海綿城市下雨時(shí)像海綿一樣吸收雨水,需要的時(shí)候能將雨水“吐”出來(lái)。海綿鄉(xiāng)村,借助自然力量排水,“源頭分散”“慢排緩釋”,就近收集、存蓄、滲透、凈化雨水,讓鄉(xiāng)村如同生態(tài)“海綿”般舒暢地“呼吸吐納”。特別是廣州海綿城市,達(dá)成地石麗海綿城市透水地坪的應(yīng)用
達(dá)成地石麗高技術(shù)總監(jiān)說(shuō):“海綿城市并不是城市的專屬,廣大的鄉(xiāng)村也同樣需要。”目前我國(guó)正處在城鄉(xiāng)一體化、新村鎮(zhèn)和新農(nóng)村建設(shè)的關(guān)鍵時(shí)期,但在農(nóng)村城鎮(zhèn)化過(guò)程中,面臨著水污染加劇、水資源短缺、水生態(tài)環(huán)境惡化等突出問(wèn)題。因此,如何提高雨污水資源化水平,構(gòu)建可持續(xù)的水循環(huán)模式已成為村鎮(zhèn)快速發(fā)展亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
由北京建筑大學(xué)等單位組成的研究團(tuán)隊(duì)對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行了突破和創(chuàng)新,建立了在線無(wú)動(dòng)力分離—滲蓄滯留減排—生態(tài)凈化回用的村鎮(zhèn)雨污水處理新模式,構(gòu)建了村鎮(zhèn)雨污水分區(qū)分級(jí)處理與資源化利用的集成技術(shù)體系,形成了多點(diǎn)、多途徑、多功能的雨污水資源化利用技術(shù)體系,有效地支撐了海綿鄉(xiāng)村的建立。
1.可持續(xù)的水循環(huán)已成村鎮(zhèn)發(fā)展的關(guān)鍵
新型村鎮(zhèn)是國(guó)家新型城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略的重要體現(xiàn),村鎮(zhèn)地區(qū)建設(shè)速度、開(kāi)發(fā)強(qiáng)度空前,但與此同時(shí)伴隨著資源、能源的快速消耗和生態(tài)環(huán)境惡化等問(wèn)題,內(nèi)澇與水污染問(wèn)題并存,已成為新農(nóng)村建設(shè)和城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展的瓶頸問(wèn)題。
我國(guó)村鎮(zhèn)雨污水技術(shù)研究起步較晚,存在建設(shè)、運(yùn)行費(fèi)用高,維護(hù)管理復(fù)雜,截污和資源化水平低等問(wèn)題,且小型或微型的水污染治理技術(shù)研究相對(duì)滯后。
現(xiàn)有技術(shù)多針對(duì)村鎮(zhèn)的污水治理的達(dá)標(biāo)技術(shù),缺少基于地下水補(bǔ)給、養(yǎng)殖、農(nóng)灌、景觀等多功能回用的村鎮(zhèn)雨污水深度處理與資源回用的技術(shù)。
“生態(tài)處理系統(tǒng)是解決村鎮(zhèn)雨污水資源化利用的有效途徑。”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人,北京建筑大學(xué)教授袁冬海說(shuō)。
但村鎮(zhèn)雨污水具有顆粒物含量高、粒徑范圍廣、峰值流量大等特征,給生態(tài)技術(shù)應(yīng)用帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn),往往一場(chǎng)大雨過(guò)后的生態(tài)處理設(shè)施就會(huì)發(fā)生致命性的堵塞,系統(tǒng)功能完全失效。
“如何解決村鎮(zhèn)雨污水中顆粒物及瞬時(shí)水力負(fù)荷沖擊的問(wèn)題,是生態(tài)處理技術(shù)能否成功用于村鎮(zhèn)雨污水深度處理與資源化利用的關(guān)鍵。”袁冬海說(shuō)。
2. 有效解決了村鎮(zhèn)雨水污染問(wèn)題
據(jù)了解,該項(xiàng)目由北京建筑大學(xué)、中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院以及相關(guān)環(huán)境公司聯(lián)合組成“產(chǎn)學(xué)研”聯(lián)盟,進(jìn)行系統(tǒng)研究與工程實(shí)踐。研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),在開(kāi)發(fā)高效的徑流控制與雨污水資源化利用裝置方面取得了重大突破,有效解決了城市化進(jìn)程中村鎮(zhèn)徑流污染、水資源流失和生態(tài)環(huán)境破壞等突出問(wèn)題。
