道。这样不仅破坏了原有自然状况下的天然排水，也导致设计河道中的负荷过大。现在许多地方开始进行重视湿地河道对生态、环境和防治城市内涝方面的重要性，采取扩大湿地和河道宽度的方法，充分利用河道和湿地的涵养能力，减少径流对其的影响，而同时大片的湿地和河道周边则建设成为保护公园，一方面提升了城市的抗洪抗内涝的能力；另一方面又可以作为市民平日休闲娱乐的场所。自然水系的重要性不言而喻，在规划中应尽可能保持原有河道的自然蜿蜒，自然蜿蜒的河道面积比裁弯取直的面积大，扩大了河道的容积和接纳能力，减缓了水流流速和水流对周边建筑物和构筑物的冲刷。除此之外，在规划中还应在此基础之上保持河道水系之间的连通性，应定时清理河道内的杂物和淤泥，若忽视管理会造成河床的抬升和抗洪能力的减弱，更有可能造成城市管网向河道内的排水口处的堵塞。
4.6修建雨水花园
随着人们对于城市建设提出的要求越来越高，在绿色城市设计过程中往往会建设一些小河、假山和雨水花园等。这样不仅能够提高城市的绿化美观程度，还能对促进海绵城市理念的应用和发展。具体雨水花园修建过程中，工作人员通过人工开挖形成一定范围内的低洼绿地，对建筑屋顶或地面的雨水进行有效的收集。同时，结合植物和沙土作用，使得雨水得到相应的净化，向下渗透到土壤内部，实现对地下水的涵养作用。这种功能也能为景观用水、居民生活用水进行相应的补给，逐渐形成可循环利用的雨水花园系统。在实际的雨水花园建设中，可以将其分为蓄水结构、保持土层结构、保湿结构、填料结构与砾石结构。其中雨水花园的顶部主要实现保湿功能，底部实现雨水储水功能。在海绵城市理念下，雨水花园的建设成本较低，并且具有较高的灵活性，人们对于雨水花园的草坪管理较为方便快捷。根据不同的建设需求，可以在城市内道路两旁进行相应的划分建设，结合丰富的植物种植，提高整体的城市设计的美观程度。在雨水花园相应的植物配置过程中，需要着重关注其余水量的供给。根据不同的接受功能，将其分为干旱区、缓冲区和蓄水区。其中干旱区对于整体的植物配置要求较低，不能实现储水的需要。缓冲区主要针对雨水进行径流冲刷，如果区域内降雨数量较大，会形成一定的积水现象。通过缓冲区域能对积水现象进行有效的缓解和分担，在缓冲区需要配置耐水性较好的抗倒伏类植物。而针对蓄水区域，应该配置相应的耐浸泡、抗污染植物。除了雨水期间的植物配置，在非降雨期间，雨水花园能够与其他类型的植物进行综合性的配置。比如桑树、柳树、白蜡等适应力较强的植物类型。
结语
随着城市化进度的加快,产生了大量的污水,直接排放污水,影响环境保护,且有些污水通过处理可以循环使用,因此直接排放污水也会造成水资源浪费。为缓解水资源紧张,保护环境,污水处理成为了相关专家学者研究的重点内容,海绵城市作为城市建设的重要内容,对海绵城市污水进行处理能够提高海绵城市的建设水平,利用截污净化技术实现海绵城市污水处理,该方法能够有效对海绵城市污水进行处理,为海绵城市建设提供保障。
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