“針對(duì)村鎮(zhèn)的開(kāi)發(fā)強(qiáng)度以雨水源頭控制與資源利用實(shí)現(xiàn)雨污的分流,建立了基于生態(tài)凈化與回用的不完全分流制新型村鎮(zhèn)排水體系,解決村鎮(zhèn)雨污水分流的技術(shù)難題。”袁冬海說(shuō)。
項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)針對(duì)傳統(tǒng)雨污分流建成成本高,后期管理難度大,以恢復(fù)開(kāi)發(fā)前自然條件下的雨量產(chǎn)流狀態(tài)為目標(biāo),對(duì)我國(guó)近200個(gè)地區(qū)30年的日降雨量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),基于對(duì)24小時(shí)降雨量的氣象統(tǒng)計(jì)學(xué)與可實(shí)施性分析,繪制了設(shè)計(jì)雨量等值線圖,提出了各區(qū)域年徑流總量控制率及其對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)降雨量值關(guān)系,開(kāi)發(fā)了以年徑流總量控制率為目標(biāo)的雨污水處理和利用設(shè)施的設(shè)計(jì)新方法。
基于低影響開(kāi)發(fā),建立了“在線無(wú)動(dòng)力分離—滲蓄滯留減排—生態(tài)凈化回用”的村鎮(zhèn)雨污水三級(jí)處理技術(shù)體系,通過(guò)增加對(duì)徑流雨水的滲透和滯留,從而減小到達(dá)合流制管道時(shí)的徑流峰值流量,延緩徑流到達(dá)合流制管道的時(shí)間,并減少進(jìn)入合流制系統(tǒng)的徑流總量,最終實(shí)現(xiàn)減少合流制溢流的發(fā)生頻率和溢流量,將合流制溢流污染降低到最小,通過(guò)源頭控制與資源化,實(shí)現(xiàn)了雨污水的水量、污染物排放總量的雙減量。
依據(jù)村鎮(zhèn)不同類型下墊面雨污水顆粒物粒徑的分布特征與沉降性能,研發(fā)了針對(duì)初期雨水大粒徑顆粒物比例高的初期雨水棄流設(shè)施、村鎮(zhèn)地區(qū)道路雨水徑流的多級(jí)集成化流體動(dòng)力旋流分離裝置、庭院雨污水一體化凈化設(shè)施及屋面雨水高速在線過(guò)濾裝置4套雨污水徑流在線無(wú)動(dòng)力分離技術(shù)及裝備,系統(tǒng)解決了初期雨污水中顆粒物含量高、難處理的技術(shù)問(wèn)題。
針對(duì)村鎮(zhèn)雨污水峰值流量高、瞬時(shí)水力負(fù)荷沖擊大、末端生態(tài)凈化難度高的問(wèn)題,達(dá)成地石麗研發(fā)了3項(xiàng)強(qiáng)化滲透減排技術(shù),研制了新型人工分子篩和
生態(tài)透水混凝土材料、基于吸附材料制備生態(tài)混凝土及用于水質(zhì)凈化的方法,并構(gòu)建了植生透水生態(tài)混凝土破岸穩(wěn)定凈化技術(shù)系統(tǒng)、地表漫流生物處理系統(tǒng)和處理方法、新型植被淺溝雨水徑流處理技術(shù)和生物滯留處理技術(shù)。
3.全新生態(tài)體驗(yàn)
據(jù)袁冬海介紹,項(xiàng)目成果已在北京、深圳、寧夏、江蘇、上海、湖北、河北、山西等11個(gè)省市得到規(guī)?;茝V與應(yīng)用,發(fā)揮了示范引領(lǐng)、輻射帶動(dòng)作用,解決了約50萬(wàn)戶農(nóng)村居民雨水、生活污水生態(tài)處理與安全回用問(wèn)題。
在西北寒旱地區(qū),建立了村鎮(zhèn)低耗預(yù)處理、多級(jí)微型、分質(zhì)回用、增溫越冬等復(fù)合多介質(zhì)生態(tài)處理與回用系統(tǒng),年治理污水3000萬(wàn)立方米。
針對(duì)長(zhǎng)三角地區(qū)人口密度大、土地資源緊張的特點(diǎn),在上海、江蘇等地區(qū)系統(tǒng)集成了強(qiáng)化增滲減排技術(shù)、生物滯留技術(shù),微創(chuàng)式多介質(zhì)開(kāi)挖地下滲濾系統(tǒng)等雨污水生態(tài)處理與資源回用技術(shù),建立了“節(jié)能、節(jié)地”村鎮(zhèn)雨污水生態(tài)處理與資源回用技術(shù)模式,推廣了8000套處理設(shè)施與裝備。
針對(duì)華北城郊村鎮(zhèn)水資源短缺、水污染并存,地下水超采、雨污水污染嚴(yán)重等問(wèn)題,研發(fā)了微米級(jí)透水材料、多介質(zhì)高效凈化功能材料,并以該材料為基礎(chǔ)研發(fā)出系列生態(tài)透水產(chǎn)品、裝置,開(kāi)發(fā)出系列基于多功能回用的復(fù)合人工濕地出水安全回用裝置,在北京、河北、山西等省市新農(nóng)村建設(shè)過(guò)程中鋪裝成功推廣,年節(jié)水量達(dá)400余萬(wàn)立方米。